[發明專利]一種考慮植被根系影響的河岸坍塌快速預測方法及系統

有效

• 申請號: 202111254603.0
• 申請日: 2021-10-27
• 公開（公告）號: CN113836630B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 假冬冬;郝由之;楊俊;吳磊;高文廉;孫忠濱;張紅梅;倉濯纓;陳長英;張幸農;應強
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 深圳紫晴專利代理事務所(普通合伙) 44646
• 代理人: 張世靜

本發明涉及一種考慮植被根系影響的河岸坍塌快速預測方法及系統，方法包括：根據收集到的植被根系影響條件下河岸坍塌的河道基礎資料確定河岸崩塌的河岸近岸處的流速數據；測定河岸的植被根系的特征指標；基于特征指標對植被根系影響下含根土體進行測定，得到植被根系影響下含根土體的力學強度特征；根據特征指標確定含根土有效粘聚力；根據流速數據、力學強度特征和含根土有效粘聚力判斷河岸是否為坍塌狀態。本發明提出的植被根系影響的河岸坍塌預測方法及系統，可快速、有效地判斷植被根系發育條件下，河岸是否發生坍塌，并在具體實施例中能夠預測河岸坍塌發生的時間和發生坍塌的寬度尺寸，可為植被根系影響的河岸坍塌預測及河道治理與保護提供技術支撐。

技術領域

本發明涉及河流動力技術領域，特別是涉及一種考慮植被根系影響的河岸坍塌快速預測方法及系統。

背景技術

河岸坍塌是沖積河流演變過程中普遍存在的一種現象，可能會使得河床產生橫向變形以及河勢發生變化，同時也是一種危害較大的自然災害，不僅使得沿河農田土地坍失，而且還影響涉河工程建設和維護，加大河道治理與保護難度。

岸灘崩塌的影響因素眾多，既與河道邊界條件有關，又與水沙動力過程有關，涉及水、土、濱河植被等方面，機理十分復雜。隨著生態保護意識日益增強，目前在河流開發管理方面十分注重河流系統生態功能的保護與修復。濱河植被是河流具有較好生態功能的一項重要表征，可以通過地下根系組織起到固灘護岸、穩定河勢的作用，因而種植濱河植被這種措施在河道生態修復與治理工程中廣為應用。但在草本、木本等不同類型植被發育條件下，水流沖刷作用下岸灘崩塌現象仍時有發生，影響治理效果，其坍塌模式與預測方法復雜，且植被根系影響較大，目前還沒有很好的解決辦法。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的是提供一種考慮植被根系影響的河岸坍塌快速預測方法及系統。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種考慮植被根系影響的河岸坍塌快速預測方法，包括：

根據收集到的植被根系影響條件下河岸坍塌的河道基礎資料確定河岸崩塌的河岸近岸處的流速數據；

測定河岸的植被根系的特征指標；所述特征指標包括根系直徑、單根抗拉強度和剪切坍塌面的根系數量；

基于所述特征指標對植被根系影響下含根土體進行測定，得到所述植被根系影響下的含根土力學強度特征；所述含根土力學強度特征包括含根土的容重和含根土的抗拉強度；

基于根系與土體間拉拔纏繞關系，根據所述特征指標確定含根土有效粘聚力；

根據所述流速數據、所述植被根系的特征指標、所述含根土力學強度特征和所述含根土有效粘聚力判斷河岸是否為坍塌狀態。

優選地，所述根據收集到的植被根系影響條件下河岸坍塌的河道基礎資料確定河岸崩塌的河岸近岸處的流速數據，包括：

收集所述河道基礎資料；所述河道基礎資料包括河道地形地質資料、水文資料、植被發育河岸土體性質和尺寸；

基于河流模擬理論，根據所述河道基礎資料建立三維水流泥沙運動數學模型；

根據測量得到的邊界資料對所述三維水流泥沙運動數學模型進行解析，得到所述流速數據。

優選地，所述測定河岸的植被根系的特征指標，包括：

基于水-根-土耦合作用機理，分別采用游標卡尺和拉拔試驗測定所述根系直徑和所述單根抗拉強度。

優選地，所述基于所述特征指標對植被根系影響下含根土體進行測定，得到所述植被根系影響下的含根土力學強度特征，包括：

根據環刀法測量未擾動的根土復合體，得到所述含根土的容重；