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申请/专利权人：河海大学

摘要：本发明的一种波动水位影响下的河岸边坡崩塌预警方法及系统，包括：收集研究区域的水文资料以及土壤资料；改进BSTEM模型中地下水计算相关模块；将改进后的BSTEM模型与SUTRA模型耦合为SUBS模型，将SUTRA模型计算得到的地下水信息传递给BSTEM模型使用；使用SUBS模型对波动水位影响下的河岸边坡的稳定性进行预测分析，实现河岸边坡崩塌预警。本发明将改进后的BSTEM模型与SUTRA模型耦合为SUBS模型，可用于受波动水位影响的均质岸坡、复合岸坡等多种形态的岸坡稳定性预测分析，为波动水位影响下的河岸边坡崩塌预警提供了一种新的方法。

主权项：1.一种波动水位影响下的河岸边坡崩塌预警方法，其特征在于，包括以下步骤：收集研究区域的水文资料以及土壤资料；改进BSTEM模型中地下水计算相关模块，包括改进BSTEM模型中计算孔隙压力和滑块重力的模块；改进后孔隙压力计算方法为：在每个土层的崩塌面上插入N个坐标点，分别计算每个坐标点处的孔隙压力，最后取其平均值作为地下水在该土层上产生的孔隙压力；改进后滑块重力计算方法为：分别计算每层滑块位于饱和区和非饱和区的体积，再根据收集到的每个土层的土壤饱和重度和天然重度数据，对该层滑块所受重力进行精确计算；将改进后的BSTEM模型与SUTRA模型耦合为SUBS模型，即，将SUTRA模型计算得到的地下水信息传递给改进后的BSTEM模型使用；使用SUBS模型对波动水位影响下的河岸边坡的稳定性进行预测分析，实现河岸边坡崩塌预警；包括：SUBS模型中的SUTRA部分计算得出预设时间段内，受波动水位影响的岸坡内地下水位线位置变化的数据，并将该数据传递给SUBS模型中的改进后的BSTEM部分，改进后的BSTEM部分使用收集到的岸坡土壤数据、水文数据以及SUTRA模型传递过来的地下水位线数据计算特定断面在预设时间段内的安全系数FS；针对无悬臂结构的岸坡，其安全系数FS的计算方法为水平层法，计算公式为： 其中，i为土层编号，I为土层数量，c′i为第i层土壤的有效黏聚力，Li为崩塌面在第i层土层中的长度，μai为第i层土层中的孔隙空气压力，μwi为第i层土层中的孔隙水压力，描述第i层土层中基质吸力和抗剪强度之间的关系，Wi为第i层滑块所受重力，β为崩塌面角度，α为岸坡角度，Pi为岸坡外部水流在第i层土层上产生的静水压力，为第i层土壤的有效内摩擦角；针对存在悬臂结构的岸坡，其安全系数FS的计算方法为悬臂剪切崩塌法，计算公式为： 针对考虑张拉裂缝的岸坡，其安全系数FS的计算方法为垂向切片法，计算公式为： 其中，j为垂向土条编号，J为垂向土条数，Nj为第j个垂向土条与相邻垂向土条间的水平条间力，cj′为第j个垂向土条的土壤有效黏聚力，Lj为崩塌面在第j个垂向土条中的长度，μaj为第j个垂向土条底部的孔隙空气压力，μwj为第j个垂向土条底部的孔隙水压力，描述第j个垂向土条底部的基质吸力和抗剪强度之间的关系，β为崩塌面角度，Pj为岸坡外部水流在第j个垂向土条上产生的静水压力，为第j个垂向土条的土壤有效内摩擦角；当安全系数Fs小于1.0时，此时岸坡处于不稳定状态，岸坡会发生崩塌，需要采取相应措施来对其进行加固；当其介于1.0到1.3之间时，岸坡处于条件稳定状态，此时岸坡有崩塌的可能，应加强对该时刻岸坡稳定性的监测；当其大于1.3时，岸坡处于稳定状态，不会发生崩塌。

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