不同河道形態岸坡抗沖刷能力的三維數值模擬分析

楊金林， 吳國宏， 王耀軍， 閆長斌

(1.黃河勘測規劃設計有限公司，河南 鄭州 450003； 2.鄭州大學，河南 鄭州 450001)

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不同河道形態岸坡抗沖刷能力的三維數值模擬分析

楊金林， 吳國宏， 王耀軍， 閆長斌

(1.黃河勘測規劃設計有限公司，河南 鄭州 450003； 2.鄭州大學，河南 鄭州 450001)

為了研究不同河道形態岸坡的抗沖刷問題，采用軸比λ定義了不同河道形態岸坡：當λ=0時，岸坡坡面形狀為平面形；當λ=1/5、1/4、1/3、1/2時，岸坡坡面形狀為橢圓形；當λ=1時，岸坡坡面形狀為圓形。利用數值軟件分析了不同形狀岸坡坡角α、坡高h與岸坡抗沖刷能力F之間的關系。結果表明：①對平面形岸坡形狀：當h不變時，岸坡抗沖刷能力F隨岸坡坡角α的增大而呈現遞減變化；當坡角α不變時，抗沖刷能力F隨坡高h的增大而呈現遞減變化。②對凹形岸坡形狀(橢圓形、圓形)：當λ、h不變時，岸坡抗沖刷能力F隨坡角α的增大而呈現遞減變化；當α、h不變時，岸坡抗沖刷能力F隨軸比λ的增大呈現先增大后減小的變化。此分析結果可為小浪底庫區岸坡形狀優化提供參考。

河道形態；抗沖刷能力；數值模擬；小浪底水庫

隨著部分地區遭受強降雨連襲以及庫水位的變化，小浪底庫區垣曲段(沇河、亳清河兩岸)黃土岸坡受河水沖刷出現較為嚴重的塌岸，通過對塌岸區岸坡調查發現，不同形態岸坡塌岸與河道形態有著密切的關系，如河道彎曲度、岸坡坡角、坡高等。為了研究不同形態岸坡的抗沖刷能力，一些學者采用理論計算和數值模擬的方法對岸坡的穩定性問題進行了探討，如朱乃龍等基于彈性力學理論，分析了橢圓形岸坡上任意點的臨界穩定坡角和岸坡的力學效應，優化了不同形態岸坡的形狀[1-2]；……