本技術(shù)涉及護(hù)岸工程，具體涉及多源水力耦合作用下長江中游岸坡組合護(hù)岸方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、我國水系眾多，河道蜿蜒，如長江中游岸坡土體組成多為二元結(jié)構(gòu)，即上層為粘性土，下層為沙土。一般情況下，粘性土覆蓋層較厚，沙土覆蓋層較低，河岸抗侵蝕能力普遍較低。近年來，長江中游逐漸形成了復(fù)雜水文條件與水文周期性漲落的疊加效應(yīng)，在多源水力耦合(如降雨-水位-波浪力)作用下河岸侵蝕破壞過程更為復(fù)雜。針對河道崩岸，護(hù)岸工程是保護(hù)岸坡的有效措施。在長江中游岸坡防護(hù)工程建設(shè)中，常見的低水位以上護(hù)岸工程包括碎石護(hù)岸、干砌塊石、漿砌塊石、袋裝混凝土、混凝土預(yù)制塊等結(jié)構(gòu)型式；低水位以下坡腳防護(hù)通常采用拋石、袋裝混凝土、四面透水框架等護(hù)腳型式。然而，這些護(hù)坡工程與護(hù)腳工程在多源水力耦合作用下極易發(fā)生破壞，難以兼顧生態(tài)及安全效益。因此，合理選擇組合護(hù)岸對保護(hù)岸坡穩(wěn)定與生態(tài)至關(guān)重要。

2、目前針對長江中游岸坡護(hù)岸的選擇尚存不足之處，主要表現(xiàn)在長江中游岸坡護(hù)岸的穩(wěn)定性分析主要考慮降雨-水位-波浪力因素，極少考慮岸坡土體組成對護(hù)岸穩(wěn)定性的影響；同時(shí)長江中游護(hù)岸的選擇常常過于依賴工程人員的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，而經(jīng)驗(yàn)主要服務(wù)于岸坡安全性和經(jīng)濟(jì)性，難以兼顧岸坡防護(hù)與生態(tài)效益?，F(xiàn)有研究多集中于護(hù)岸結(jié)構(gòu)、材料等方面，缺乏護(hù)岸選擇方法的研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種多源水力耦合作用下長江中游岸坡組合護(hù)岸方法，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的未兼顧可護(hù)岸安全效益與生態(tài)效益的技術(shù)問題。

2、第一方面，本技術(shù)提供了一種多源水力耦合作用下長江中游岸坡組合護(hù)岸方法，包括以下步驟：

3、基于長江中游岸坡所處位置地質(zhì)基礎(chǔ)資料、水文基礎(chǔ)資料和岸坡設(shè)計(jì)資料建立岸坡二維有限元模型；

4、獲取降雨實(shí)測數(shù)據(jù)和水位變化實(shí)測數(shù)據(jù)并作為邊界條件施加于岸坡二維有限元模型的護(hù)岸結(jié)構(gòu)上，計(jì)算獲取岸坡在降雨作用和水位漲落作用下的岸坡土體的孔隙水壓力；

5、計(jì)算獲取岸坡的波浪壓力；

6、基于降雨實(shí)測數(shù)據(jù)、水位變化實(shí)測數(shù)據(jù)、岸坡在降雨作用和水位漲落作用下的岸坡土體的孔隙水壓力以及波浪壓力，計(jì)算獲取采用不同組合護(hù)岸結(jié)構(gòu)的岸坡的水平位移和安全系數(shù)；

7、基于岸坡基礎(chǔ)資料中的粘土層厚度以及計(jì)算獲取的采用不同組合護(hù)岸結(jié)構(gòu)的岸坡的水平位移和安全系數(shù)，獲取岸坡護(hù)岸方法。

8、結(jié)合第一方面，在一種實(shí)施方式中，所述基于長江中游岸坡所處位置地質(zhì)基礎(chǔ)資料、水文基礎(chǔ)資料和岸坡設(shè)計(jì)資料建立岸坡二維有限元模型，具體包括以下步驟：

9、搜集岸坡的地質(zhì)基礎(chǔ)資料和水文基礎(chǔ)資料，從中選取岸坡典型剖面，并獲取岸坡典型剖面的土體組成分布，所述岸坡典型剖面為最具代表性的剖面；

10、根據(jù)選取的岸坡典型剖面的土體組成分布，確定可供選擇的組合護(hù)岸結(jié)構(gòu)；

11、根據(jù)岸坡基礎(chǔ)資料和岸坡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料，獲取岸坡土體參數(shù)和護(hù)岸結(jié)構(gòu)參數(shù)；

12、基于選擇的岸坡典型剖面、可供選擇的組合護(hù)岸結(jié)構(gòu)以及岸坡土體參數(shù)和護(hù)岸結(jié)構(gòu)參數(shù)，構(gòu)建岸坡二維有限元模型。

13、結(jié)合第一方面，在一種實(shí)施方式中，所述根據(jù)選取的岸坡典型剖面的土體組成分布，確定可供選擇的組合護(hù)岸結(jié)構(gòu)中，可供選擇的組合護(hù)岸結(jié)構(gòu)包括剛性護(hù)岸結(jié)構(gòu)和生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)。

14、結(jié)合第一方面，在一種實(shí)施方式中，所述獲取降雨實(shí)測數(shù)據(jù)和水位變化實(shí)測數(shù)據(jù)并作為邊界條件施加于岸坡二維有限元模型的護(hù)岸結(jié)構(gòu)上，計(jì)算獲取岸坡在降雨作用和水位漲落作用下的岸坡土體的孔隙水壓力，具體包括以下步驟：

15、獲取岸坡所處位置降雨實(shí)測數(shù)據(jù)及水位變化實(shí)測數(shù)據(jù)；

16、將岸坡所處位置降雨實(shí)測數(shù)據(jù)及水位變化實(shí)測數(shù)據(jù)作為邊界條件施加于采用不同護(hù)岸結(jié)構(gòu)的岸坡二維有限元模型的護(hù)岸結(jié)構(gòu)上，計(jì)算獲取不同護(hù)岸結(jié)構(gòu)的岸坡在降雨作用和水位漲落作用下的岸坡土體的孔隙水壓力。

17、結(jié)合第一方面，在一種實(shí)施方式中，所述計(jì)算獲取岸坡的波浪壓力，如下式所示：

18、p＝kpk1k2k3γwhs

19、式中，p為波浪壓力,k1為第一系數(shù)，kp為頻率換算系數(shù)，k2為第二系數(shù)，k3為第三系數(shù)，γw為水的容重,hs為有效波高。

20、結(jié)合第一方面，在一種實(shí)施方式中，所述基于降雨實(shí)測數(shù)據(jù)、水位變化實(shí)測數(shù)據(jù)、岸坡在降雨作用和水位漲落作用下的岸坡土體的孔隙水壓力以及波浪壓力，計(jì)算獲取采用不同組合護(hù)岸結(jié)構(gòu)的岸坡的水平位移和安全系數(shù)，具體包括以下步驟：

21、輸入降雨實(shí)測數(shù)據(jù)、水位變化實(shí)測數(shù)據(jù)、岸坡在降雨-水位作用下的孔隙水壓力以及波浪壓力至有限元軟件中進(jìn)行計(jì)算，獲取采用不同組合護(hù)岸結(jié)構(gòu)的岸坡的水平位移和安全系數(shù)。

22、結(jié)合第一方面，在一種實(shí)施方式中，所述基于岸坡基礎(chǔ)資料中的粘土層厚度以及計(jì)算獲取的采用不同組合護(hù)岸結(jié)構(gòu)的岸坡的水平位移和安全系數(shù)，獲取岸坡護(hù)岸方法，具體包括以下步驟：

23、相同的粘土層厚度，岸坡水平位移越大、安全系數(shù)越小，則判定護(hù)岸效果越差。

24、第二方面，本技術(shù)提供了一種多源水力耦合作用下長江中游岸坡組合護(hù)岸系統(tǒng)，包括：

25、岸坡有限元模型構(gòu)建模塊，用于基于長江中游岸坡所處位置地質(zhì)基礎(chǔ)資料、水文基礎(chǔ)資料和岸坡設(shè)計(jì)資料建立岸坡二維有限元模型；

26、滲流規(guī)律獲取模塊，與所述岸坡有限元模型構(gòu)建模塊通信連接，用于獲取降雨實(shí)測數(shù)據(jù)和水位變化實(shí)測數(shù)據(jù)并作為邊界條件施加于岸坡二維有限元模型的護(hù)岸結(jié)構(gòu)上，計(jì)算獲取岸坡在降雨作用和水位漲落作用下的岸坡土體的孔隙水壓力；

27、波浪壓力獲取單元，用于計(jì)算獲取岸坡的波浪壓力；

28、護(hù)岸評價(jià)指標(biāo)獲取單元，與所述滲流規(guī)律獲取模塊和波浪壓力獲取單元通信連接，用于基于降雨實(shí)測數(shù)據(jù)、水位變化實(shí)測數(shù)據(jù)、岸坡在降雨作用和水位漲落作用下的岸坡土體的孔隙水壓力以及波浪壓力，計(jì)算獲取采用不同組合護(hù)岸結(jié)構(gòu)的岸坡的水平位移和安全系數(shù)；

29、護(hù)岸方法獲取模塊，與所述護(hù)岸評價(jià)指標(biāo)獲取單元通信連接，用于基于岸坡基礎(chǔ)資料中的粘土層厚度以及計(jì)算獲取的采用不同組合護(hù)岸結(jié)構(gòu)的岸坡的水平位移和安全系數(shù)，獲取岸坡護(hù)岸方法。

30、結(jié)合第二方面，在一種實(shí)施方式中，所述岸坡有限元模型構(gòu)建模塊包括：

31、岸坡結(jié)構(gòu)信息獲取單元，用于搜集岸坡的地質(zhì)基礎(chǔ)資料和水文基礎(chǔ)資料，選取岸坡典型剖面，并獲取岸坡典型剖面的土體組成分布，所述岸坡典型剖面為最具代表性的剖面；

32、供選擇組合護(hù)岸結(jié)構(gòu)確定單元，與所述岸坡結(jié)構(gòu)信息獲取單元通信連接，根據(jù)選取的岸坡典型剖面的土體組成分布，確定可供選擇的組合護(hù)岸結(jié)構(gòu)；

33、岸坡和護(hù)岸結(jié)構(gòu)參數(shù)獲取單元，與所述岸坡結(jié)構(gòu)信息獲取單元和供選擇組合護(hù)岸結(jié)構(gòu)確定單元通信連接，用于根據(jù)岸坡基礎(chǔ)資料和岸坡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料，獲取岸坡土體參數(shù)和護(hù)岸結(jié)構(gòu)參數(shù)；

34、岸坡模型構(gòu)建單元，與岸坡結(jié)構(gòu)信息獲取單元、供選擇組合護(hù)岸結(jié)構(gòu)確定單元以及岸坡和護(hù)岸結(jié)構(gòu)參數(shù)獲取單元通信連接，用于基于選擇的岸坡典型剖面、可供選擇的組合護(hù)岸結(jié)構(gòu)以及岸坡土體參數(shù)和護(hù)岸結(jié)構(gòu)參數(shù)，構(gòu)建岸坡二維有限元模型。

35、第三方面，本技術(shù)提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有多源水力耦合作用下長江中游岸坡組合護(hù)岸程序，其中所述多源水力耦合作用下長江中游岸坡組合護(hù)岸程序被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如上所述的多源水力耦合作用下長江中游岸坡組合護(hù)岸方法的步驟。

36、本技術(shù)實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果至少包括：

37、本技術(shù)基于地質(zhì)及水文資料，建立二維有限元模型，計(jì)算出考慮降雨作用、水位漲落和波浪沖擊的多源水力耦合作用下岸坡及護(hù)岸安全情況，通過比選，獲得精確的河岸安全情況，可兼顧護(hù)岸安全效益與生態(tài)效益，為護(hù)岸選擇提供理論支撐，對護(hù)岸選擇和安全治理具有一定的指導(dǎo)意義。