水库塌岸

水库蓄水后，水库水位变化将使库岸地质条件大大改变，库岸在库水浸泡、风浪冲击、水流侵蚀以及干湿交替作用下发生坍塌，使水库岸线后退，在水库周边波浪作用范围内形成浅滩，进而诱发库岸稳定性的变化，这种现象称为水库塌岸现象。

对于山区水库而言，起主导作用的是现代地质作用，包括地形地貌特点、地层岩性、水文地质条件等。岸坡的破坏主要体现在岩土体在库水作用下物理力学性质的变化，静止库水位时的浮托力，水位升降时的渗流力等因素对岸坡稳定性的影响。实践证明，水库的塌岸绝大部分是在蓄水的一到两年内完成的，这种破坏可以认为是岸坡沿最危险滑动面滑移破坏为主体的。

在水库蓄水运行期间，不同类型不同结构的岸坡将以某种特定的变形破坏方式完成岸坡的再造演化过程，这种特定的变形破坏型式被称之为水库塌岸模式。通过研究，水库塌岸的典型塌岸模式有如下几种：

冲磨蚀型冲磨蚀型塌岸是指在库水、风浪冲刷、地表水及其它外部营力的长时间作用下，岸坡物质逐渐被冲刷、磨蚀，塌岸物质部分被岸流运走，部分在水下堆积下来，从而使岸坡坡面缓慢后退的一种库岸再造型式。如图1所示：

图1 冲磨蚀型塌岸

坍塌型坍塌型指土质岸坡坡脚在库水长期作用下，基座被软化或淘蚀，岸坡上部物质失去平衡，从而造成局部下错或坍塌，而后坍塌土体被水流逐渐搬运带走的一种岸坡变形破坏模式。该库岸再造模式具有突发性，特别容易发生在暴雨期和库水位急剧变化期。如图2所示：

图2 坍塌型塌岸

崩塌型崩塌(落)型是指在陡坡型岩质岸坡中，岸坡岩体发育有不利于岩体稳定的节理裂隙时，坡体在库水、风浪冲刷、地表水和其他外部营力的作用下，发生的崩塌或崩落现象。如图3所示：

图3 崩塌型塌岸

滑移型滑移型是指在库水作用、降雨及其他因素的影响下，岸坡物质沿着软弱结构面或己有的滑动面向江河发生整体滑移的库岸再造型式，即发生滑坡。

流土型流土型塌岸是指在库水涨落的情况下，岸坡土体吸水饱和后,由于土体的微膨胀性，岸坡土体在重力作用下沿坡向下发生的塑性流动变形现象。这种库岸再造类型的塌岸规模一般较小，在第四系松散堆积层岸坡中可见。

不同类型的岸坡结构在库水动力作用下所表现的塌岸机理往往不同，且表征各种类型塌岸的参数也不尽相同，塌岸预测中所采用的参数可被分为如下几种：

（1）冲磨蚀型：水下堆积坡角、冲磨蚀坡角和水上稳定坡角；

（2）坍塌型：水下堆积坡角、冲磨蚀坡角和水上稳定坡角；

（3）崩塌(落)型：岩体结构面产状、迹长、发育分布特征及其性状；

（4）滑移型：软土和膨胀土体（层）的空间分布特征，包括堆积层厚度、垂直河流方向的宽度和顺河方向的延伸长度。

影响塌岸的主要因素有：

库岸物质组成库岸物质组成及土层性质是影响水库塌岸的内在因素。如冲洪积粉砂质粘土层和黄土，这类土结构松散，遇水易发生崩解，强度低，抗冲刷能力差，在岸坡较陡的情况下塌岸速度较快。

风浪作用风浪作用是水库塌岸及浅滩形成的主要外力。波浪对塌岸的影响主要表现为击岸波浪对岸壁土体淘刷与磨蚀以及对塌落物质进行搬运，从而加速塌岸。击岸波浪的浪高与风速、风向、风在自由水面的吹程及水深等因素有关。对于同一类型的库岸来说，水面越宽、水深越大，击岸波浪的波能越大，塌岸就越严重。

植被条件一般情况下，植物根系的固结作用可使河岸土体的抗冲刷能力增大，而植物根系的固结作用与植被的密度、种类、根深等有关。

冻融变化岸坡士体孔隙和裂隙中的水结冰后体积膨胀产生冰劈作用，破坏了土体结构，解冻后土体强度降低，致使岸坡破坏。

库水位上升的速率研究表明，库水位上升速率越大，均质水库岸坡的塌岸现象越易发生。

鉴于水库塌岸给水库周边经济及环境产生巨大的影响，塌岸预测方法的研究得到了普遍的重

视，众多学者提出了许多的预测理论与方法，主要有卡丘金法、佐洛塔廖夫法、平衡剖面法、两段法、土力学法、库岸结构法、数值模拟法等。

卡求金法 卡丘金于1949年提出岸坡最终塌岸预测计算公式。其实质是依据实测的洪、枯水变幅带各类岩性岸坡长期稳定坡角，根据几何关系用图解法求解岸坡最终塌岸预测宽度，其精度取决于计算参数的选定。考虑到计算参数大多选自经验值，因此，在实际预测时必须对类似水动力条件和类似岩土体条件下的已有岸坡塌岸进行观测，以获得相应的较为可靠的计算参数。有时参考水库蓄水前的洪、枯水位变幅带岸坡形态数据来计算也具有较好的预测效果。适用于黄土类土层及平原地区水库的塌岸预测。也适用于大型水库的中、上游地带岸坡。一般其结果往往与实际相差甚远，实际塌岸宽度要比预测的小得多，卡丘金法的预测结果偏于安全。其预测塌岸图解如下图4：

图4 丘金法预测塌岸图解 图中，A 为库水位变幅（m ）；p h 为波浪冲刷深度（m ）；B h 为浪击高度（m ）；H 为正常蓄水位以上岸坡高度（m ）；α为水下稳定坡角；β为水上稳定坡角；γ为原岸坡坡角。最终塌岸宽度按下式计算：

()()()P B B P S N A h h ctg H h ctg A h ctg αβγ=++⨯+--+⨯⎡⎤⎣⎦

佐洛塔廖夫法 此法为前苏联学者佐洛塔寥夫（F.C.SOIBTBPEB ）于1955年提出，通过图解法进行岸坡最终塌岸宽度预测。对于松散堆积岸坡（残坡积、崩坡积、滑坡堆积以及人工弃渣岸坡），大型水库的中、下游地段，一般采用佐洛塔寥夫提出的图解法。此法认为:水库中下游地段，水深较大，水面较广，波高增加，对库岸的破坏波浪作用是主要的。佐洛塔廖夫法充分考虑了水下堆积浅滩的作用，且以考虑地形、地貌、水文等各方面资料为基础，也是一种较为普遍适用的塌岸预测方法，但这种方法在实际运用中必须查明有多少比例的冲磨蚀土可组成堆积浅滩，因而实际运用较为复杂。

具体预测步骤如下:

①绘制预测地段的工程地质剖面；

②标出水库正常高水位线与水库最低水位线；

③由正常高水位向上标出波浪爬升高度线，爬升高度(hb)值可取为一个波高；