塌岸预测方法

4.3.3 动力法

动力法是根据卡丘金在 1955-1959 年有关塌岸物质堆积预测研究基础上得出的一种新方法。

卡丘金根据大量实测资料发现，单位时间内塌岸物质的数量随时间t 的延续具有递减的规律。每 m 厚度剖面b 上，塌岸物质的累积数Q 与时间t 之间的关系呈抛物线型（图 4.7）。

b Q at =

式中：Q ——在 t 时间内，边岸每米宽度内被冲刷走的岩土数量（m ³/m ）；

t ——冲刷时间（由塌岸开始算起的无冰期的年数 a ）

； a ——参数，其值为第一年内平均每季被冲刷的岩土体的体积（m ³）

； b ——与冲刷速度递减率有关的指数（0< b <1）

。 此外，根据这些观测资料，卡丘金制订了一个考虑波浪能量与岩石冲刷性能的，亦即决定磨蚀作用发育两个主要特征的水库边岸再造预测方法。此法的基础是一经验公式： b p Q EK K t σ=

式中：E －－该点的平均波浪能量（kN ·m ）；

p K －－岩土的冲刷系数（m ³/kN ·m ）；

K σ－－考虑岸坡高度的系数（0

卡丘金将水库蓄水后在第一年尚未形成岸边浅滩时，被单位波能所冲刷下来的岩土体体积称之为岩石的冲刷系数p K ，此系数可按表 4.5 取值。当边岸由不同冲刷性能的岩石组成时，

p K 值应考虑层带或分层的厚度情况取其加权平均值。

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p Q K E = 边岸破坏时，沿边岸线常形成浅滩，它可消去一大部分波能。观测表明，当波能为一常数时，浅滩的宽度与岸高成反比。因此，考虑岸高的系数时，可间接地反映浅滩消除波能的数值。此系数通过经验确定，其数值等于研究地段的平均岸高与系数 c 的乘积：

K h c σσ=

式中： c 值变化于 0.03（对极易冲刷类岩石）到 0.05（对难冲刷类岩石）之间。当岸高为 30m 或再高时，K σ值取 1。h σ为岸坡高度(m)，即正常高水位至岸坡眉峰之间的高差，一般采用沿剖面方向岸高的平均值，即121()2h h h σσσ=

+，1h σ为原始岸坡高度(m)，2h σ为

最终塌岸带的岸高(m)。

由于沟谷发育，使沿岸线方向的岸高发生变化，相邻的高低岸坡互相影响其塌岸速度（影响宽度可达 300-500m ）。因此，卡丘金认为必须考虑顺岸方向的平均岸高，图 4.8 表示顺岸方向地形断面图，设在正常高水位之上的高度处的水平线所截之上下部分的坡脊面积与坡谷面积相等，则h σ为平均岸高。

在求出塌岸量之后，利用图解的方法就可得到塌岸的宽度，其步骤是：

首先，绘出预测地段的地质剖面，在剖面中标出各水位以及波浪爬行高度b h 和波浪影响深

h。

度

p

其次，从O 点起绘出相应的预测塌岸面积，其塌岸宽度就可从图中量出。相关参数参照卡丘金计算法。

该法有一定的物理依据，但“关系方程”的建立同时也需要一定量的观测样本。在海洋工程科学领域，借助于造波机已经通过室内试验及某些海岸工程的实地观测，建立了相应的动力法预测方程，可供地域性海岸工程加固设计使用。