河勢分析系統(tǒng)論文

1、“張家港市沿江河勢分析信息系統(tǒng)”的探索與實踐1、引言長江在張家港段位于長江澄通河段中部，沿江陸地基本是在近代淤積成陸 的，河床抗沖性、穩(wěn)定性差。近年來，隨著沿江經(jīng)濟的快速發(fā)展，一批大型企業(yè) 陸續(xù)在張家港市長江沿線落戶，這些企業(yè)在享受到水運便利的同時，也在受到長 江水下沖刷、堤岸隨時有可能崩塌等潛在危險的困擾。張家港市長江治理工程管 理處為保障沿江碼頭、江堤運行安全，抑制坍江險情的發(fā)生，定期對沿江水下地 形進行勘測、對涉水工程進行巡查，積累了豐富的資料。為充分發(fā)揮歷年來水文 勘測和巡查資料的使用價值，研究開發(fā)張家港市沿江河勢分析信息系統(tǒng)，實時調(diào) 用以上資料進行分析和輔助決策，以便掌握長江河床的變

2、化規(guī)律、及時發(fā)現(xiàn)潛在 險情。2、資料入庫為及時掌握河床變化的動向、對水文勘測資料進行統(tǒng)一管理和實時調(diào)用， 對上述水文勘測資料和巡查照片等具有參考價值的資料按統(tǒng)一的格式進行存儲， 構(gòu)建“張家港市沿江水文勘測資料庫，該資料庫的設(shè)計結(jié)構(gòu)如下圖：水文勘測資料庫以文件系統(tǒng)的形式進行設(shè)計、管理和維護。資料庫的根目錄 文件夾以“長江水文勘測命名，存儲于系統(tǒng)安裝目錄下的“資料庫文件夾內(nèi)。水文勘測資料庫文件夾下包括一個“其它資料文件夾和各個分析區(qū)域的 文件夾（以區(qū)域名命名），分析區(qū)域可任意添加（只需添加相應(yīng)名稱的文件夾即 可），充分考慮了本資料庫的可擴展性。在每個分析區(qū)域的文件夾內(nèi)存儲了根據(jù)該區(qū)歷次水文勘測所得

3、的數(shù)據(jù)建立的水下數(shù)字地面模型文件，作為河床動態(tài)監(jiān)測的主要依據(jù)資料。該數(shù)字模型文件 以日期作為文件名命名，便于系統(tǒng)按地點和時間實時調(diào)用。3、分析軟件開發(fā)以Microsoft .Net Framework 2.0為系統(tǒng)支持平臺，采用面向?qū)ο蟮木幊?語言VB.NET開發(fā)的“張家港市沿江河勢分析信息系統(tǒng)”，其具備的空間分析算法 和繪圖算法均為自主開發(fā)，既適應(yīng)了我單位的特殊用途，又便于系統(tǒng)擴展和完善， 不受第三方軟件的制約，可隨客戶的要求增加實用的功能。分析軟件主要用于檢索、調(diào)用“張家港市沿江水文勘測資料庫”中的水文勘 測、巡查照片等資料，進行長江河床變化動態(tài)監(jiān)測分析、河床沖淤分析、長江河 勢輔助分析、

4、險工段分析等工作，并將分析成果以分色圖、斷面比較圖、變形曲 線、等值線圖等多種可視化形式顯示，從而達到綜合評估沿江河床邊坡安全狀態(tài) 的目的。與傳統(tǒng)手段相比較，使用本系統(tǒng)進行河勢輔助分析，具有效率高、信息查詢 及時、信息豐富、成果顯示直觀等優(yōu)點，能較為方便的與歷史測得的數(shù)據(jù)進行比 對，掌握河床的歷史變化規(guī)律。4、系統(tǒng)應(yīng)用示例沙鋼集團是江蘇省重點企業(yè)集團，世界500強之一，擁有8公里長江沿江岸 線。由于主流長期頂沖，深泓逼岸，土質(zhì)抗沖性差等原因，深槽部位長期處于沖 刷狀態(tài)。對其監(jiān)測和治理，一直是張家港水利局十分重視的首要工作之一?，F(xiàn)以 該段一十河至九龍港段為例，應(yīng)用本系統(tǒng)對該段的河床沖淤情況進行分

5、析。通過分析系統(tǒng)調(diào)用該段2009年12月和2009年4月的勘測資料進行簡要分35弗家準(zhǔn)市涪江河雄分析信耳革毓 1我璋辨市江治嘛工整責(zé)理就泗癖】MAMAM宴ST坐點標(biāo)一 i_析，查看其沖淤分色圖如下（紅色表示刷深，綠色表示淤積）：由上分析圖可見該段碼頭前沿河床刷深較為嚴(yán)重，最大刷深達12米。通過 系統(tǒng)相應(yīng)菜單在圖面上任意選擇合適的典型點或典型斷面進行多期數(shù)據(jù)分析比 較，可查看該段河床變化的規(guī)律和特點，以確定該區(qū)河床的大量刷深是否對碼頭 的安全運行帶來影響。以最大刷深處作為典型點，該處河床歷年的變化曲線及多 期勘測的斷面比較圖分別如下：海力8號碼頭前沿典型點的變形曲線海力8號碼頭前沿典型斷面的比較

6、通過上述例圖可直觀看出，該段的河床在20米的范圍內(nèi)往復(fù)沖淤，變化幅 度較大，說明河床較為不穩(wěn)定。至2009年12月河床高程達到05年來的最低， 且從變形曲線的總趨勢看，該處仍有繼續(xù)刷深的趨勢。再由斷面比較圖可看出， 該處河床由L型沖刷變?yōu)榱?V型。通過上述的簡要分析，可以初步判斷該處河床的變化較有可能影響附近碼頭 的安全運行。通過典型點處的變形曲線也可看出，長江部分河床復(fù)雜多變，且變化幅度較 大，因此對長江河勢的分析需通過長期的水文勘測資料比對才能找出其變化規(guī) 律。本系統(tǒng)可以通過下拉列表任意選擇勘測日期，加載相應(yīng)的勘測數(shù)據(jù)進行比對， 較好地解決了資料調(diào)用的繁瑣過程，方便快捷地進行河勢輔助分析。

7、5、河床安全評估張家港市沿江河床沖淤較為普遍，較大的刷深（導(dǎo)致河床邊坡變大，引起 江堤或碼頭崩塌）和淤積（導(dǎo)致船只擱淺，無法靠岸）都會對碼頭或江堤的安全 運行帶來影響。因此，本系統(tǒng)應(yīng)具備對這兩種情況進行河床地形安全評估的功能。對于淤積的情況，可通過等高線圖、高程分色圖方便查看碼頭前沿地形?；蛲ㄟ^本系統(tǒng)設(shè)定船只安全運行的臨界高程值，將高于該值的區(qū)域醒目的標(biāo)示 出，并計算土方量對清淤施工提供參考依據(jù)。對于刷深的情況，由于河床地質(zhì)情況不盡相同，沖淤積情況復(fù)雜多變、難 以預(yù)測，是河床安全評估的重點。本系統(tǒng)主要通過對河床邊坡的坡比、刷深值、 歷史最低值等多個參數(shù)綜合分析，得出較有可能存在潛在危險的區(qū)域標(biāo)

8、識出來，如下圖示例（不同顏色代表不同的危險級別）:邊坡的坡比是導(dǎo)致險情發(fā)生的直接相關(guān)參數(shù)，其對河床安全評估的權(quán)重較 大。河床的刷深又是引起邊坡變化的原因，但由于刷深不一定導(dǎo)致邊坡變陡，其 對河床安全評估的權(quán)重較小。通過對邊坡坡比、邊坡變化、刷深量、河床歷年高 程最低值等四項基本參數(shù)及其組合的綜合分析，可達到對河床的危險狀態(tài)進行分 級評估標(biāo)識并預(yù)警的目的。根據(jù)分析區(qū)域的地質(zhì)情況和實驗分析，可設(shè)定合適的 坡比臨界值（默認(rèn)為1:2的坡比）和刷深量臨界值，以提高分析、預(yù)警的準(zhǔn)確性。6、意義近幾年來長江局部的崩岸險情時有發(fā)生，2007年12月蕪湖長江段發(fā)生崩岸、2008年 11月南京龍?zhí)栋l(fā)生塌江、200

9、9年10月安徽無為縣發(fā)生崩岸，以上案例時時為我們敲響了警 鐘，沿江岸線安全問題仍十分嚴(yán)峻。張家港沿江陸地基本是近代淤積成陸的，河床抗沖性、 穩(wěn)定性差，局部段深泓逼岸、邊坡較陡，嚴(yán)重威脅我市沿江碼頭、企業(yè)、人民群眾的安全。長江岸線的穩(wěn)定關(guān)系國計民生，通過定期監(jiān)測沿江河床的變化過程，掌握其變化的規(guī) 律，可以有效地評估沿江岸線的安全運行狀態(tài)、及時地發(fā)現(xiàn)潛在的險情、科學(xué)地分析成因， 以便采取合理的工程措施，準(zhǔn)確預(yù)測河床變化趨勢。本信息系統(tǒng)的開發(fā)和投入使用，便利了對長江河勢的輔助分析，使分析成果直觀易懂、 表現(xiàn)形式多樣化，擺脫了以往枯燥、單一的等高線對比工作模式，對長江河床的監(jiān)測工作起 到了積極的作用，成功地運用科學(xué)技術(shù)推動了本行業(yè)的進步，對張家港市水文勘測事業(yè)的發(fā) 展有深遠的意義。7、結(jié)論張家港市沿江經(jīng)濟發(fā)達，沿江河床的穩(wěn)定是沿江經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的前提，沿江水文勘 測、巡查工作較為重要。