前言

河流在天然状态下，丰水期水位上涨，枯水期水位下降，逐渐形成较为稳定的河流岸坡。但由于水库的建造和蓄水后，对库岸已存在的不稳定地质体和原有的滑坡、崩塌体会产生浸润和浮托作用，且在水电站运行中，库水位的涨落、风浪作用、库水动力作用等都将对河流岸坡的稳定性产生不利影响，必然产生松散堆积层岸坡的库岸再造。

水库塌岸威胁着水库沿岸城镇、道路、农田和人民生命财产安全，形成的大量土石淤积于库中，减少了水库的有效库容，并改变了河流形态，影响港口、航道的正常运行，易引发安全事故。

本书以金沙江溪洛渡水电工程为例，研究水库蓄水后的水库塌岸预测与风险评价问题，在详细的野外调查和室内分析的基础上，基于高分辨率数字高程模型（Digital Elevation Model,DEM）和航空影像，以地理信息系统（Geographic Information System,GIS）组件开发模式，将塌岸预测方法、边坡极限平衡方法以及概率分析方法嵌入GIS软件平台，开展水库涉水岸坡的塌岸范围预测与稳定性评价，并利用GIS空间分析功能将塌岸稳定性评价成果应用于塌岸风险评价之中，以满足不同层次的风险表达,主要研究成果如下：

（1） 基于DEM和数字正射影像（Digtal Orthophoto Map,DOM）的水库塌岸预测参数获取。水上及水下稳定坡角是进行水库塌岸预测的关键指标，单纯依靠野外测量的方法难以满足要求。本书利用高分辨率影像获取地貌信息，基于高分辨率DEM获取地形信息，实现了大范围内水上及水下稳定坡角的批量获取。

(2) 基于DEM的水库塌岸范围预测插件开发与应用。针对侵蚀型塌岸，基于GIS组件进行插件开发，将山区河道型水库塌岸预测的“两段法”从二维空间拓展到三维空间，将二维的塌岸宽度预测拓展到三维的塌岸体积预测和塌岸后的岸坡形态预测。

(3) 基于DEM的潜在塌岸体三维稳定性计算。针对滑移型塌岸，通过二维毕肖普法，搜索得到主剖面位置处对应的临界圆弧滑动面，以该临界圆弧滑动面的圆心和半径构造三维球形滑动面；结合潜在塌岸体DEM构建潜在塌岸体的三维地质模型，引入三维毕肖普法，实现三维安全系数的计算。

(4) 基于DEM的剖面线扫描算法的岸坡稳定性评价。以极限平衡法为基础，对可能发生滑移型塌岸的区域，以DEM构造剖面线进行扫描的方式，实现多个二维剖面空间的安全系数计算；以多个安全系数表达岸坡的稳定状态，并引入概率分析的方法，对岸坡的稳定性进行可靠度分析。

(5) 基于GIS的水库塌岸风险评价。借助GIS这一桥梁，将单体塌岸风险评价与区域塌岸风险评价相结合，提高了区域塌岸风险评价的定量化程度。

全书共6章,包括：绪论，溪洛渡库区地质环境与塌岸条件，基于GIS的侵蚀型塌岸预测研究，基于GIS的滑移型塌岸预测研究，水库塌岸风险评价，结论与展望。本书的出版得到了NSFC-河南联合基金项目（U1704243）、河南省科技攻关项目（152102210111）、河南省科技创新人才计划（154100510006）、华北水利水电大学高层次人才科研启动项目（201402）、华北水利水电大学青年科技人才创新计划（70461）的联合资助。

本书所涉及的研究工作尚有不足之处，需要继续深入探讨。限于作者水平，书中不免存在疏漏，敬请广大读者批评指正。

作者

2018年3月