CN113886922A - 一种基于大数据和现场试验为基础的丁坝群设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于大数据和现场试验为基础的丁坝群设计方法，包括以下步骤：收集拟建丁坝群河道水文站实测水文资料，并通过数理统计法分析拟建丁坝群河段某一设计洪水标准下的典型设计洪水过程；在拟建丁坝群上游河道上修建过流观测站，逐时段监测河道行洪过流过程；获取拟建丁坝群保护河段的数字化地形图；获取拟建丁坝群保护河段的地质条件和水文地质条件，并数字化地层结构及其岩土力学参数；构建三维水动力数字模型，测取丁坝组河段在河道过流时的冲刷微地形、丁坝受力状况等数据修正模型参数；利用修正后的三维水动力数字模型，模拟河道设计洪水标准下的过流过程，确定河段内丁坝群的结构布置与体型结构设计，保护河道堤防或滩地的安全。

Description

一种基于大数据和现场试验为基础的丁坝群设计方法

技术领域

本发明属于河道综合治理领域，具体涉及基于大数据分析和现场试验为基础的丁坝 群保护河道堤防与河道滩地的一种设计方法。

背景技术

丁坝常用于河道堤防、河滩稳固防护的一种水工建筑物。以往的设计方法多借助室 内水槽试验或根据类似工程经验进行，现有经验和半经验设计公式多适用于定床恒定水 流条件，没有考虑与天然河流的相似关系和河道天然非恒定水流条件，尚难符合当地河道的实际情况。

随着计算机模拟技术的发展，对海量大数据的快速处理能力的提升，特别是视频成 像技术、水下微地形成图技术的成熟发展，为构建丁坝群河段的三维水动力数字模型提供了强有力的技术支撑，一种基于大数据和现场试验为基础的丁坝群设计方法，就是利 用这些强大的数字技术，采用天然河道非恒定流行洪过程，通过现场小试丁坝组试验偶 联三维水动力数字模型，模拟真实水-沙冲刷规律，优选适用于当地河道的丁坝群设计 布置，从而更准确、更有效地对河道堤防或河道滩地进行保护。

发明内容

为了解决现有丁坝群设计技术方法针对性差、与实际工程脱节的问题，本发明提供 了一种基于大数据和现场试验为基础的丁坝群设计方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种基于大数据和现场试验为基础的丁坝群设计方法，包括以下步骤：

收集拟建丁坝群上游河道的实测水文资料并修建过流观测站；

获取拟建丁坝群保护河段的数字化地形图；

获取拟建丁坝群保护河段的地质条件和水文地质条件，并数字化地层结构及其岩土 力学参数；

采用计算流体力学理论构建三维水动力数字模型，模拟丁坝群及其场区地形遭受河 道水流的冲刷过程，通过现场小试丁坝组试验偶联三维水动力数字模型，模拟真实水-沙冲刷规律，测取丁坝群河段在河道过流时的冲刷微地形、丁坝受力状况数据修正模型 参数；利用修正后的三维水动力数字模型，模拟河道设计洪水过流过程，优化河段内丁 坝群布置，选定丁坝位置、丁坝数量、丁坝长度、丁坝挑角以及丁坝的体型结构。

优选的，收集并依据上游河道的实测水文资料，所述水文资料为连续30年以上的实测资料，并通过数理统计法，分析出河该段某一设计洪水标准下的典型设计洪水过程。

优选的，在拟建丁坝群上游河道上修建过流观测站，所述观测站逐时段监测河道行 洪过流过程。

优选的，在拟建丁坝群河段及其上、下游建设地形图测量控制网，所述测量控制网能实时观测河道地形的变化情况，通过测量数据能够给出该河段初始地形图、河道行洪 过流时丁坝群周围河道的微地形变化，并形成数字化地形图。

优选的，构建BIM地质模型，所述BIM地质模型应能够准确体现丁坝群及其上下游影响范围内的地层结构和各层土体的土岩物理力学参数，各层土体的颗粒分析参数，以 及各层土体的颗粒启动流速。

优选的，在拟建丁坝群河段内先修建一组3个小试丁坝组，所述丁坝组就地取材，利用当地建筑材料修建，同时采用BIM方法完成丁坝位置、丁坝长度、丁坝挑角以及丁 坝的体型结构设计。

优选的，构建一个三维水动力数字模型，所述三维水动力数字模型是采用计算流体 力学理论建立河道水-沙运移过程和丁坝坝体受力状态感知模型。

优选的，采用模型模拟河道过流时丁坝组遭受到的冲刷过程，所述冲刷过程包括丁 坝组周围及其上下游影响范围内的河床微地形变化、丁坝坝体遭受洪水冲击时的坝体应 力应变以及坍塌、位移情况，并使三维水动力数字模型模拟效果与实时观测效果相吻合， 从而率定模型的各项技术参数。

优选的，利用率定后的三维水动力数字模型，模拟拟建丁坝群在通过某一标准条件 下洪水过程时，拟建丁坝群遭受河道水流冲刷后的微地形变化过程、丁坝结构受力变化过程，以及丁坝群河段的水流结构变化过程，使拟建丁坝群对保护河道堤防及河滩地的 效果最佳。

优选的，拟建丁坝群保护河段的数字化地形图通过测绘技术获取；

丁坝群保护河段的地质条件和水文地质条件通过地质勘探技术获取；

BIM地质模型通过地质勘探技术构建。

本发明的有益效果：

本发明达到优化河段内丁坝群布置，合理选定丁坝位置、丁坝数量、丁坝长度、丁坝挑角以及丁坝的体型结构的目的。

本发明基于大数据和现场试验为基础，通过小试丁坝组试验和三维水动力数字模型 模拟河道洪水的过流过程，通过多次调整优化丁坝群(组)结构布置参数，从而准确有效地确定丁坝位置、丁坝数量、丁坝长度、丁坝挑角以及丁坝的体型结构等，获得最佳 防护效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有 技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还 可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的一种基于大数据和现场试验为基础的丁坝群设计方法的流程图；

图2为本发明实施例治理河段14天典型设计洪水过程线图；

图3为本发明实施例小试丁坝组工程布置示意图；

图4-1为本发明实施例丁坝B1平面布置示意图；

图4-2为本发明实施例丁坝B1纵剖面示意图；

图4-3为本发明实施例丁坝B1横剖面示意图；

图5为本发明实施例治理段河道行洪过程实测过程图；

图6为本发明实施例险工段丁坝群工程布置示意图；

图7为本发明实施例丁坝坝头结构示意图。

附图中，1-右岸防洪堤，2-主流中心线，3-丁坝B1，4-丁坝B2，5-丁坝B3，6-右 岸滩岸线，7-左岸滩岸线，8-左岸防洪堤，9-冲刷后主槽，10-基础抛石，11-格宾石笼。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的 所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种基于大数据和现场试验为基础的丁坝群设计方法，其包括以下步骤：

S1：确定河道堤防或河滩地需要进行综合治理的河段，收集并依据上游河道的实测水文资料，分析计算治理河段某一设计洪水标准下的典型设计洪水过程，具体统计分 析方法(不限于)如下：

设，频率曲线的统计参数采用均值X、变差系数C_v和偏态系数C_s表示，采用矩法 估算参数初值；对于n年连续系列，矩形法计算各统计参数的公式为：

频率曲线采用皮尔逊Ⅲ型曲线，利用皮尔逊Ⅲ型曲线进行适线调整统计参数，采用适线法选定最优的频率曲线的统计参数；

通过对洪峰流量和时段洪量系列进行频率分析计算，得到不同频率设计洪峰和时段洪量成果；从而求得丁坝群河段某一标准条件下的典型设计洪水过程线。

S2：在拟建丁坝群上游河道上选择方便观测的位置修建过流观测站，逐时段监测河 道行洪过流过程，河道逐时段行洪过程记录如下表1(不限于)：

表1某河道某站行洪过程

日期	时间	**站流量(m<sup>3</sup>/s)
			2012年7月29日	0	137
	1	157
				2	177
…	…	…

S3：在拟建丁坝群河段及其上下游一定范围内建设地形图测量控制网，通过测量数 据绘制出该河段初始地形图，在河道行洪过流时丁坝群周围河道的微地形变化，并形成数字化地形图。

S4：通过地质勘探技术构建BIM地质模型，能够准确体现丁坝群及其上下游影响范围内的地层结构和各层土体的土岩物理力学性质参数，各层土体的颗粒分析参数，以及 各层土体的颗粒启动流速等。

S5：在拟建丁坝群河段内先修建一组3个小试丁坝组，丁坝坝体材料可就地取材，利用当地富有建筑材料修建，同时采用BIM方法完成丁坝位置、丁坝长度、丁坝挑角以 及丁坝的体型结构设计。

S6：构建一个三维水动力数字模型，所述三维水动力数字模型是采用计算流体力学 理论建立河道水-沙运移过程和丁坝坝体受力状态感知模型。

三维水动力数字模型可采用以下方法建立(不限于)

(1)丁坝群流场流动控制方程

式中：u_i表示速度在i方向上的分量，u’_i表示i方向上的脉动速度；p为压力；S_ij为应 变率张量；u’_iu’_j为雷诺应力张量；ρ为流体密度；v为动力黏度；v_t为湍流黏度；k为 湍动能；δ_ij为克罗内克符号(δ_ij＝1,i＝j；δ_ij＝0,i≠j)。

(2)RNGk-ε方程

式中：k为湍动能，

ε为湍动能耗散，

μ_t为涡黏性系数，μ_t＝C_μρk²/ε；τ_ij为雷诺应力，

模型常数C_μ＝0.085， C_1ε＝1.42，C_2ε＝1.68，σ_k＝σ_ε＝0.7179。

(3)泥沙输运模型

水流切应力:τ＝ρU_* ² (10)

泥沙起动的临界切应力：

希尔兹数：

临界希尔兹数:

式中：τ为水流切应力，τ_c为泥沙起动的临界切应力，θ为希尔兹数，θ_c为临界希尔兹数，U_*为摩阻流速，

为临界摩阻流速，ρ和ρ_s分别为水流和泥沙的密度，d为泥沙 的平均粒径。

单位宽度推移质输沙率公式为：

式中：q_b为单位宽度推移质输沙率；u_b为推移质的平均输运速度；p为泥沙的启动概率。对于实际工程地质情况的土工试验，可以根据上式得到u_b和p，即可求解q_b。

动摩擦力为：

式中：f_D为动摩擦力。

F_D＝f_D并联立(10)，得到

令

则

式中：aU_*为推移质运动的水流速度，当离沙床较近时，a＝6～10；C_D为推力系数。当θ₀＝0时，u_b＝0，θ₀相当于止动相对切应力，应小于临界相对切应力θ_c。由此，式(18) 可写为

泥沙临界切应力和运动颗粒所受切应力之和为切应力，即

式中：n为泥沙颗粒总数，而单位面积河床泥沙颗粒总数

与p的关系为：

联立(12)和(13)，得到床面泥沙颗粒的起动概率为

推移质输沙公式：

式(19)即为本文所采用的泥沙运动模型，对于某些泥沙颗粒，推移质输沙率只与希尔兹数有关，只有当希尔兹数大于临界希尔兹数时，泥沙才会起动被冲刷，本文采用 的泥沙颗粒的临界希尔兹数θ_c＝0.05。

水流模拟采用分层划分网格单元进行，用VOF方法进行自由表面的追踪，并对丁坝局部冲刷坑形态及冲刷深度进行数值模拟。

S7：采用上述模型模拟河道过流时丁坝组遭受到的冲刷过程，冲刷过程包括丁坝组 周围及其上下游影响范围内的河床微地形变化、丁坝坝体遭受洪水冲击时的坝体应力应 变以及坍塌、位移等情况，并使三维水动力数字模型模拟效果与实时观测效果相吻合，为提高模型适应性，可通过多次调整小试丁坝组的丁坝位置、丁坝长度、丁坝挑角以及 丁坝的体型结构，进一步使三维水动力数字模型模拟效果与实时观测效果相吻合，从而 率定模型的各项技术参数。

S8：利用上述率定后的三维水动力数字模型，模拟拟建丁坝群在通过某一设计行洪 标准条件下过流过程，拟建丁坝群遭受河道水流冲刷后的微地形变化过程、丁坝结构受力变化过程，以及丁坝群河段的水流结构变化过程等，使拟建丁坝群对保护河道堤防及 河滩地的效果最佳。

为使选择的拟建丁坝群适应个流量过流过程，可通过多次调整拟建丁坝布置，经综 合各因素比较后确定丁坝群布置，包括丁坝位置、丁坝数量、丁坝长度、丁坝挑角以及丁坝的体型结构等，从而达到满意的效果。

下面举例说明本发明丁坝群保护河道堤滩设计方法的应用实例，但本发明的内容并 不限于此。

应用实例

某河道地处暖温带大陆性季风气候区，四季分明。秋冬季多西北风，气候干燥少雨雪；春夏季多东南风，气候湿润。据当地气象站资料统计：多年平均气温10.5℃。最高 气温发生在7月份，月平均气温29.5℃，最低气温发生在1月份，月平均气温-11.5℃， 极端最高气温38.8℃，发生在1972年的7月17日，极端最低气温-23.1℃，发生在1978 年的12月29日。多年平均日照时数为2629h，多年平均风速2.4m/s，平均无霜期167d， 最大冻土深度0.87m。多年平均水面蒸发量1156mm。流域多年平均降水量700mm，全年 降水量约80％集中于汛期6－9月，较大暴雨多出现在7、8月份。

项目区河道属游荡性河流，沙质河床，总体稳定性较差，各断面之间的稳定性差异大，横向稳定性较纵向稳定性更差，造成主槽的左右横向摆动；为减轻河道下游段沿岸 的洪水威胁，保障两岸人民群众的生产、生活安全，相继修筑了防洪大堤和防洪小埝工 程。在主河槽险工段修建了几十组护岸丁坝群，丁坝群防护结构主要有格宾石笼、抛(堆) 石、土工布包砂，以及堆石和包砂相结合的混合坝体结构。主河槽采用丁坝群防护具有 导流、护岸、防冲和稳定河势的作用。本案选择一个险工段说明丁坝群设计方法：

(1)收集河道水文资料

本案河道治理段上游附近恰有一国家水文站点，该站点至今有94年水文观测资料。 采用前述数理统计法，分析治理河段设计标准条件下的典型设计洪水过程线，图2给出14天过程线，限于篇幅表2仅给出其中的7天过程线。

表2治理河段7天典型设计洪水过程线

(2)在拟建丁坝群上游河道上修建过流观测站

本案拟建丁坝群上游河道上恰有一国家水文站点，满足逐时段监测河道过流过程的要求，不再重复建设。

(3)建立河道地形测绘控制网

建立河道地形测绘观测控制网，控制网覆盖险工段河道上下游各1km，通过测绘技术获取拟建丁坝群保护河段的原始数字化地形图；之后利用该控制网实时检测丁坝群附近及其上下游河道在行洪过程中的微地形变化，并可实时形成数字化地形图。

(4)建立BIM地质模型

通过地质勘探技术获取拟建丁坝群保护河段的地质条件和水文地质条件，并数字化 地层结构及其岩土力学参数，形成BIM地质模型。

本案河段采用地质钻孔方式，揭露河床地层结构，通过岩土力学实验，分析确定河道各地层的土岩物理力学参数；进行颗粒分析，得到河床地层各土层的颗粒组成；同时 对河床沙砾乱石进行启动流速试验，确定各种土颗粒的启动流速等，形成BIM地质模型。

主要岩土地层结构及物理力学特性

1)地形地貌

工程场区地势平坦，地面高程2.8～15.0m，由西北向东南倾斜，构成广阔的近海平原。河流走向为西北至东南,河床及漫滩宽度自上游至下游逐渐变宽，主河床宽度200～500m，漫滩宽度1000～4000m。河床呈宽浅型，河床及漫滩地表大部分被粉细砂或砂壤 土覆盖。

2)地层岩性

勘探表明，地表出露及探坑揭露的地层岩性主要有第四系全新统上段冲洪积(Q₄ ^3pal) 壤土、砂壤土和粉细砂等。岸滩大部为砂壤土和粉土，局部为粉砂。

①壤土：褐黄～黄褐色，湿～饱和，可塑～软塑，局部夹有薄层砂壤土和砂粒，层厚大于5.50m，分布广泛。

②砂壤土：棕黄～灰黄色，稍湿～湿，局部饱和，可塑性差，含有大量砂粒，层厚 大于4.50m，分布广泛。

③粉土：棕黄～灰黄色，稍湿～湿，可塑性差，层厚1.80～2.50m，层底高程4.90～8.80m。

④粉细砂：灰白～灰黄色，稍湿～湿，松散～稍密，砂质不纯，砂质成分石英、长石、云母，层厚大于1.70m，分布广泛。

3)岩土物理力学特性

室内土渗透试验表明，各土层竖向渗透系数一般在10^-8～10^-4cm/s之间，属中等～极微透水层。在探坑不同深度和不同岩性分别取样进行颗分试验，试验统计结果详见表 3。

表3颗分试验成果统计表

(5)小试丁坝组设计与建设

依据现状河道形势、河流水势，结合主河槽冲刷、坍塌特点，以现有滩岸线为控制岸线，小试丁坝组布置3道丁坝，具体位置如图3、图4-1、图4-2和图4-3所示，小 时丁坝组丁坝典型平、剖面如图5所示，3道丁坝的技术参数详见表4。坝身采用梯形 断面，顶宽4m，两侧坡比为1:2.0，坝身材料为土工布包砂，坝尾顶高程与滩地齐平。 坝头土工布包砂顶高程为1.40m，底高程为0.50m，坝头坡比1:2.0。为保证岸坡稳定， 岸坡利用土工布包砂土工袋进行临时防护，形成丁坝组BIM模型。

表4小试丁坝组技术参数

小试丁坝组的布置还应考虑易于调整丁坝结构，易于布设观测仪器，方便观测信号 传输，形成BIM观测网。本案布置坝体应力应变、水流冲击力等测量观测仪器情况略，

(6)构建河道三维水动力模型

采用前述计算流体力学理论构建三维水动力数字模型，同时与数字地形图、地质BIM、 坝体BIM结构以及坝体受力信息网等观测信息相偶联，形成水动力整体模型。

(7)三维水动力模型模拟与模型参数率定

1)利用前述河道过流观测站，逐时段测得小试丁坝组行洪过程，作为三维水动力模型水流的输入过程。

小试丁坝组建成后，第二年汛期实测河道行洪过程，根据实测河道过流量划分成前 后两个3天洪峰过程，第一个3天过程从7月2日15时开始到7月5日15时结束，最 大洪峰流量为463m³/s，3日洪量8411万m³。第二个3天过程从7月8日7时开始到7 月11日7时结束，最大洪峰流量为745m³/s，3日洪量11375万m³。实测1小时行洪过 程如表5所示(限于篇幅，数据略)，过程线如图5所示，从图中不难看出，每一个行 洪过程都呈双峰型，即小试丁坝组遭遇逐时段洪水过程。

表5治理段河道行洪过程实测记录表

日期	时间	滦县站流量(m<sup>3</sup>/s)
			2013.7.2	15	243
	16	355
				17	372
…	…	…

2)利用前述地形图测绘控制网实时观测丁坝组周围微地形变化，作为三维水动力模型模拟计算的求解目标；

3)利用前述丁坝坝体应力应变、水流冲击力等仪器观测数据，解析丁坝受力、坍塌、滑移等破坏研判。

4)通过反复调整小试丁坝的位置、长度、挑角以及丁坝的体型结构等，获得实测冲刷效果，使三维水动力模拟效果与小试丁坝组实测冲刷效果相吻合，反复进行，直到 得到满意的效果后，从而确定三维水动力模型各项参数。

(8)丁坝群布置与体型结构设计

1)利用上述率定后的三维水动力模型，采用前述分析得到的治理河段设计标准条件下的典型设计洪水过程线作为模型设计条件；

2)通过反复调整丁坝位置和数量、丁坝长度、丁坝挑角以及丁坝的体型结构等设计参数，使丁坝群周围水流结构相对稳定、冲刷坑最小、丁坝坝体结构受力相对均匀、 丁坝坝体破坏程度最小，从而达到满意的河道保护效果。

3)本案确定的丁坝群布置与体型结构

利用本发明方法，确定本险工河段需要布置丁坝10座，各坝头连线与河道主流向平行，坝身长度为50m，均为下祧式，倾角60～85°，丁坝间距为坝长的2～3倍，其 中丁坝A1～A6是改变主流流向的，间距取100m，为2倍坝长；丁坝A6～A10对主流方 向改变不大，坝间距取150m，为3倍坝长。坝顶宽度均为2m。

丁坝群示范工程布置如图6所示，丁坝群技术指标详见表6。

图6所示，1为右岸防洪堤，D1～D10为丁坝1～10，6为右岸滩岸线。

表6险工段丁坝设计技术参数表

丁坝坝头采用格宾笼抛石结构，坝头顶部宽5.0m，长6.0m，临水侧为圆弧形，按 坝头高度不同砌筑3层台阶，每阶高0.5～1.0m，宽2.0m，坡比1:2。由于河道长期有 水，河底为砂层，不具备赶场作业，采用抛石回填至水面以上0.5m，再铺设50cm厚格 宾石笼护垫。如图7。

(2)坝身结构

丁坝坝身断面为梯形，上下游边坡1:2，顶宽2.0m，坝身顶面由坝根斜向坝头，纵坡不大于3％。

坝身采用抛石、土工布包砂相结合填筑。土工布包砂坝身表层采用20cm厚钢筋混凝土护面，坡脚处采用浆砌石进行护脚，其余坝身及坝脚根据干场及有水两种情况分别 采用40cm浆砌石和40cm格宾石笼进行防护。

坝根的作用是固滩，防止水流过滩时将滩地土体冲走。设计坝根时需将坝根嵌入滩 地岸坡之中，长度、深度根据滩地行洪时的冲刷深度确定，宜采用铅丝石笼结构，以便维持坝根两侧水体沟通平衡。本研究采用铅丝石笼结构，梯形断面，顶宽1.0m，高度 1.0～2.0m，两侧坡比1:0.5；顶高程与滩地高程齐平或略低。

Claims (10)

1.一种基于大数据和现场试验为基础的丁坝群设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

收集拟建丁坝群上游河道的实测水文资料并修建过流观测站；

获取拟建丁坝群保护河段的数字化地形图；

获取拟建丁坝群保护河段的地质条件和水文地质条件，并数字化地层结构及其岩土力学参数；

采用计算流体力学理论构建三维水动力数字模型，模拟丁坝群及其场区地形遭受河道水流的冲刷过程，通过现场小试丁坝组试验偶联三维水动力数字模型，模拟真实水-沙冲刷规律，测取丁坝群河段在河道过流时的冲刷微地形、丁坝受力状况数据修正模型参数；利用修正后的三维水动力数字模型，模拟河道设计洪水过流过程，优化河段内丁坝群布置，选定丁坝位置、丁坝数量、丁坝长度、丁坝挑角以及丁坝的体型结构。

2.如权利要求1所述的一种基于大数据和现场试验为基础的丁坝群设计方法，其特征在于，收集并依据上游河道的实测水文资料，所述水文资料为连续30年以上的实测资料，并通过数理统计法，分析出河该段某一设计洪水标准下的典型设计洪水过程。

3.如权利要求1所述的一种基于大数据和现场试验为基础的丁坝群设计方法，其特征在于，在拟建丁坝群上游河道上修建过流观测站，所述观测站逐时段监测河道行洪过流过程。

4.如权利要求1所述的一种基于大数据和现场试验为基础的丁坝群设计方法，其特征在于，在拟建丁坝群河段及其上、下游建设地形图测量控制网，所述测量控制网能实时观测河道地形的变化情况，通过测量数据能够给出该河段初始地形图、河道行洪过流时丁坝群周围河道的微地形变化，并形成数字化地形图。

5.如权利要求1所述的一种基于大数据和现场试验为基础的丁坝群设计方法，其特征在于，构建BIM地质模型，所述BIM地质模型能够准确体现丁坝群及其上下游影响范围内的地层结构和各层土体的土岩物理力学参数，各层土体的颗粒分析参数，以及各层土体的颗粒启动流速。

6.如权利要求5所述的一种基于大数据和现场试验为基础的丁坝群设计方法，其特征在于，在拟建丁坝群河段内先修建一组3个小试丁坝组，所述丁坝组就地取材，利用当地建筑材料修建，同时采用BIM方法完成丁坝位置、丁坝长度、丁坝挑角以及丁坝的体型结构设计。

7.如权利要求1所述的一种基于大数据和现场试验为基础的丁坝群设计方法，其特征在于，构建一个三维水动力数字模型，所述三维水动力数字模型是采用计算流体力学理论建立河道水-沙运移过程和丁坝坝体受力状态感知模型。

8.如权利要求7所述的一种基于大数据和现场试验为基础的丁坝群设计方法，其特征在于，采用模型模拟河道过流时丁坝组遭受到的冲刷过程，所述冲刷过程包括丁坝组周围及其上下游影响范围内的河床微地形变化、丁坝坝体遭受洪水冲击时的坝体应力应变以及坍塌、位移情况，并使三维水动力数字模型模拟效果与实时观测效果相吻合，从而率定模型的各项技术参数。

9.如权利要求8所述的一种基于大数据和现场试验为基础的丁坝群设计方法，其特征在于，利用率定后的三维水动力数字模型，模拟拟建丁坝群在通过某一标准条件下洪水过程时，拟建丁坝群遭受河道水流冲刷后的微地形变化过程、丁坝结构受力变化过程，以及丁坝群河段的水流结构变化过程，使拟建丁坝群对保护河道堤防及河滩地的效果最佳。

10.如权利要求5所述的一种基于大数据和现场试验为基础的丁坝群设计方法，其特征在于，拟建丁坝群保护河段的数字化地形图通过测绘技术获取；

丁坝群保护河段的地质条件和水文地质条件通过地质勘探技术获取；

BIM地质模型通过地质勘探技术构建。

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