灾害地貌是指危害人们生活与生产的地貌作用及现象。崩岸是世界大河普遍存在的一种灾害地貌类型,威胁堤防安全,致河岸土地损失,长期可破坏河道稳定,造成难以补救的后果。河岸稳定性及其防护历来是河流地貌学、水利工程领域中关注的热点问题。随着多波束水下探测技术的应用,水下陡坎、冲刷坑和沙波对河岸稳定性的影响也开始受到关注。因此,将崩岸、陡坎、冲刷坑、和沙波统称为水下灾害地貌。地形地貌发育到何种程度将演变为灾害地貌是科学难题。水下灾害地貌判别主要采用目视解译为主要方式,限制了水下灾害地貌的分析效率。本文将开展基于水下地形的灾害地貌自动识别方法研究,提高灾害早期预警速度,为决策者和规划者制定相应风险防控措施提供依据,具有重大理论与现实意义。我国长江中下游河段,水下灾害地貌发育尤为普遍和突出,仅1998年,长江中下游崩岸段长度达岸线总长的35.7%。河岸稳定性及其防护历来是治河工程领域中关注的热点问题。本研究在对整个长江中下游干流水下灾害地貌发育趋势评估基础上,以先进智能观测技术采集的水下地形数据为支撑,创新性地引入陆地地貌元素判读技术体系,用于自动识别水下灾害地貌,包括崩岸、陡坎、冲刷坑和沙波,并根据地貌元素空间结构进一步识别沙波类型,以对应于不同的致灾风险。研究获得如下创新性成果:（1）提出了水下灾害地貌的定量识别方法。（a）通过引入Geomorphons陆上地貌元素分类方法,将表征水下灾害地貌的形态特征分类为斜坡、脊、谷、水平面、凸起、凹陷、坡肩、坡脚、顶和坑等10种基本元素,改进Geomorphons方法,实现了平坦度0°条件下的崩岸破损、冲刷坑和沙波自动识别。结果表明,当平坦度为10°时,斜坡元素覆盖区具有1/2-1/3的坡比,接近最大稳定坡比,可用于识别潜在失稳的水下陡坎;水平面元素覆盖区相对平缓,用于识别河床;坡脚元素分布于斜坡元素和水平面元素之间,用于识别水下岸坡坡脚,可视为河床与陡坎之间的界限。当平坦度为0°时,坑元素覆盖区水深大于四周水深,可用于识别冲刷坑;凹陷元素位于窝崩水下,用于识别崩岸产生的水下岸坡破损。当平坦度小于3°,脊和谷元素分别位于沙波的波峰和波谷,可用于识别水下沙波。（b）基于大量实测多波束水深数据,论证得出适用于长江中下游干流水下灾害地貌识别的最小跳过半径设置为3 m时,可以在不降低识别准确度的前提下,有效抑制多波束测深点云噪声对水下灾害地貌识别计算的干扰,从而显著降低现场数据采集的后处理工作量,这是提高水下灾害检测识别时效性的关键基础参数之一。（2）在所提出的水下灾害地貌定量识别方法基础上,引入地貌元素空间结构的瓦片相似度估计方法,实现了水下沙波定位与类型识别算法,该算法适用于中小型、中大型、链珠状沙波类型,且在测线搭接不足工况下的鲁棒性较佳。（a）该算法可拆解为瓦片分割、瓦片特征提取和相似度计算3部分。统计相连栅格地貌元素构成的地貌元素组,作为瓦片特征,再基于Wave-Hedges相似度方程比较研究区所有瓦片特征与目标类型沙波所在瓦片特征,计算相似指数。（b）对比了改进的Geomorphons方法与地貌元素Wood标准和自组织特征映射（SOM）技术,丰富了床面形态要素的多样化描述,明确了改进的Gomorphons方法为更有效水下地貌元素分类方法,可在无面积损失的情况下提供简洁的地貌元素分类图,建议用于制作水下沙波定位与类型识别算法的输入图层。（3）基于水下灾害地貌识别方法,分析了长江中游下荆江弯曲形河段和下游镇江至扬中典型崩岸河段的水下灾害地貌发育,并绘制了水下灾害地貌分区图,得到如下认识。（a）当深泓线贴岸,且水深>11 m时,趋向于形成较大的冲刷坑。窝崩倾向于使岸坡陡坎后移并缩短,进而提高岸坡的稳定性或减小潜在崩塌的规模。（b）河流水下灾害地貌具有叠加关系,对应于不同的粗糙度或纹理。相对较大的平坦度可过滤相对较小的粗糙度或纹理,可将陡坎与河床分开。为从表面粗糙度和纹理中提取河岸破损、冲刷坑和沙波,则使用小的平坦度。（c）水下岸坡出现破损,而在水面以上还未呈现崩岸形态的位置,应注意实时河岸变形监测。综上,本研究引入陆地地貌识别方法,并进行了改进,以适应水下灾害地貌识别,即:给出了识别崩岸、陡坎、冲刷坑、沙波形态的两个关键平坦度值,以建立地貌元素与水下灾害地貌之间的识别方案;给出了最小跳过半径,用于过滤水深数据中异常点的干扰;完成了长江中游下荆江河段、下游镇江至扬中河段的水下灾害地貌识别与崩岸风险评价;提出了基于地貌元素空间结构从床面形态识别沙波类型的技术流程。本文建立的水下灾害地貌识别体系可有效定位水下崩岸产生的水下破损带、易于失稳的陡坎、坡脚冲刷坑及沙波,将为决策者和规划者制定针对性的灾害风险防控与治理措施提供指导依据。