長江中下游河流崩岸研究綜述

李威　黎良輝　賴敬飛　徐富剛

摘 要：本文基于現(xiàn)有長江中下游河流崩岸研究成果進(jìn)行分析，總結(jié)歸納了相應(yīng)河段河流崩岸的常見機(jī)制，提出了崩岸研究面臨的問題并進(jìn)行了一定的思考。

關(guān)鍵詞：河流崩岸；河流動力學(xué)；土坡失穩(wěn)；滲流潛蝕

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.094

1 引言

河流崩岸是河道演化的重要環(huán)節(jié)，是岸坡在外力作用下土坡失去穩(wěn)定沿岸坡產(chǎn)生崩落、崩塌和滑坡等現(xiàn)象，給我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展帶來重大影響，長江中下游崩岸災(zāi)害尤為嚴(yán)重，因此加強(qiáng)對長江中下游河流崩岸的研究具有較大現(xiàn)實意義。

2 國內(nèi)關(guān)于長江崩岸的成果

國內(nèi)對于長江崩岸的研究成果可分析如下：

金臘華等以馬湖崩岸為實例，通過研究崩岸滑體的形態(tài)特征及河段水文條件和地下水位狀態(tài)，并探討其對崩岸的影響。夏軍強(qiáng)等建立非均勻懸移質(zhì)泥沙數(shù)學(xué)模型，提出了河道在沖刷過程中的橫向展寬過程，同時分析了不同河岸土體特性對橫向展寬和沖刷過程的影響。徐永年等把崩岸分為四種形式，并分析了河床演變對崩岸的影響。岳紅艷等從水流動力條件和泥沙動力學(xué)角度，分析了近岸泥沙的運(yùn)動對崩岸的影響。王媛等分析流體力學(xué)的渦流理論，提出了窩崩形成的原理和方法。張幸農(nóng)等通過概化模擬試驗研究崩岸破壞的形成和發(fā)展過程。

3 河流崩岸觸發(fā)機(jī)理歸納

3.1 河流動力學(xué)觀點(diǎn)

河流動力學(xué)觀點(diǎn)認(rèn)為崩岸主要是岸坡受水流沖刷，在重力作用下邊坡失去穩(wěn)定。此觀點(diǎn)認(rèn)為水流的沖刷對崩岸的發(fā)生起著關(guān)鍵作用。

根據(jù)調(diào)查顯示，多數(shù)學(xué)者對于長江中下游崩岸研究是基于水流對河岸的沖刷侵蝕。夏軍強(qiáng)等利用實測的荊江段水下地形圖及斷面資料，定性分析該河段平面及斷面形態(tài)的變化過程，得出河段崩岸的分布規(guī)律為左岸多于右岸，上河段多于下河段，且定量分析了土體及水沙條件對崩岸的影響，得知來水來沙條件對崩岸的影響占主導(dǎo)地位。章志強(qiáng)等根據(jù)長江三江口實測地形資料，分析窩崩形成的原因，得出水流沖刷及水位升降因素是窩崩產(chǎn)生的主要因素。魏延文以長江江蘇河段嘶馬彎道為實例，根據(jù)其來水來沙、河岸邊界、水流的環(huán)流等條件，分析河岸的侵蝕和河床的演變規(guī)律，指出長江下游嘶馬段崩岸的形成原因。

3.2 土坡失穩(wěn)觀點(diǎn)

部分學(xué)者認(rèn)為，崩岸的發(fā)生主要源于土坡失穩(wěn)破壞，其從土力學(xué)的角度出發(fā)，采用土坡穩(wěn)定理論進(jìn)行崩岸研究，以土坡的抗滑力與滑動力的比值作為土坡是否穩(wěn)定的判斷依據(jù)。

鄧珊珊等構(gòu)建了考慮水位變化的岸坡穩(wěn)定計算模型，得出水位變化引起土坡失穩(wěn)。劉東風(fēng)采用土力學(xué)中的瑞典條分法，計算并分析了河岸構(gòu)成、水位變化、邊坡變化、外加荷載、河岸防護(hù)因素的變化改變了邊坡土體的內(nèi)力，使河岸邊坡不穩(wěn)定，從內(nèi)外部因素揭示了長江中下游崩岸的形成。吳永新等以長江下游南京河段為實例，考慮岸坡穩(wěn)定性和河岸水流底部水流水沙的情況，分析總結(jié)出崩岸的本質(zhì)由于水流掏空岸坡底部造成上部岸坡失穩(wěn)，或者是岸坡陡于穩(wěn)定坡度導(dǎo)致崩岸。

3.3 滲流潛蝕的觀點(diǎn)

除了上述兩種觀點(diǎn)，部分學(xué)者認(rèn)為岸坡內(nèi)部的滲流潛蝕導(dǎo)致了崩岸。周瑞麗等認(rèn)為長江條崩的發(fā)生受水流沖刷、滲流、重力、凍融等因素綜合影響，并以顆粒離散元的方法建立條崩模型，分析條崩顆粒流數(shù)值模擬結(jié)果表明，在退水期和枯水期，土體內(nèi)部會產(chǎn)生一定的入河滲流，土顆粒受滲流力的作用導(dǎo)致岸坡失穩(wěn)。謝立全等根據(jù)實測資料，得出枯水季節(jié)和洪水水位劇降期間，崩岸的發(fā)生頻率較高，定性得出滲流場的存在對沖刷的影響不容忽視；進(jìn)而考慮滲透力作用，推導(dǎo)出泥沙起動條件和計算公式，對滲流作用做出了定量的分析，得出滲流對岸坡泥沙的起動條件有重要影響，從而影響岸坡的穩(wěn)定。

3.4 其他觀點(diǎn)

崩岸機(jī)理的研究還有其它觀點(diǎn)，如：

（1）降雨徑流引起崩岸的觀點(diǎn)。筆者調(diào)研長江九江段棉船鎮(zhèn)的崩岸險情發(fā)現(xiàn)，此處的地質(zhì)條件主要是上層為粘性土和粉細(xì)砂土的混合物，且易沖刷；下層為沉積的黏性土，質(zhì)地堅硬，抗沖刷強(qiáng)。在岸坡附近溝壑縱橫，主要是降雨所產(chǎn)生的地表徑流侵蝕河岸，徑流在岸坡形成的水溝不斷加深拓寬。隨著高程降低，侵蝕越來越嚴(yán)重，最終在降雨徑流入江處，產(chǎn)生巨大溝壑使岸坡失穩(wěn)，引發(fā)崩岸。王瑩瑩認(rèn)為降雨形成地表徑流在坡面產(chǎn)生侵蝕，最后導(dǎo)致岸坡失穩(wěn)。（2）人為因素引起崩岸的觀點(diǎn)。張幸農(nóng)等認(rèn)為崩岸的發(fā)生與人類活動有著不可分割的關(guān)系，并認(rèn)為有以下四種人類活動引起崩岸：a、船舶航行引起的水流波動會對岸坡產(chǎn)生沖刷，導(dǎo)致崩岸；b、河流上的人為工程下泄水流沖刷岸坡，導(dǎo)致崩岸；c、人為挖沙使岸坡變陡，增加邊坡失穩(wěn)的可能性；d、人類活動對岸坡的植被破壞，導(dǎo)致岸坡易沖刷，易崩塌。

4 崩岸研究面臨的問題及思考

4.1 崩岸面臨的問題

（1）長江中下游崩岸的研究理論比較成熟，但是各種觀點(diǎn)都有理有據(jù)，學(xué)者各執(zhí)其詞，長江中下游崩岸機(jī)理的研究沒有統(tǒng)一觀點(diǎn)。（2）在眾多崩岸研究的觀點(diǎn)中，長江中下游崩岸發(fā)生的類型區(qū)分不明。（3）隨著崩岸的研究理論越趨成熟，而且崩岸的研究理論應(yīng)該是為崩岸預(yù)測和防治服務(wù)的。但是崩岸的預(yù)測和防治理論比較缺乏，主要只是停留于崩岸發(fā)生的研究。（4）多數(shù)崩岸的研究是從某一因素、單一計算方法出發(fā)進(jìn)行分析的。其實崩岸的發(fā)生是多種因素作用的結(jié)果，單純從某一學(xué)科、方面進(jìn)行分析，具有很大的局限性，與實際情況有偏差。

4.2 引發(fā)的思考

筆者認(rèn)為每種崩岸機(jī)理的觀點(diǎn)都是客觀存在的，但是各種觀點(diǎn)本質(zhì)卻有著不可分割的聯(lián)系。筆者通過查閱文獻(xiàn)了解到，多數(shù)學(xué)者持河流動力學(xué)的觀點(diǎn)，認(rèn)為水流對河床和岸坡的沖刷導(dǎo)致崩岸；還有部分學(xué)者持有土坡失穩(wěn)的觀點(diǎn)，從崩岸的本質(zhì)出發(fā)，認(rèn)為水位的變化、外荷載、河岸防護(hù)等因素引起土坡失穩(wěn)，導(dǎo)致崩岸。河流動力學(xué)的觀點(diǎn)主要是從表觀解釋了崩岸的發(fā)生，實則也是由于水流侵蝕后引起土坡失穩(wěn)，導(dǎo)致崩岸。崩岸發(fā)生的前提是其內(nèi)部的失穩(wěn)，但是導(dǎo)致岸坡失穩(wěn)的卻是由眾多因素引起的。另外的降雨因素和人為因素的觀點(diǎn)也是如此，本質(zhì)也是岸坡在許多因素作用下引起的內(nèi)部失穩(wěn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]盧金友，朱勇輝，岳紅艷等.長江中下游崩岸治理與河道整治技術(shù)[J].水利水電快報，2017，38（11）：6-14.

[2]夏軍強(qiáng)，林芬芬，周美蓉等.三峽工程運(yùn)用后荊江段崩岸過程及特點(diǎn)[J].水科學(xué)進(jìn)展，2017，28（04）：543-552.

*為通訊作者