杨燕华

（交通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室，天津300456）

长江中游戴家洲河段河岸稳定性研究

杨燕华

（交通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室，天津300456）

长江中游戴家洲河段在实施护岸工程前，戴家洲右缘持续发生崩岸。文章结合戴家洲右缘崩岸情况，从地质、地形、水流条件等角度分析了该处发生崩岸的原因。采用稳定岸坡作为崩岸发生的临界判别指标，基于三峡蓄水前后戴家洲右汊典型断面多年实测资料，得到了戴家洲右缘稳定岸坡值。

崩岸；稳定岸坡；长江中游；戴家洲河段

图1戴家洲河段概况Fig.1General layout of the Daijiazhou reach

1 长江中游戴家洲河段崩岸特性

戴家洲河段位于湖北省境内的汉口下游，上起鄂州市，承接沙洲水道，下止迴风矶间，连接黄石水道，全长约34 km（图1）。戴家洲河段由巴河水道和戴家洲水道组成，鄂城～巴河口段为巴河水道，顺直放宽。戴家洲水道分为圆水道和直水道两汊，左汊为圆水道，河道微弯；右汊为直水道，河道较顺直［3-4］。，该河段实施护岸工程前戴家洲右缘崩岸现象较严重。

1.1 戴家洲右缘崩岸情况

根据实测资料，戴家洲右缘在1970～2003年间崩岸频发，年均崩退幅度约10 m，最大崩退幅度达到470 m；2003～2008年，年均后退幅度约30 m，洲右缘最大崩退幅度约150 m；2008年以来年均崩退幅度大于往年（表1）。2010年戴家洲右缘下段守护工程实施后，右缘下段得到了稳定，而右缘中上段仍处于不断崩退中，且中段崩退幅度相对较大，年崩退约50 m。戴家洲右缘中下段于2011年12月发生崩岸，年崩退幅度约35 m。

对于戴家洲右缘尾部岸线，经历了淤长、后退两个过程，2004～2006年洲尾部主要表现为淤长，幅度达470 m；2006年以来则表现为冲刷后退，2009年3月较2006年2月后退幅度超过90 m，年均后退幅度约30 m。其中，2008年后，年均后退幅度达50余m（图2）。

1.2 戴家洲右缘崩岸原因

结合戴家洲河段的地质、地形、水流条件等特点，对戴家洲右缘的崩岸原因进行了分析。

（1）地质条件。戴家洲洲体右缘岸坡具有明显的二元或多元结构特征。具有这种土体结构的岸坡，由于上层粉质粘土厚度较小，抗冲性差，下层粉砂厚度大，但颗粒较为均匀，最易起动和分散搬运，抗冲性能很差，因而坡体特别是坡脚极易被水流侵蚀冲刷，很容易形成稳定性差的陡岸高坡。另外，戴家洲右缘岸坡土体下层细砂密实度不高、透水性强，易形成入河方向的连续大比降渗流。大比降渗流会冲刷坡面和淘刷坡脚，导致岸坡失稳崩塌。

（2）地形条件。戴家洲右缘处于直港微弯河道的凹岸，且下段处于两汊汇流区附近。而根据研究，弯道凹岸、汊道分流和汇流处，一般主流贴岸形成强烈冲刷，易出现崩岸现象。另外，戴家洲目前洲体（水面以上）大多坡度较陡，在60度左右，局部接近直立临空面，岸坡土体有可能会产生重力破坏。

（3）水流条件。当直港深泓沿戴家洲右缘坐弯时，主流线左摆，则戴家洲右缘岸坡愈不稳定；当直港左岸（戴家洲右缘）存在高大边滩时，该边滩附近岸坡相对稳定，即边滩对岸坡起到了一定的掩护作用。例如，当直港下左边滩未明显下移时（2002～2006年），下段主流线紧贴戴家洲右缘，该处岸线崩退幅度较大；而当下左边滩明显下移时（2006～2008年），受下左边滩下移的影响，下段岸线崩势暂缓；但随着洲尾边滩的逐渐冲蚀（2008～2009年），下段岸线有冲刷后退的趋势。坡面水流冲刷显然对坡体崩塌起促进作用，但并非是直接冲击坡体造成破坏，而是通过淘蚀坡脚形成渐进式崩塌来实现。

表1戴家洲右缘崩退情况统计表Tab.1Situation of bank collapse in the right edge of Daijiazhou

图2戴家洲洲体年际变化图Fig.2Variation of Daijiazhou

2 戴家洲河段河岸稳定性计算分析

分析天然河道实际岸坡与稳定岸坡的关系，是预测岸坡是否崩塌的手段之一。一般地，当实际岸坡超过稳定岸坡时，往往会发生崩岸现象。唐金武［5］分析了长江中下游崩岸分类及其特点，研究表明无论从窝崩还是条崩，均多发生于上层为粘性土、下层为砂土的二元结构河岸，根据长江中下游典型断面特征，提出用稳定岸坡来逼近临界岸坡，具体到长江中下游河段，将河型、河岸地质相同的河段的最大坡比的最大值作为稳定岸坡，在文献［5］中，作者采用稳定岸坡法，对长江荆江河段的崩岸情况进行了预测，验证了该方法的合理性。鉴于稳定岸坡法使用方法简便，结果可靠，并适用于长江中下游河段，因此，本文采用该方法计算戴家洲河段的稳定岸坡，可作为该河段崩岸预测的判别指标。

图3CS13断面三峡蓄水前年际断面地形图Fig.3Variation of CS13 cross⁃section before the Three Gorges Reservoir impounding

2.1 戴家洲河段稳定岸坡计算

搜集了三峡蓄水前戴家洲右汊崩岸区域内CS08～CS13多个典型断面多年实测断面资料，断面位置见图1。以断面枯水位作为基准面，根据各典型断面蓄水前多年地形，确定戴家洲右缘各断面多年最大坡比的最大值为0.382，作为戴家洲河段的稳定坡度值。其中CS13典型断面蓄水前多年断面地形见图3。

收集了戴家洲河段三峡蓄水后实测崩岸段的地形资料，近似计算了其崩塌时的实际岸坡，以便对本文确定的戴家洲河段稳定岸坡的合理性进行验证。戴家洲右缘中段于2011年12月发生了崩岸，较2011年2月横向崩塌35 m，纵向崩塌约300 m。断面GCQ8及GCQ9位于崩岸区域，图4～图5给出了三峡蓄水后崩岸前2011年2月及崩岸后2011年12月崩岸区实测断面变化图，断面位置见图1。计算了各测次断面的实际坡比，如表2所示。

从表2中可以看出，断面GCQ8于2011年2月以及2011年12月2个测次实际坡比分别为0.373和0.312，断面GCQ9于2011年2月以及2011年12月两个测次实际坡比分别为0.341和0.302。上述坡比变化与该河段的演变情况密切相关。2011年2月以来，直水道下左边滩冲刷，下段主流线左偏，紧贴戴家洲右缘，由此造成戴家洲右缘主流贴岸段近岸河床刷深，岸坡变陡，在2011年12月发生了崩岸。

实测断面资料中，2011年2月戴家洲右汊崩岸区域典型断面实际坡比十分接近稳定坡比，可近似作为该河段实际崩岸时的坡度，表明本文确定的戴家洲右缘稳定坡比较为合理。

2.2 戴家洲河段崩岸防护措施

根据2011年1：2 000实测戴家洲右缘局部地形资料，戴家洲右缘洲体（水面以上）大多坡度较陡，平均坡比超过0.571，大于计算得到的该河段的稳定坡度0.382，因此，若不采取措施，戴家洲右缘将持续崩退。崩岸防护一般可采取两种措施：一是提高河岸稳定岸坡，二是降低实际岸坡。针对戴家洲河段而言，在河岸稳定岸坡变化不大时，可采用巩固或降低实际岸坡的措施（如岸坡守护且减缓坡度）防止岸坡的崩塌。考虑到戴家洲右缘中上段实际崩退情况，2012年戴家洲二期工程对戴家洲右缘中上段实施了护岸工程，与前期戴家洲右缘下段守护工程相配合，有效地预防了戴家洲河段崩岸的发生。

图4GCQ8断面变化图Fig.4Variation of GCQ8 cross⁃section

图5GCQ9断面变化图Fig.5Variation of GCQ9 cross⁃section

表2戴家洲右缘各测次断面坡比Tab.2Measured slope of the right edge of Daijiazhou

3 结论

在分析戴家洲右缘崩岸情况的基础上，结合本

河段的河岸地质、河势、岸坡局部地形、水文等特点，对戴家洲右缘的崩岸原因进行了分析。在此基础上，基于三峡蓄水前戴家洲右汊典型断面多年实测资料，得到戴家洲右缘稳定岸坡值，并通过三峡蓄水后戴家洲右缘中下段崩岸区域的实际崩岸资料检验了其真确定。该稳定岸坡值简单可靠，可用来预测未来戴家洲右缘崩岸是否发生。

［1］黎礼刚.长江中下游干流河道崩岸统计及存在的问题［J］.水利水电快报，2008，28（2）：11-12. LI L G.Bank Collapse and the Existing Problems in Middle and Lower Yangtze River［J］.Express Water Resources and Hydropow⁃er in Formation，2008，28（2）：11-12.

［2］刘万利.长江中游戴家洲河段戴家洲右缘崩岸特性及护岸措施专题研究报告［R］.天津：交通运输部天津水运工程科学研究所，2010.

［3］刘万利，李旺生，朱玉德，等.长江中游戴家洲河段河床演变分析及趋势预测［J］.水道港口，2011，32（4）：259-263. LIU W L，LI W S，ZHU Y D，et al.Alluvial Process Analysis and Trend Prediction of Daijiazhou Reach in Middle Yangtze River［J］.Journal of Waterway and Harbor，2011，32（4）：259-263.

［4］刘万利，李旺生，朱玉德，等.长江中游戴家洲河段航道整治思路探讨［J］.水道港口，2009，30（1）：31-36. LIU W L，LI W S，ZHU Y D，et al.Study on Channel Regulation of Daijiazhou Reach in Middle Yangtze River［J］.Journal of Water⁃way and Harbor，2009，30（1）：31-36.

［5］唐金武，邓金运，由星莹，等.长江中下游河道崩岸预测方法［J］.四川大学学报：工程科学版，2012，44（1）：75-81. TANG J W，DENG J Y，YOU X Y，et al.Forecast Method for Bank Collapse in Middle and Lower Yangtze River［J］.Journal of Sich⁃uan University：Engineering Science Edition，2012，44（1）：75-81.

Study on bank stability of Daijiazhou reach in Middle Yangtze River

YANG Yan⁃hua
（Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering,Key Laboratory of Engineering Sediment,Ministry of Transport,Tianjin 300456,China）

The bank collapse happens continuously in the right edge of Daijiazhou reach in Middle Yangtze River before revetment engineering existing.The cause of bank collapse in the right edge of Daijiazhou was studied considering geology,topography and hydrological process.Considering the stable slope as the critical one,the value of the right edge of Daijiazhou was obtained by measured typical sections of the right branch of Daijiazhou reach be⁃fore and after the Three Gorges Reservoir impounding.

bank collapse;stable slope;Middle Yangtze River;Daijiazhou reach

U 617；TV 135

A

1005-8443（2015）06-0533-04崩岸是长江中下游河道重大灾害之一，发生较为频繁，危害十分严重。据统计，实施大规模的护岸工程前，长江中下游干流河道岸线总长约4 249 km，其中崩岸长度达1 518 km，占江岸总长度的35.7%［1］。随着三峡水库2003年正式蓄水运用，清水下泄将造成下游河道的长距离冲刷，尤其是深泓刷深较多，将造成岸坡变陡并可能对堤防的安全带来不利影响。三峡蓄水后2003～2006年的实测资料表明，荆江干流河段发生较大崩岸险情101处，年均发生崩岸险情约34处，年均崩长达33.64 km。与蓄水前相比，三峡蓄水后崩岸险情发生的频次明显增多，长江中游戴家洲河段在三峡蓄水后戴家洲右缘一直持续崩退，2008年后，年均崩退幅度达50余m，落水期、枯水期崩岸尤为严重［2］。本文通过对戴家洲河段崩岸现象和原因的分析，结合现有河岸稳定性计算方法，计算了戴家洲右缘发生崩岸的临界判别指标——稳定岸坡值，可用来预测戴家洲右缘未来的崩岸情况。

2015-08-10；

2015-10-21

国家自然科学基金（51209112）；天津市自然科学基金（15JCYBJC21900）

杨燕华（1985-），女，山西省人，助理研究员，主要从事航道工程研究。

Biography：YANG Yan⁃hua（1985-），female，assistant professor.