(安徽省长江河道管理局， 安徽 芜湖 241000)

安徽省长江崩岸预警技术研究与应用

刘东风吕平

(安徽省长江河道管理局，安徽芜湖241000)

近年来，长江安徽段水沙条件、河床边界变化明显，部分河段局部近岸河床冲刷下切，河岸崩退，威胁防洪和群众生命财产安全。为此，采用河道演变分析、近岸断面套绘、岸坡稳定计算等方法，结合已护岸工程、岸坡抗冲能力等情况，开展了长江崩岸预警工作。通过分析预测各崩岸段发展态势及崩岸发生可能性，结合崩岸可能造成的危害程度，向社会公开发布长江崩岸预警。该项工作开展以来，取得了良好的经济和社会效益，其经验可供长江其他河段开展崩岸监测分析与预警工作参考。

崩岸预警; 河道演变; 岸坡稳定; 护岸工程; 安徽

长江安徽段位于长江中下游，上起宿松县段窑，下迄和县驷马河口，河道全长416 km，两岸干堤总长771 km。按河道形态及其演变特点，由上而下依次划分为张家洲、上下三号、马当、东流、官洲、安庆、太子矶、贵池、大通、铜陵、黑沙洲、芜湖和马鞍山13个河段。《长江流域综合利用规划报告》将张家洲和上下三号河段列入九江河段，将官洲河段列入安庆河段，并将九江、安庆、铜陵、芜湖和马鞍山河段列入长江中下游一类重点整治河段。

长江安徽段总体特征为河道平面形态宽窄相间，江中沙洲发育，形成多分汊河型，江心洲众多、流态复杂、洲滩消涨、主支汊冲淤兴衰，部分河段深泓线摆动不定。经过多年整治，大部分河段总体河势趋于稳定，部分河段局部河床变化仍然较为频繁。

1 崩岸概述

1.1 崩岸及治理情况

据统计，长江安徽段现有崩岸76处，总长度 418 km，其中左岸崩岸32处，崩岸区长218.2 km，右岸崩岸28处，崩岸区长116.5 km，江心洲崩岸16处，崩岸区长83.3 km，扣除江心洲崩岸长度后，崩岸长度占岸线总长的44.3%。2003年以来，27处未稳定崩岸段先后发生崩岸，崩岸总长80.3 km。崩岸较严重的地段有望江县江调圩、枞阳县桂家坝、长沙洲、贵池区秋江圩、芜湖市新大圩和天然洲等处。

安徽省十分重视长江护岸工作，特别是1998年大洪水后，先后于1998～1999年实施了9 600万元的护岸工程，2001～2003年安徽省国债护岸工程和长江水利委员会实施了长江隐蔽工程。2015年，安徽省长江崩岸应急治理工程通过国家发改委批复，工程治理崩岸段24处，护岸总长度43.85 km，抛石206万m3，铰链排74万m2，总投资6.43亿元。该工程于2015年9月正式开工，2017年汛前完成全部主体工程。

1.2 崩岸突发与危害

崩岸是河岸稳定风险不断累积后释放的结果，突发性强、危害性大，如安徽马鞍山江堤人工矶头1976年11月10日19:00突发窝崩，崩长460 m、崩宽350 m，崩去堤防450 m。崩岸的危险性，主要表现在以下几点。

(1) 影响防洪工程安全。无为大堤外护圩石板隆兴洲、永定大圩堤防原系长江干堤，因剧烈崩岸，无为大堤被迫退建。同马大堤六合圩1989年12月3日11:00突发大崩窝，崩长210 m、崩宽114 m，崩至堤顶。

(2) 威胁群众生命财产安全。江西彭泽马湖堤1996年1月8日18：00发生崩岸，在极短的时间内,崩堤960 m,最大崩宽达270 m,脚内的21户住房瞬间塌人江中。无为县天然洲2008年9月27日崩岸致13户房屋倒塌，2010年9月2日崩岸致4户房屋倒塌，29户人家处于危险区。

(3) 影响重要基础设施正常运行。安庆市西门1975～1976年崩岸导致炼油厂取水泵房取水头部管道和管桩冲塌，影响泵房正常运行，被迫实施应急护岸工程。2013年3月17日，宁安城际铁路大桥右岸桥位处发生一崩窝，崩长100 m、宽40 m，威胁桥墩安全。

(4) 影响航运畅通。在顺直河段内崩岸使河宽增加，泥沙淤积，航深变小，如湖北下荆江碾子湾河道因上游崩岸引起泥沙淤积，1995年2～3月出现二次断航，最长一次达22 d。

1.3 崩岸原因分析

崩岸影响因素十分复杂。根据余文畴、卢金友等的研究，影响因素主要为水流动力条件、河床边界条件、人类活动等[1-4]。结合河道特征，长江安徽段河岸崩塌原因主要有以下几个方面。

(1) 水流顶冲。长江安徽段13个河段中，4个河段为鹅头型分汊河段，7个河段为微弯分汊型河段，河段分汊较多，两汊及两汊以上水流的汇合顶冲往往会成为一股强大的主流，而汇流点以下河道一般又多束窄，主流项冲河岸，引起强烈崩岸。黑沙洲三汊汇流顶冲高安圩、马垱河段汇流顶冲江调圩等均属此类。

(2) 弯道环流。官洲、太子矶、铜陵、黑沙洲4个鹅头型分汊河段中，弯道环流与纵向水流共同形成的螺旋流，使凹岸河床发生冲刷。官洲河段广成圩崩岸、铜陵河段太阳洲崩岸、黑沙洲河段小江坝崩岸等受弯道环流影响突出。

(3) 来沙条件变化。三峡工程运行后，大通水文站多年平均含沙量由0.479 kg/m3减至0.165 kg/m3，减少了65.6%。根据水流挟沙力经验公式，清水下泄将导致河道下切，坡脚冲深变陡，滩槽高差加大，岸坡趋于不稳定。

(4) 岸坡土质组成。长江安徽段属平原弯曲性河道，河岸地层结构以二元结构为主，部分为单一砂层结构或多层结构，土质较疏松，抗冲刷能力弱，在迎流顶冲、回流及深泓贴岸地段，岸坡稳定性差，较易形成岸坡失稳崩塌。

(5)人为因素。主要包括近岸河床采砂、突出河岸的建筑物对水流的扰动，以及在近岸江滩上附加荷载等,如2007年芜湖江东船厂在码头桩基础施工过程中诱发崩岸，最大崩宽40～50 m。

2 崩岸预警方法

2.1 预警级别与应对措施

长江崩岸是河床演变中的一种自然现象，一方面是河流发展过程中的自身需要，塑造了长江中下游冲积平原；另一方面也使人们时常遭受长江洪水和河道崩岸带来的灾害，威胁着人们生命财产的安全，影响着社会经济的正常发展。因此，开展河道崩岸预警工作、对可能发生的灾害进行预测预防是十分必要的。

安徽省长江崩岸预警，着眼于崩岸的危害性，以崩岸发生的可能性、崩岸可能造成的危害程度为尺度，可将预警级别划分为3级。将发生崩岸可能性很大，崩岸发生后将直接威胁人民生命财产安全、防洪工程或重要基础设施安全的崩岸区确定为Ⅰ级预警区。要求当地政府做好Ⅰ级预警区宣传和警示工作，落实24 h不间断巡查，转移受崩岸威胁群众, 逐步搬迁对应区域内居民。各级预警区分级标准、应对措施见表1。

表1 安徽省长江崩岸预警区分级标准与应对措施

2.2 预警确定的方法与步骤

安徽省长江崩岸预警判别指标为崩岸发生的可能性、崩岸可能造成的危害程度。其中，崩岸发生的可能性根据现有资料和技术水平，主要通过分析长江河势演变趋势、崩岸区近岸河床变化情况，结合已护岸情况、岸坡抗冲能力，分别从水流动力条件、河床边界条件、人类活动3个方面进行定性判断；崩岸可能造成的危害程度依据崩岸段滩地宽度、居民分布以及社会经济条件调查，评估发生突发窝崩或持续条崩对防洪安全、群众生命财产安全、河势稳定、岸线利用、涉河建设项目运行等方面的影响，确定其危害性等级，将直接威胁防洪和群众生命财产安全的确定为最高危害等级。

根据以上方法和原则，安徽长江崩岸预警确定过程具体操作步骤如下。

(1) 崩岸调查。该步骤是安徽省长江河道管理系统重要的工作内容之一。2014年安徽省长江河道管理局组织编写了安徽省地方标准《护岸工程技术管理规程》，旨在统一崩岸检查、观测技术要求，提高了崩岸调查的规范性。

(2) 水下地形测量。安徽省长江河道管理局测绘院每5 a对长江河道进行一次1/10 000长程水道测量，每年汛前、汛后对长江重点崩岸段、河势控制部位水下地形进行监测，监测长度达200 km，形成了系统、连续的实测资料。

(3)河段河势演变分析。根据实测地形和水文泥沙资料，对长江安徽段13个河段河势变化进行分析，根据河段冲淤、深泓摆动、洲滩消涨、汊道分流分沙比变化等情况，分析崩岸段水流泥沙动力条件的变化。

(4) 近岸水下地形分析。通过近5 a内近岸水下地形平面、断面套绘，分析近岸岸坡及深槽冲刷情况、岸坡坡比变化情况。一般认为，坡脚冲刷下切、岸坡坡度变陡、滩槽高差加大均不利于岸坡稳定[1-2]。

(5) 岸坡防冲和护岸工程情况调查。主要根据崩岸段岸坡组成结构、地质条件以及崩岸段护岸实施情况，判断河岸边界条件对岸坡稳定性的影响。

(6) 崩岸危害性分析。对崩岸段滩地宽度、居民分布以及社会经济条件进行调查，分别从防洪安全、群众生命财产安全、河势稳定、岸线利用以及涉河建设项目运行等方面，分析崩岸发生后的危害性。

(7) 崩岸预警区确定。由于对崩岸发生可能性和危害性的分析多为定性分析，而不是定量计算。因此，在崩岸预警区级别最终确定过程中，将所有崩岸段各项指标并列，通过分析对比各项指标的趋势和程度，相互比较各个预警区崩岸发生的可能性和危害性，以最终确定预警级别。

3 预警实例

2016年汛前，安徽省防汛抗旱指挥部办公室会同安徽省长江河道管理局就沿江21处崩岸险段向当地政府发出预警，预警区总长37.54 km，其中Ⅰ级崩岸预警2处、4.44 km；Ⅱ级崩岸预警4处、10.62 km；Ⅲ级崩岸预警15处、22.48 km。现分别选择代表性的Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级崩岸预警区，介绍其预警级别和范围确定过程，进一步阐述安徽长江崩岸预警区确定的方法与步骤。

3.1 Ⅰ级预警区——枞阳桂家坝崩岸段

枞阳桂家坝崩岸区位于长江贵池河段左汊出口左岸，对应枞阳江堤桩号35+000～37+300。2012年以来崩岸持续发生，2015年8～10月，先后发生4处崩岸，威胁防洪工程和群众生命财产安全。预警级别拟定过程如下。

(1) 河段河势演变分析。贵池河段系首尾束窄中间展宽的多分汊河段，江中长沙洲、凤凰洲将水流分为左、中、右三汊，受进口段主流摆动及汊道阻力变化的影响，河势一直处于变化之中。左汊分流比由2004年29%增至2011年36%，新长洲与长沙洲之间汊道冲刷，水流直接顶冲桂家坝岸坡，引发崩岸。贵池河段河势见图1。

(2) 近岸水下地形套绘分析。桂家坝崩岸段断面变化见图2。根据桂家坝崩岸段2012年12月、2013年11月、2014年12月和2016年3月水下地形测图套绘分析，2012～2016年，该段前沿深槽冲刷下移并向近岸发展，-5 m高程以下岸坡呈逐年冲刷后退态势，岸坡变陡，深槽下切。2016年较2012年，近岸深槽最大下切幅度约为7 m,岸坡逐年呈变陡趋势，近岸平均坡度基本陡于1∶3，局部陡坡达到1 ∶ 1.5。

图1 贵池河段河势

图2 桂家坝崩岸段断面变化

(3) 河岸抗冲性分析。经现场调查比较，桂家坝崩岸段0 m高程以上岸坡均为细粒层河漫相，0 m高程以下为粗粒层河床相。利用边坡稳定程序计算不同工况下稳定性。计算结果表明，岸坡在1∶2.0左右时，呈不稳定状态，可能产生崩岸。

(4) 护岸情况。2012年以来先后利用特大防汛经费、中央水利基金及地方自筹经费进行应急守护，抛石断面方量30～60 m3/m。

(5) 崩岸造成的危害程度分析。桂家坝小圩有居民248户960人，耕地120 hm2，部分群众居住在圩堤上，崩岸区内有汤沟自来水厂取水趸船。崩岸直接影响桂家坝小圩居民生命财产及沿岸水厂供水安全，间接影响到枞阳江堤防洪安全和贵池河段河势稳定。

(6) 崩岸预警区拟定。桂家坝崩岸段水流顶冲加剧，近岸河床持续冲刷下切，岸坡较陡，滩槽高程大，河岸抗冲能力一般，崩岸发生可能性很大；崩岸发生将直接威胁防洪安全、群众生命财产安全以及供水安全。预警级别确定为Ⅰ级，预警区对应枞阳江堤桩号35+000～37+300，长度2 300 m。

3.2 Ⅱ级预警区——芜湖新大圩崩岸段

新大圩崩岸段位于芜湖河段上段右岸、潜洲右侧，对应繁昌江堤19+860～21+900。2007年以来，该段持续发生崩岸，崩岸幅度较大。预警级别拟定过程如下。

(1) 河段河势演变分析。近期芜湖河段进口段水流右摆，进入潜洲右汊的水流切割潜洲右缘，致使潜洲右缘冲刷后退，潜洲右汊口门变宽，水流直接顶冲新大圩弯道段，洲体向右下方移动，新大圩段束水冲槽，水流冲刷河床向纵深和横向发展。芜湖河段局部河势见图3。

图3 芜湖河段局部河势

(2) 近岸水下地形套绘分析。根据新大圩崩岸段2009年10月、2011年11月、2012年11月、2014年12月和2015年11月水下地形测图套绘分析，该段深槽近岸，2009～2012年呈逐年向近岸移动、河床冲刷下切趋势。2015年在21+130处发生崩窝，-5 m高程先冲刷后退约150 m，深槽冲刷向近岸发展。从坡度变化看，该段岸坡平均坡度在1∶2.3～1∶5之间，局部陡坡在1∶2～1∶3之间。

(3) 河岸抗冲性分析。经现场调查，工程区域岸坡以粉细砂为主，抗冲性差，受水流淘刷极易失稳。

(4) 护岸情况。2011年汛前芜湖市组织实施护岸加固工程，护长1 560 m，水下抛石抛石断面方量75 m3/m。安徽省长江崩岸应急治理工程对18+810～19+220、19+590～19+830 20+820～21+650进行守护，护岸总长1 480 m，抛石断面方量75 m3/m。

(5) 崩岸造成的危害程度分析。新大圩外滩现有联群、宏宇等船厂，崩岸直接影响船舶基地安全和岸线利用，间接影响到繁昌江堤防洪安全。

(6) 崩岸预警区拟定。新大圩崩岸段水流顶冲加剧，近岸河床持续冲刷下切，岸坡较陡，水流条件紊乱，河岸抗冲能力较差，崩岸发生可能性很大；崩岸发生将直接威胁船舶基地安全和岸线利用。预警级别确定为Ⅱ级，预警区对应繁昌江堤桩号19+860～21+900，长度2 040 m。

3.3 Ⅲ级预警区——望江六合圩崩岸段

望江六合圩段位于官洲河段进口段，对应同马大堤桩号116+000～121+146，为水流强烈顶冲部位，1989年曾发生强烈崩岸，堤防被迫退建。近期该段未发生较大幅度崩岸。预警级别拟定过程如下。

(1) 河段河势演变分析。20世纪90年代中期以来，吉阳矶挑流有所减弱，水流对左岸六合圩顶冲强度减弱，对漳湖闸以下三益圩、官洲右缘、广成圩冲刷力度加强。

(2) 近岸水下地形套绘分析。根据六合圩崩岸段2010年12月、2012年12月、2013年10月和2015年1月水下地形图套绘分析：2010～2012年岸坡呈变陡，深槽略向近岸发展；2012～2015年岸坡相对稳定，冲淤变化不大。

(3) 护岸情况。 1959～2002年，累计护岸长度4.9 km，总计抛石量58.89万m3，另有沉排护岸21.39万m3，平均每延米抛石量120 m3。

(4) 崩岸造成的危害程度分析。117+000～119+100段堤防外滩狭窄，其中118+500～119+100段堤防无外滩，发生崩岸将直接威胁同马大堤防洪安全。

(5) 崩岸预警区拟定。六合圩段水流顶冲强度有所减弱，近岸水下地形相对稳定，护岸工程标准较高，近期崩岸发生的可能性不大。但由于118+100～119+100段堤防外滩狭窄，局部无外滩，崩岸将直接威胁同马大堤防洪安全。预警级别确定为Ⅲ级，预警区对应同马大堤桩号118+100～119+100，长度1 000 m。

4 预警效益

2011年以来，安徽省长江河道管理局每年汛前组织技术人员对长江崩岸段进行监测分析，提出长江崩岸预警方案。安徽省防汛抗旱指挥部办公室审查后，联合安徽省长江河道管理局向沿江各市人民政府发布预警通知，要求当地政府按照预警要求，落实各级责任制，采取必要的工程和非工程措施，保障防洪和群众生命财产安全。目前，共发布长江崩岸预警153处，预警长度254.1 km；年均发布崩岸预警25.5处，预警长度42.35 km。

长江崩岸预警工作开展以来，安徽省长江河道崩岸危害性得到一定控制，未发生因崩岸而造成的人员伤亡和洪水灾害，取得了良好的经济和社会效益，具体表现在以下几点。

(1) 实现了对崩岸发生地点的预判。安徽长江崩岸预警依据对崩岸发生现象的总结，通过分析河段演变趋势、崩岸区近岸河床变化、护岸情况、岸坡抗冲能力等核心要素，实现了对崩岸发生地点的预判。近年来新发生的、具有一定危害性的崩岸，基本均在每年发布的崩岸预警区范围内。

(2) 保障了群众生命财产安全。安徽长江崩岸预警以崩岸可能造成的危害程度作为重要判别指标，高度重视突发崩岸的社会危害性，要求当地政府做好预警区宣传和警示工作，加强崩岸预警区的动态监测和日常巡查查，转移受崩岸威胁群众, 逐步搬迁对应区域内居民，保障了群众生命财产安全。

(3) 引起了当地政府的高度重视。安徽长江崩岸预警将突发危害量化为实际指标，由安徽省防汛抗旱指挥部对当地政府发布，并对预警防范工作提出了具体措施要求，引起了当地政府和社会各界的高度重视，提高了对崩岸防范的意识。

(4) 加大了崩岸治理的投入。崩岸预警发布后，各级政府积极筹措资金开展崩岸治理工作，消除崩岸隐患，如芜湖市先后投入近4 000万元对新大圩和大拐预警区进行守护。根据已发布的崩岸预警分析，预警区长度逐年减少，特别是危险性较大的Ⅰ级、Ⅱ级预警区，数量和长度均呈较大幅度下降趋势，这与各级政府和部分加大崩岸治理投入密不可分。

5 结 语

安徽省长江崩岸预警工作开展以来，崩岸危害性得到一定控制，未发生因崩岸造成的人员伤亡和洪水灾害，社会经济效益良好。但由于崩岸机理复杂、影响因素较多，预警预报工作仍需在实践中不断完善。为不断提高崩岸预警的准确性和科学性，可从以下3个方面进一步完善崩岸预警技术:①通过二维水沙数学模型计算，对长江安徽段岸线的水流泥沙动力条件进行分类评价；②加大近岸河床监测范围和频次，探索在重点崩岸预警区设置位移、渗流等监测设备，实施对崩岸段岸坡的适时监测；③进一步完善预警评价指标体系，实现河道水沙模型计算、岸坡稳定计算模型和崩岸段历史数据统计分析相融合，从而提高崩岸预警成果精度。

[1] 余文畴,卢金友.长江河道崩岸与护岸[M].北京：中国水利水电出版社，2008.

[2] 姚仕明,岳红艳.长江中游河道崩岸机理与综合治理技术[M].北京:科学出版社,2016.

[3] 余文畴,岳红艳.长江中下游崩岸机理研究中的水流泥沙运动条件[J].人民长江，2008(2): 64-66.

[4] 岳红艳,余文畴.长江河道崩岸机理[J].人民长江，2002，33(8): 20-22.

(编辑：唐湘茜)

2017-09-15

水利部公益性行业科研专项经费项目(201401063)

刘东风，男，安徽省长江河道管理局，教授级高级工程师.

1006-0081(2017)11-0091-05

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