章志強，臧英平，仲 琳，應 強，袁勝英

(1.南京市長江河道管理處，江蘇 南京 210011;2.南京水利科學研究院，江蘇 南京 210029)

長江的崩岸主要發(fā)生在中下游河道，按其崩塌的類型可分為洗崩、條崩和窩崩等.洗崩是由水流及波浪的沖刷作用而使河灘產生的沖刷，沖刷的泥沙主要由表層的波浪所挾帶，沖刷主要發(fā)生在上層.條崩是指沿河岸發(fā)生較長長度的崩塌，它主要發(fā)生在沿岸水流條件和地質條件變化不大的河岸.窩崩是指在江岸水流作用下，土體成塊狀向岸崩進形成一個個崩窩.由于窩崩崩速快，一次崩落量大，是危害較大的一種崩岸，如馬湖堤窩崩就是其中之一.

目前對窩崩形成的機理研究還不統(tǒng)一，主要有3種觀點［1］:①土體液化假設.美國學者在對密西西比河下游窩崩的研究中，首先提出土壤液化導致大堤窩崩的概念［2－4］.②深泓逼岸假設.陳引川［5］等在對南京市、江都嘶馬和安徽省發(fā)生的一些窩崩進行調查后，提出長江下游窩崩的形成主要由水流逼岸、河岸為粉沙或沙質壤土層的土質，及沿岸土質分布不均等條件所決定.③深泓逼岸形成崩塌導致液化假設.張岱峰［6］對鎮(zhèn)江人民灘在1996年1月3日發(fā)生大規(guī)模窩崩這一現象進行分析后認為，窩崩形成是由深泓逼岸導致少量崩塌，再由崩塌引起土體液化而形成的.孫梅秀［7］等在半圓體外側為剛性的周界半圓柱體內用木屑模擬天然河流中窩崩的泥沙以觀察窩崩體內及周圍的水流泥沙運動情況;在窩崩體外的河岸采用木屑模擬，以觀測窩崩發(fā)生后的水沙運動情況;張幸農［8］等也對不同天然沙和黏土組成比例的彎道窩崩進行了探索.由于窩崩涉及水流運動及河岸物質組成兩大方面，影響因素很多，許多觀點還很不成熟，有待深入探討.本文基于長江三江口窩崩發(fā)生前后的地形資料，分析了窩崩成因并介紹了相關搶護措施.

1 三江口窩崩概述

2008年11月18日，長江南京河段發(fā)生崩岸，崩岸位于龍?zhí)抖诠こ滔掠?簡稱三江口崩窩，見圖1)，形成長約340m，崩進230m的崩窩(見圖2).此次崩岸面積約5.3×104m2，崩塌土方量約110×104m3，約200m長的主江堤遭受水毀，所幸崩岸處無民房，長江水位低于圩內地面高程，沒有造成人員傷亡和較大財產損失.窩崩是長江下游危害最嚴重的一種崩岸形式，往往使沿江灘地等附屬物在短時間內被江水吞噬，造成巨大的損失.因此有必要對三江口窩崩的成因進行分析，為相同或相似河段的窩崩研究及預報提供參考.

圖1 三江口窩崩發(fā)生位置Fig.1 The position of pit collapse at the Sanjiangkou

圖2 窩崩發(fā)生后1 d的河道地形Fig.2 The river topographical map one day after pit collapse

2 窩崩前后的河床局部地形變化

2.1 窩崩前后河床地形

由窩崩發(fā)生前的地形，即2008年汛前測圖(見圖3中黑線)可知:深槽緊貼右岸(崩岸側)，－40m深槽從上游一直延伸到窩崩點下游120m處，槽寬超過80m，最大寬度150m.－45m深槽有兩處，分別為－47.3和－48.1 m.窩崩發(fā)生后1 d，此河段水深減小，窩崩口門及以下的河床上，堆積體高程約－30m，再往下游，－35m深槽減小;窩崩口門上游影響不大.窩崩后口門外上下游河床普遍淤高，口門處淤積最大，向上下游逐漸減小，上游側主要淤積在深槽內，下游側沿床面淤積較為均勻.

窩崩發(fā)生35 d后又進行了水下地形監(jiān)測(見圖4).可見，經過35 d后，河床上淤積體沖刷調整，－35m深槽已貫穿，呈上下游寬、中間窄的形狀，河道地形正在重新塑造之中;窩塘內的水下地形變化很小，一是因為窩崩發(fā)生后進行了搶護，二是窩塘內水沙交換遠沒有主槽內劇烈.

圖3 窩崩發(fā)生前后河道地形比較Fig.3 The river terrain comparison before and after pit collapse

圖4 窩崩發(fā)生后35 d和窩崩發(fā)生后1 d河道地形比較Fig.4 The river terrain comparison of one day and 35 days after pit collapse

2.2 窩崩發(fā)生前后斷面比較

窩崩發(fā)生前，該河段最深處已達48.1 m，這是引發(fā)窩崩的因素之一.窩崩剛發(fā)生時河道水深最小，崩塌的泥沙淤積在口門外，使河床抬高;窩崩后1個多月，口門外淤積體被水流沖刷帶走，河床有所刷深.在窩崩口門及上下游分別選取1個斷面進行比較說明.

圖5(a)為窩崩口門上游200m(圖2中A－A斷面)斷面圖，在－30m線以上的河岸，窩崩前后變化不大，－40m深槽寬度超過100m，崩后淤積體堆積6～12m，1個多月后平均沖深了2～3m.距河岸較遠處，河床變化不大.

圖5(b)為窩崩口門(圖2中B－B斷面)斷面變化，可分3段:第1段是80m以內(3個斷面交點)，汛前的河岸很陡，窩崩發(fā)生后，原河岸處的水深達20m以上，同時還向岸側崩退了200多米，崩窩內在兩次窩崩后地形基本不變;第2段是在80～300m之間，此段河床窩崩時大量淤積，最厚達15m，窩崩以后河床又有所沖刷，近1個月時間最大沖刷約5m;第3段是300m以外的河床，崩岸前后變化不大.

窩崩口門下游側200m處部分河道斷面(圖2中的C－C斷面)見5(c).由圖可見，窩崩后較汛前普遍淤積，但淤積厚度不大，大多在2～5m之間，窩崩1個月后與窩崩時又有所沖刷，沖刷深度不大，統(tǒng)計100～330m之間的平均高程，3 個測次分別為36.67，32.98 和33.83m.可見，窩崩發(fā)生后，河床淤高3.69 m，經過1個月沖刷，河床沖深了0.85m.

圖5 窩崩前后河段斷面變化Fig.5 Comparison of cross sections before and after pit collapse

2.3 窩崩體積及河床淤積

為進一步說明3次地形間的沖淤關系，沿河岸方向選取長為1000m，寬350m的河段，計算各測次的水下體積，以說明窩崩前后的河床變化，并將河岸方向的1000m分為3個區(qū)，具體位置見圖2.窩崩口門上游300m為Ⅰ區(qū)，窩崩口門300m為Ⅱ區(qū)，窩崩口門下游400m為Ⅲ區(qū).計算結果表明，窩崩發(fā)生后，3個區(qū)分別淤積了(包括其間的河床沖淤)31.3 ×104，42.5 ×104和 17.5 ×104m3，總淤積量為 91.3 ×104m3，如窩崩體積以110×104m3計算，約有83%淤積在1000m的河段內.經過1個月的水流沖蝕作用，3個區(qū)分別沖刷了8×104，2.4×105和9×104m3，總沖刷量為 4.1×105m3，占窩崩體積37%.而所沖刷的部位以Ⅱ區(qū)最多、Ⅰ區(qū)和Ⅲ區(qū)的沖刷較Ⅱ區(qū)要小許多.

3 窩崩成因分析

3.1 主 流 貼 岸

三江口窩崩處位于龍?zhí)端老聫澋?，由于彎道螺旋流的作用，主流和深泓均位于凹?1985，1991，1998，2001和2005年深泓線在窩崩發(fā)生河段均緊貼右岸，較陡的岸坡是發(fā)生窩崩的必要條件［9－10］.

3.2 河床地質組成易發(fā)生窩崩

南京河段處于揚子準地臺寧鎮(zhèn)弧形構造帶，南京河段除燕子磯、下三山外，河岸組成大多為第四紀沉積物，一般為二元結構，上層為河漫灘相的黏土、亞黏土或粉砂亞黏土，厚度一般為2～5m，抗沖能力強，黏土覆蓋層較厚的河段則易形成突咀的平面形態(tài)，如拐頭、三江口等;第2層為粉砂細砂層，其抗沖性能較差;第3層為中粗砂和基巖上的粗礫石層，厚度約40～50m;最下層為基巖，其高程一般在－50m左右.

中國科學院地理研究所等［11］根據長江下游河岸物質的組成結構將枯水位以上的疏松沉積物分為四大類、十七亞類，并分析了各類土質的河岸與崩岸現象產生之間的關系.結果表明，可動性最大的Ⅳ類河岸(其物質組成多為亞砂土、粉細沙)長度占全部岸線總長的35.7%，但發(fā)生崩岸的幾率卻高達54%，崩塌程度大于30m/a的強崩區(qū)比例占72%，充分說明崩岸與河岸土體性質關系十分密切，其中由可動性最大的亞砂土和粉細沙組成的河岸最易出現崩岸.

1985年后，在龍?zhí)端缹嵤┝舜蠓秶膾伿o岸(坡)工程，增強了河岸(坡)的抗水流沖刷能力;而處于拋石護岸的下游河段(即現在窩崩河段)，一是受塊石作用，底部水流的紊動強度增大，二是護岸河段水流相對集中，動能也相應增大，使得下游河床水流沖刷能力增加，而河床的抗沖能力沒有變化，因此護岸工程會加強下游未護岸河段的河床崩塌.

3.3 水位下降快，地下水位落差大

長江中下游河段屬典型的平原河道，年內水沙過程具有明顯的漲落過程，多數河段具有洪淤枯沖的特征.洪水退水期及枯水期河道水流歸槽，比降增大，河床與河岸出現沖刷，加上水位下降，岸坡土體內地下水位落差大，因而容易發(fā)生崩岸現象.據統(tǒng)計，長江下游河段洪水退水期或枯水期出現的崩岸次數遠多于洪水期和漲水期，兩者比例基本為8∶2.

在年際間，長江中下游河段也具有水量沙量分配很不均勻的特征，河床沖淤變化的特征也出現變化.一般來說，大水少沙年份河道以沖刷為主，岸坡在水中浸泡時間也較長，土體力學性質變差，退水期和枯水期河岸內也易出現大比降滲流，因而崩岸幾率最高;相反，少水年份河道以淤積為主，河岸穩(wěn)定性相對較高，崩岸幾率就較低.

長江為季節(jié)性分明的河流，洪季水位高，枯季水位低.本河段沒有水位站，但根據1950—1961年曾在龍?zhí)端烙野稐忌皆O立的水位站的資料分析發(fā)現，歷史最高水位為7.67m(1954年8月17日);最低水位為－0.35m(1956年1月9日);最大潮差為1.52m;最小潮差為0.01 m.可見，洪季和枯季水位相差可達6～7m.在枯季，隨著水位下降，水流對河岸的支撐作用減弱，同時，還存在流向河道的滲流，這兩個因素都對河道的穩(wěn)定起著不利作用.

3.4 河岸抗沖能力不同，較弱處發(fā)生窩崩

長江中下游河段在多處因兩岸是山體或抗沖性較好的土質，形成了天然的河道節(jié)點，一般情況下，節(jié)點下游河道展寬，水流動力出現擺動，節(jié)點的挑流對其下游水流動力軸線的位置及變化影響很大，往往決定了節(jié)點下游斜對岸的水流頂沖部位及范圍，水流頂沖部位一般均會出現嚴重的崩岸現象.另一方面，節(jié)點挑流對其所在一側的河岸具有掩護作用.因而，節(jié)點位置是否穩(wěn)定與其下游崩岸有較大關系.如安徽官洲河段上段南岸存在吉陽磯節(jié)點，對岸三益圩、六合圩一帶為主流頂沖區(qū)，歷史上曾多次出現強烈崩岸，許多實測資料分析表明，崩岸的發(fā)生與吉陽磯的挑流作用關系十分密切［12－17］.

4 窩崩搶護措施及效果介紹

2008年11月18日，三江口窩崩發(fā)生后，水利部門緊急調用搶險預備石料進行防護，并組織多名專家及相關單位會商研究處理方案，主要包含水下拋石護岸和岸上堤防退建兩部分.

(1)應急護岸 應急搶險工程在崩窩口門及兩肩防護岸長400m，厚1～2m，拋石量約53700m3.崩窩范圍內近岸防護長280m，寬30m，厚1 m，拋石量約8420m3，兩者合計拋石量共約6.2萬m3.

(2)堤防退建 工程采用鋼筋混凝土防洪墻，斷面呈L形，底板高4.0m，寬5.2m;墻頂高程9.87m.防洪墻基礎采用水泥攪拌樁，間距1 m，樁長以打入第2層粉砂層土1 m控制.在第1排樁之間套打直徑為0.5m，長5.0m的短樁，形成連續(xù)的防滲幕墻，以延長滲徑長度.

(3)江口節(jié)點護岸加固工程 由于搶險工程時間緊、資金不足、范圍有限、標準較低，三江河口附近岸段仍是棲霞龍?zhí)抖巫顬楸∪醯沫h(huán)節(jié)，迫切需要進行全面防護，以保證節(jié)點的河勢控導作用、沿岸的防洪安全和下游鎮(zhèn)揚河段的河勢穩(wěn)定.

(4)監(jiān) 測 崩窩發(fā)生后，相關單位進行多次水下地形監(jiān)測，為搶險工程的設計、施工和后期分析提供了重要依據.應急方案實施后，岸坡有所淤積，崩窩得到控制，深槽的變化趨于穩(wěn)定.崩窩下游岸線有明顯沖刷，深槽也有向下游發(fā)展趨勢.

應急方案遏制崩窩發(fā)展，為后期綜合治理創(chuàng)造條件，江堤退建，滿足該區(qū)域防洪安全的要求.

5 結語

窩崩導致口門及上下游河道出現暫時性淤積，口門附近1000m長度范圍內的淤積量約占窩崩總量的83%;經1個月的水流沖蝕作用，同樣長度范圍的河床沖走約37%的窩崩泥沙;窩崩泥沙在口門區(qū)及上游河段，大多淤積在近岸的深槽中，在下游河段，淤積體在河床上分布較為均勻;窩崩發(fā)生原因主要有:深泓貼岸，岸坡變陡;河床地質組成適應窩崩發(fā)生;水位下降快，地下水位落差大，水流對河岸的支撐作用減弱;崩岸河段抗沖能力較弱等.

窩崩發(fā)生后的搶護措施主要有:崩窩口門及兩肩護岸工程;堤防退建工程;窩崩區(qū)域的水下地形監(jiān)測;江口節(jié)點護岸加固工程.預計這些工程全部實施后，窩崩區(qū)域的河勢將趨于穩(wěn)定.

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