長江南京河段崩岸規律及預警措施

江濱

(1.南京市水務局，江蘇 南京 210036; 2.南京市長江河道管理處，江蘇 南京 210011;3.南京大學 地理與海洋科學學院，江蘇 南京 210023)

長江南京河段崩岸規律及預警措施

吳永新1周玲霞2吳昊3陸鳳2吳江濱2武瑋1

(1.南京市水務局，江蘇南京210036; 2.南京市長江河道管理處，江蘇南京210011;3.南京大學地理與海洋科學學院，江蘇南京210023)

長江南京河段自1998年大水以來崩岸險情發生頻次明顯增加。河道崩岸的本質原因是深泓逼岸造成岸坡陡于穩定坡度，或岸坡底部被水流掏空導致上部岸坡失穩，使該處岸坡沿接近穩定邊坡的滑裂面崩坍，出現崩岸。應從岸坡穩定性和河岸底部水流水沙情況的影響兩方面進行研究。在總結崩岸的特征及以往長江河道崩岸研究成果的基礎上，進一步研究該河段崩岸發生的宏觀規律。在岸坡穩定性判定上，主要研究岸坡坡度和河岸構成；通過多年水下地形監測等資料分析河岸底部水流水沙情況的影響?？偨Y提出南京河段崩岸規律、岸坡失穩坡度、崩岸發生的外部條件及預警方法。

崩岸；邊坡穩定；預測；長江南京河段

1 研究背景

長江南京河段長約97 km，右岸自慈湖河口起，下迄大道河口，左岸自駟馬山河口起，下迄小河口。該河段洲灘發育，河段內河道的平面形態呈寬窄相間的藕節狀分汊型分布，從上游至下游形成為新濟洲汊道、梅子洲汊道、八卦洲汊道和棲龍彎道等4個河段。河道的主流走向是從新生洲、新濟洲右汊，過濟潛水道(新濟洲、新潛洲)到河道左岸的七壩節點，再轉至河道右岸的大勝關-梅子洲頭，沿梅子洲-潛洲的左汊進入下關、浦口的束窄段，河道出浦口、下關束窄段后至八卦洲頭，其主流沿八卦洲右緣轉到右岸的燕子磯，經燕子磯頭挑流至八卦洲右汊左岸的天河口、再折向右岸新生圩港區，轉至八卦洲尾匯流段左岸的西壩頭，最后挑向棲龍彎道右岸，經右岸三江口節點入儀征水道[1]。

長江崩岸險情是一個重要而緊迫的問題，特別在汛期，或汛后水位下降水流歸槽時期，經常發生崩岸險情，直接威脅兩岸人民的生命財產安全。一直以來，許多工程技術人員對崩岸險情的控制和防護措施進行了深入的探索和研究，也提出了許多有效控制方法與措施，但由于崩岸的影響因素繁多，問題復雜，至今對其發生機理的研究和理解仍不十分透徹[2]。

2 崩岸規律及影響因素

崩岸發生的必要和充分條件是近岸河床的泥沙能啟動和揚動，沿河床運動的水流推移質輸沙率大于推移質來沙率，水流懸移質的挾沙力大于含沙量，近岸河床沖深使岸坡失去穩定，這就是崩岸發生的實質。河道崩岸本質原因為深泓向河岸逼近，岸坡陡于穩定坡度或者岸坡底部被水流掏空導致上部岸坡失穩，該處岸坡沿接近穩定邊坡的滑裂面崩坍滑入水中，導致崩岸。

崩岸有多種類型[3]，如洗崩是岸坡表層或小范圍土體的崩坍或塌陷、滑落；條崩是指岸坡土體大塊地塌落、塌陷、崩解；窩崩是指岸坡大面積土體的崩塌，平面上成窩狀形態楔入岸坡，其外形為半圓型或馬蹄型等。

2.1 崩岸險情

南京市區地面高程6～9 m(吳淞高程基準)，較1954年最高洪水位10.22 m(吳淞高程基準)低1～ 4 m，洪水對市區安全威脅很大。近30 a來，江灘大量圍墾，江面縮窄，洪水位增高較過去頻繁，局部河床內深槽下切到-50多m(1985國家高程基準)，導致水深岸陡，造成窩崩次數增多，對防汛構成潛在威脅[4]。

南京河段存在下層土質抗沖性較弱、水流流速較大、對河床沖刷能力較強的現狀，使河岸防護較為困難，崩岸時有發生，表1統計了1950年以來南京長江干流主要河段崩岸發生的時間、地點以及崩岸類型等。

2.2 崩岸基本規律

長江南京河段崩岸特點，多數發生在河床沖深后，岸坡失去穩定，崩岸以滑坡的形式出現。

(1) 分布隨河岸地質條件呈不均勻性。新濟洲汊道段主要在七壩、銅井和西江橫埂等，梅子洲汊道段主要在洲頭左緣，八卦洲汊道段主要在左緣、燕子磯等，棲龍彎道段主要在團洲圩、仁本圩和三江口等。

(2) 大洪水年的崩岸范圍和強度呈明顯增大趨勢。較大和特大洪水年主要出現在1983，1989，1991，1995，1996年和1998年，據統計，在大水年發生的險情有16次，說明20世紀50年代以來，護岸工程實施于近半個世紀，長江中下游的崩岸仍然是一個較為嚴重的問題。

表1 南京市長江干流1950年以來主要崩岸險情統計

(3) 主要發生在汛期和汛后。按照1～4月為汛前，5～9月為汛期，10～12月為汛后來劃分，據統計，汛前占16.7%，汛期占61.1%，汛后占22.2%，可見長江南京河段崩岸多發生在汛期和汛后退水期。

(4) 1998年大水發生后，長江南京河段崩岸發生頻次明顯增加。

2.3 三江口友莊圩窩崩

2008年11月18日，長江南京河段三江口友莊圩附近發生窩崩，窩崩長約340 m，寬約230 m。窩崩處位于龍潭二期整治工程下游、三江河口上游側，即三江口友莊圩窩崩。這次窩崩面積約為5.3萬m2，窩崩方量約110萬m3，崩毀主江堤長約200 m，造成附近一水廠的取水口塌入江中。

(1)水流因素。三江口窩崩處于龍潭水道下彎道，主流和深泓位于凹岸，從1985，1991，1998，2001年以及2005年深泓線變化圖(見圖1)可以看出，該處深泓線緊貼右岸，岸坡較陡是發生窩崩的必要條件[5]。窩崩發生后，從河道橫斷面的實測流速分布看，右岸測點的流速值較其它測點大，說明主流還是在窩崩所在河岸這一側。

圖1 歷年深泓線變化

(2)河岸地質組成因素。窩崩處8個鉆孔資料表明，窩崩處的地質主要可分為3層：第一層為淤泥質粉質壤土夾薄層砂壤土，層厚9.50～13.00 m；第二層為粉土質砂(稍密)，層厚3.00～7.70 m。第三層為細粒土砂，該層未揭穿，最大可見厚度14.8 m。

因1985年以后對龍潭彎道段實施了大范圍的拋石護岸工程，形成有護岸工程的岸段，其岸坡抗水流沖刷能力較強，而三江口友莊圩窩崩段屬于無護岸工程岸段。一方面因河道底部塊石面的水流紊動強度增大，另一方面護岸河段的水流集中，沖刷動能也相應增大，極易導致下游未護河段的河床崩塌。

(3) 水文地質因素。據資料分析，長江南京段洪季和枯季水位差可達6～7 m。枯季水位下降，水流對河岸的支撐作用減弱，并存在流向河道的滲流，影響河道穩定。

圖2為2008年8～11月大通水文站的流量過程線，由圖可見，大通流量9月7～8日達到最大值(48 500 m3/s)以后，流量逐日變小，在11月2～3日達到最小值(17 200 m3/s)。流量減小，河道內水位也相應降低，河道兩岸的地下水位也出現下降，但比河道水位下降滯后。

圖2 2008年8～11月大通水文站的流量過程線

(4) 節點對河勢穩定的影響。三江口是長江南京河段的重要節點，節點挑流影響其下游水流動力軸線的位置及變化，決定節點下游斜對岸的水流頂沖部位及范圍，水流頂沖部位較易發生崩岸。另外，節點中的導流岸壁挑流對其所在一側的河岸具有掩護作用。因此，節點位置是否穩定對岸坡的穩定影響較大。三江口崩岸位于龍潭彎道的凹岸，水流動力軸線貼岸，使得沿岸流速較大，由于窩崩上游側的河岸為已建的龍潭碼頭，人工工程使河床很難受到沖刷，而當水流進入到未加防護的河段時，河岸對水流的約束作用減弱，河岸沖刷加強，從而形成窩崩。

3 岸坡失穩預警措施

3.1 崩岸預警信息

崩岸預警一直是難題，但對崩岸發生之前的跡象進行監測分析，并發現規律，可以提前預警。南京河段崩岸有如下特點：崩岸過程從坡腳向上發展，導致發生整體滑動或崩塌；岸坡往往在極短的時間內坍入江中；土質不同，崩塌程度不同，砂層特別是粉細砂層的淘刷比粘性土層發生更早更嚴重；河道底部發生沖刷；岸坡滲水等[2]。

預警崩岸的經驗總結如下[6]：①對長江大通站最大流量特征值進行統計，年最大流量大于歷年平均最大流量時的年份，汛后曾發生崩岸。因此，在流量大的年份汛后要加強對堤岸岸坡的觀測分析。②近岸河床強烈沖刷，岸腳出現深槽且河岸變陡，應加強監測。③彎道凹岸的中下端對岸沙洲邊灘迅速淤長，有可能發生崩岸。④彎道凹岸頂沖點附近及護岸空檔處容易發生窩崩。

3.2 岸坡失穩判別措施

根據長江南京河段崩岸發生的規律、典型窩崩分析以及前人經驗等，總結了長江南京河段崩岸的主要預警方法。

(1) 確定險工段。長江南京河段的主要險工段有17段：新濟洲左緣西江橫埂岸段，西江橫埂下游未護岸段，鐮刀灣、銅井河口岸段，新濟洲右緣岸段，七壩岸段，江寧河口岸段，大勝關岸段，梅子洲頭左右緣岸段，浦口岸段，下關岸段，八卦洲洲頭左右緣岸段，燕子磯岸段，天河口岸段，94679部隊岸段，西壩頭岸段，四橋左岸岸段和棲龍岸段。

(2) 江堤巡查。為了了解沿江江堤有無明顯破壞、滲水等險情，對險工段每月進行巡查，重要地段增加巡查頻次，詳細記錄，從中發現危險因素，提早采取措施。

(3) 水下地形監測分析。每年汛前、汛期、汛后對險工段進行水下地形監測，分析水下地形變化情況，發現險情，加密監測。南京長江河道管理部門自主研發了基于GIS的防汛搶險信息系統，通過空間分析技術、DEM可視化分析等技術，以沖淤分色圖、高程分色圖、坡度分色圖，等深線對比圖和斷面比較分析等反映水下地形的變化情況，特別注意近岸強烈沖刷岸段，一般沖淤超過5 m確定為重點險工段。

(4) 岸坡穩定性。南京河段河漫灘沖積區廣泛分布于沿江兩側，上層巖性是褐黃色亞粘土，結構較緊密，厚0.8～3.5 m；中層主要是淤質亞粘士夾薄層粉砂，飽水，呈流塑狀，厚5～25 m，分布特點是臨江較薄、遠岸增厚，上游梅子洲汊道一帶較厚，下游龍潭彎道一線較薄；下層是粉細砂層，厚度一般超過20 m。

中國科學院地理研究所等單位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[7]，并分析了各類土質的河岸與崩岸現象產生之間的關系。結果顯示，可動性最大的為Ⅳ類河岸，其物質組成多為亞砂土和粉細沙，發生崩岸的幾率為54%，說明崩岸與河岸土體性質密切相關。長江南京河段一般坡比大于1:2的岸段，確定為重點險工段。

4 結 語

本文通過長江南京河段幾十年來發生的崩岸情況，總結了南京河段崩岸發生的規律，并分析其原因，提出預警岸坡失穩的判別措施。南京河段要重點關注沖深超過5 m和坡比大于1：2的岸段。預警的目的是預防崩岸的發生，以減少損失，加強日常管理，定期巡視，積極開發預警方法和體系，建立預報制度是防止崩岸發生的重要手段[8]，也能為后期治理提供支持。

[1] 錢海峰, 葛俊, 吳友斌,等. 長江南京河段護岸工程實施效果淺析[J]. 人民長江, 2012，43(s2):109-110.

[2] 包承綱, 李青云. 關于崩岸研究和預測的若干意見[J]. 水利水電科技進展, 2003, 23(1):14-16.

[3] 余文疇 盧金友. 長江河道崩岸與護岸(精)[M]. 北京：中國水利水電出版社, 2008.

[4] 章志強,張幸農.長江南京河段崩岸及其防護工程型式研究[R].南京：南京市長江河道管理處,南京水利科學研究院.2010.

[5] 章志強, 臧英平, 仲琳,等. 三江口窩崩及搶護[J]. 水利水運工程學報, 2011(2):71-76.

[6] 徐芳, 陳占濤, 岳紅艷. 崩岸災害模擬與預測初探[J]. 中國港灣建設,2005，(3):13-15.

[7] 中國科學院地理研究所.長江九江至河口段河床邊界條件及其與崩岸的關系[M].北京:科學出版社，1978.

[8] 朱偉, 劉漢龍, 山村和也. 河川崩岸的發生機制及其治理方法[J]. 水利水電科技進展, 2001, 21(1):62-6.

(編輯：李慧)

2017-09-15

吳永新，男，南京市水務局，高級工程師.

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