我國河岸崩塌研究現狀與展望

鄧紹云

(1.廣西船舶數字化設計與先進制造工程技術研究中心， 廣西 欽州 535011； 2.北部灣大學 建筑工程學院， 廣西 欽州 535011)

0 引言

河岸是指長期出露于水域并與水域膠著的臨界陸域。根據其是否自然形成可分為天然河岸和人工河岸兩大類型；根據其材料質地可分為巖性河岸、沙質和泥質河岸、沙質河岸、巖質及鋼筋混凝土質河岸四種類型。河岸崩塌是指河岸在水流或波浪或潮汐等水動力作用下而出現的崩解坍塌現象，主要發生于自然河岸的脆弱部位或水動力作用強大的地方，且更多發生于泥質和沙質河岸。河岸崩塌是一種自然災害，會給人們的生產、生活甚至生命安全帶來威脅，故必須研究其發生的原因、機理、影響因素、發生概率與程度及預防的方法措施等。河流的演變(其外在表現在于河岸的變化)與其所在地球上的位置有關。根據文獻[1]，早在1926年，愛因斯坦就對巴爾定律進行了驗證性研究、給出了其力學原理，并指出：流淌的水與河流底部產生摩擦效應，使水流速度減慢，底部泥沙受到梯度壓力作用，在河道一邊被侵蝕后又在河道底部重新分布泥沙。基于對地球自轉偏向力進一步的認識、對北半球和南半球不同走向的河流分析表明，南半球河流的左岸將受到科里奧利力的作用，因而左岸比右岸會受到更大的侵蝕；與此相反，北半球的河流則在右岸出現較大的侵蝕效應。由此可見，所處的地球表面位置不同，河流演變的情況就不一樣，河岸崩塌也因科里奧利力的不同而產生差別，因此，從研究的科學性要求出發，本文對河岸的相關研究限制在我國河岸的范圍內。

1 我國河岸崩塌的研究歷程

人類的發展需要水資源，需要河流和海洋。人們在河岸附近生產、生活，得利于河岸，但也遭受河岸崩塌而帶來的傷害，甚至會為此失去生命。

我國是個具有悠久歷史的國家，文明史長達五千年。中華民族的生息就一直滋養于黃河流域，五千年來，黃河給中華民族提供水資源、水運動力，但同時也帶來洪澇災害，曾經造成河岸崩塌、致使河流改道等。長江流域也是如此。因此，中國治理河流的歷史中就包含有很大部分的河岸崩塌治理工作。

我國有文字記載的最早的治河工程為大禹治水。大禹改鯀治理洪水的方法由“堵截”為“疏導”。從“堵截”一詞可看出，鯀面臨的問題就是河岸(壩)的崩塌問題，而鯀采用“堵截”的方式治理洪水必然要對河岸崩塌進行研究(但這種研究沒有形成文獻傳承下來)。可見我國對河岸崩塌問題的研究由來已久，在中華民族進入文明初期就開始了。

原始社會末期，中華民族實行農耕為主的逐水而居方式，以方便取水灌溉和生活。從河流發展和岸灘演變中他們領悟到了“水來土擋”的思想，并修筑相應的堤壩以抗擊洪水的沖擊，從而出現了河岸治理防護土工結構物“護村堤”[2]。鯀修筑這種“護村堤”，其實就是通過建設人工河岸來抵擋洪水，只不過因洪水動力作用太大，而人工護堤建設不堅固導致河岸再度崩塌而治水失敗。進入春秋戰國時期，社會經濟發展了，人們不能再任由黃河在廣袤的平原上肆意妄為了，故筑堤防洪工作應運而生。堤防是防洪的有效手段，西漢司馬遷所著《史記·河渠書》對此法就有記載[3]，從中再次可見，中國很早就開始了對河岸崩塌的研究，這跟中華民族的生活生產與河流海洋環境密切相關。中國水利史中明確記載有大禹治水、兩漢治黃、三國渠堰堤塘、隋唐治黃、五代北宋治黃、金元治黃、明清治黃治淮等工程情況。明清以來的水利著作，如《河防一覽》《治河方略》等專書以及屬史料編輯的《行水金鑒》《續行水金鑒》等都是較著名的治河防洪文獻。

借用現代科學理論與科學研究技術系統研究河(海)岸崩塌大概始于20世紀的后30年，可查文獻有《長江九江至河口段河床邊界條件與崩岸的關系》[4]以及一些針對長江中下游河段的岸崩分析發表的研究成果[5-6]。

1998年的大洪水引起我國黨和政府及人們對河岸防護的高度重視，從而促進了我國岸崩的相關研究。人們開始通過實地調查、采樣分析及資料收集與分析來研究河岸崩塌問題，但研究成果僅局限在岸崩類型的劃分及原因探究與機理分析等方面，且研究和分析不夠深入，詳見文獻[7]。而由于部分河岸的崩塌與所處地區的巖土體的溶坍崩陷也密切相關[8]，所以，實際上，河岸崩塌有廣義和狹義之分。廣義的河岸崩塌，因素眾多、研究范圍廣泛，而狹義的河流崩塌僅指由河流水動力因素的參與而導致的岸崩問題。

在21世紀第一個十年中，我國科研工作者深入分析岸崩的原因與影響因素，并結合現狀構建相應的崩塌模型，見文獻[9，10]；在第二個十年里，開始采取物理模擬和數值模擬研究岸崩問題并取得了一定的進展，成果體現在對河岸崩塌的預測、分析、治理與防護等方面，研究范圍已放寬到黃河、淮河和黑龍江及荊江等河流的岸崩問題[11-16]，甚至拓展至某些水庫岸灘的崩塌問題，比如小浪底水庫[17]、三峽水庫[18]及青海湖[19]等。

2 河岸崩塌的影響因素

河岸崩塌是一個非常復雜的力學過程，它與眾多因素有關。其機理研究極為重要，是河岸崩塌災害防護的關鍵所在，只有將其機理研究明了，才能對癥下藥，采取相應的措施防范或減少河岸崩塌的發生。

對河岸崩塌的影響因素及其影響程度的研究是河岸崩塌機理研究的前期階段，是每個研究河岸崩塌的科研工作者首先要厘清的內容，但對該問題的研究至今沒能做到完善。通過對查詢的文獻分析發現，目前研究者都是針對自己所面對的具體河流實情來進行分析，結論比較片面。目前能查到的明確分析河岸崩塌影響因素的只有文獻[20]。在該文獻中，許旺等認為河岸崩塌是由河岸土體以及近岸水流兩者相互作用而引發的，這是淮河上游河勢不斷變化的主要因素，其影響因素主要有河道水動力條件、河岸土體組成、河岸邊坡形態和河岸生態條件等。

而河道水動力條件、河岸土體組成及河岸邊坡形態及河岸生態條件又是較為復雜的因素，分別又可以劃分出幾個具體的影響因素。河道水動力條件與河道的類型及河道形態有關，如與是平原河流還是山區河流、是彎曲河流還是平直河流有關，此外與水流的挾沙率等也有關。許旺等[20]提出了一個多年平均水流沖刷強度的概念，但并沒有闡述清楚多年平均水流沖刷強度對河岸崩塌的影響程度。王延貴[21]認為河岸崩塌的水動力影響因素主要包括水流頂沖角、水流流速、水頭差等，甚至提出了岸灘滲流因素，但卻忽視了與河岸平直水流(與岸平行)的作用，而實踐告訴我們，水流也是一個影響因素。

水流條件與河岸土體條件是河岸崩塌的主要影響因素，其他影響因素仍需要科研人員進行探索與挖掘。此外，影響因素有主次、輕重、關鍵與次要之分，其具體情況還有待廣大科研工作者做更深入的研究。

3 河岸崩塌的研究方法

研究河岸崩塌的方法一般有理論分析法、現場觀測法、物理實驗法、數值模擬法、資料分析法、比較研究法，每種方法均有其優越性和局限性。

(1)理論分析法：河岸崩塌的理論分析方法主要用于岸灘崩塌機理的分析，而岸灘崩塌機理的理論分析又主要集中在崩塌土體的力學平衡分析與水動力作用分析的相互結合上。該方法難點在于崩塌土體的形態、界面及范圍的確定，最為關鍵和難以把握的是不同的土質如何界定、如何將其特性融入分析理論中以及如何與水沙運動特性相結合；如何與河勢或海勢變化相結合并共同融入河岸崩塌機理綜合研究中；如何將崩塌土體所處的環境等有關影響因素考慮到河岸崩塌機理分析及崩塌模型構建中。

岸灘崩塌機理分析及模型構建作為河岸崩塌研究的核心內容，涉及諸多方面影響因素，也牽涉諸多專業和學科領域知識。眾多研究者認為其涉及土力學、河流地貌學、海洋學、河流動力學、海洋動力學、泥沙動力學、河床演變學、地質學、流體力學、模型試驗技術等方面。影響岸灘崩塌的因素眾多，除主要考慮水文條件、水動力條件、土體力學作用和局部地質因素外，也有學者提到還要考慮人為因素、突加荷載、輕微地震等[22]。然而，人為因素、突加荷載、輕微地震等因素很難真實融入岸灘崩塌機理分析及模型構建研究中，只有在一些特殊或專門的研究中才能有針對性地加以考慮。

河岸崩塌的理論分析法一般是先分析影響因素及各因素的影響程度，再根據所處的環境與影響因素來確定崩塌的類型及具體形式，并進一步確定崩塌土體的區域與范圍，然后進行力學平衡分析。在這一系列過程中，構建崩塌模型的目的是對實驗觀測到的現象加以解釋，以便自圓其說。

(2)現場觀測法：這種方法是比較原始，也是比較有效的科研方法，主要用于收集原始的研究資料以供后期分析研究，對于河岸崩塌的研究尤為重要。人類對河岸崩塌理論并不十分清楚，河岸復雜的環境導致對其全面考慮的難度極大，只能通過觀測得到的結果加以分析和歸納。河岸崩塌現場觀測是指觀測其所處的自然地質水文條件與環境、水動力狀態、崩塌過程、崩塌體的形態、崩塌范圍、崩塌程度等。包承綱[23]詳細指出：觀測的內容有岸線演變情況、崩塌區域地形、地層結構、土層物理力學性質和地下水的分布情況、崩岸滑體的形態特征、崩岸時的水文情況、地下水位狀態、局部河勢等，觀測應從外部和內部同時進行。外部觀測內容有河岸坡的形態演變與水下斷面變化(全程監控，該工作非常重要且繁瑣)，內部觀測內容主要有岸坡內部的變形、三向移動、土中水壓力的變化情況、土層內部應力的變化。觀測需要使用先進的科研儀器與設備，可能歷時很長，但現場觀測研究方法非常重要，可以為理論分析研究提供基礎數據。對其加以分析，可以完善理論、構建預測模型，并不斷地檢驗與完善。包承綱認為，對于河岸崩塌過程中土體液化和變形過程等很難用物理實驗模擬和數值模擬的方法解決，因而，現場觀測研究成為比較有效和可靠的研究方法[24]。

(3)物理實驗研究法：該方法包括原型實驗研究和物理模型實驗研究，且以物理模型實驗研究為主。物理模型實驗研究是一種重要的專門研究方法，應用在河工研究中極為常見。它應用相關水動力學知識，根據水流、泥沙及土體的運動力學相似原理塑造與原型相似的邊界條件和動力條件，在不可長期野外觀測或不便野外觀測的情況下，按照一定的比例進行縮小或放大(對于崩岸研究一般都是縮小尺寸)來塑造模型，按照河工模擬相關理論進行實驗。實驗的關鍵在于動力學相似模擬，模型的制作與實施必須遵循河工模擬理論的要求。河岸崩塌物理模擬實驗研究，一方面要求遵循河工模擬相似理論，采用正態模型以方便實現重力與阻力同時相似，這就要求阻力比尺λn與幾何比尺λl存在關系式：λn=(λl)1/6，且要同時滿足紊流限制條件(模型雷諾數Re>1 000，表面張力限制條件要求模型水深大于1.5 cm)，但模擬過程中河道的糙率n較難確定，需要現場測定。另一方面，岸崩物理模擬實驗研究在滿足水動力相似的同時要滿足土動力相似。如文獻[25]中指出因模型幾何比尺λl的存在，為達到土工重力場相似必須采用g/λl模型試驗，只有這樣才能達到土體變形模量與黏聚力、內摩擦角等物理力學參數的相似比為1∶1；才能采用原型土料提高試驗結果的可信度。但土體作為極為復雜的材料，一旦擾動，其內在的物理力學性質會發生改變，故同時滿足水動力條件與土動力條件相似極為困難。這就是河岸崩塌物理模擬實驗研究需要突破的瓶頸問題。

(4)數值模擬法：該方法是在數學理論知識與數值計算方法非常完善以及計算機科學技術水平較發達的情況下，對紅黏土的本構方程求數值解，并通過數學與物理方法將計算結果加以表達。對于河岸崩塌的數值模擬研究，人們普遍的做法是借助土力學中的邊坡穩定性理論對河岸崩塌變形進行數值模擬。具體做法是：認為崩岸是岸坡失穩的具體表現，是岸坡穩定性動態變化的產物，應用災變理論建立河岸土體邊坡穩定性的災變模型，并結合實例對河岸邊坡的穩定性進行災變分析。因河岸崩塌情況極為復雜，人們應用數值模擬分析只能對河岸崩塌的某方面問題進行數值研究。有些數值模擬只針對于河岸崩塌土壓力的臨界值的計算[26]。最早進行岸崩數值模擬的是Osman[27]，但很多因素沒有被考慮，模擬結果不盡如人意；20世紀前后，Simon等進一步通過考慮坡體內孔隙水壓力和土層結構對岸坡崩塌穩定性的影響，完善了Osman的理論。對河岸崩塌的數值模擬，要么是對邊坡穩定性的數值模擬，要么是對考慮彎道環流的橫向輸沙效應的水沙運動模擬[28]。另外的一種模擬是在不考慮岸坡土體的水上力學動力環境下，只考慮河道中三維全沙(包括推移質及懸沙)的輸運問題，通過對河道中底床推移質的變化來模擬河岸岸線的變化來反映岸灘崩塌問題。如假冬冬等[29]建立了全三維水沙數學模型，基于非正交網格提出利用局部網格可動追蹤岸邊位置，及時處理由崩岸引起的河道擺動問題，將河岸崩塌力學模式與三維水沙模型結合，構建了河道擺動的三維數值模型用以模擬河道的擺動過程。但這還不能真實模擬河岸崩塌現象。另外，如秦亞斌[27]考慮水位的變化會引起岸坡土體的孔隙水壓力變化，繼而引起岸坡土體的滲透壓力變化，并將其應用到邊坡穩定計算模型中。由此可見，目前數值模擬河岸崩塌都沒有做到將水動力因素與土動力學因素兩者兼顧。

(5)資料分析法：通過對河岸崩塌的調查和資料的整理、分類、歸納和分析從而得出相關結論，這些結論一般是在前人的基礎上有所推進，而非否定前人的成果。該方法的研究成果中有成文的發表資料(如文獻)，也有非成文資料(如一般的調查報告和工程案例等)。對于河岸崩塌的資料研究多見于碩博論文中，但碩博論文一般只就某個方面的資料進行分析、綜合及評述，如賴敬飛在其碩士論文[30]中梳理了20世紀60年代到目前為止對長江一些河段岸灘崩塌的研究成果，認為水動力因素是導致崩岸的主要因素，河岸地質條件和水位突變是次要因素，該結果為正確判斷長江九江段河流崩岸類型、構建試驗模型及試驗結果的預判提供了依據。楊涵苑[31]對不同河岸物質組成的彎曲河流崩岸過程與機理進行研究，綜述了國內外一些不同河段的主要物質組成。對于河岸崩塌的研究論文大多也采用資料分析法。黎良輝等[32]為探究不同降雨條件下臨水岸坡失穩問題，對近十年國內外學者的研究成果進行了簡要評述。

(6)比較研究法：該方法是一種有效的研究方法，能有效地表達所研究問題的現象或機理，也是河岸崩塌研究的一種常用方法。王延貴等[33]比較分析了不同的河岸崩塌類型及其各自主要特征，就崩塌成因與破壞面形式的不同而將河岸崩塌分為滑崩、挫崩、落崩、窩崩和洗崩5種，并對各自發生的條件、破壞面及力學原理進行了比較分析。劉紅星等[34]通過對調查資料的對比分析，認為長江中下游各段岸坡結構存在明顯的差異，變形破壞的主導因素各不相同，崩岸的型式及條件也不相同，并分析了侵蝕型、崩塌型(崩塌型又分為沖刷浪坎型、坍塌后退型與塌陷型)、滑移型(滑移型又分為整體滑移型和牽引式滑移型)的破壞現狀與程度及出現的幾率，提出了相應的處理對策。

對于河岸崩塌的研究，一般以某種方法為主要研究方法，輔以其他研究方法，或若干種方法同時等同使用，各種方法各有其優點和缺陷，不宜只用一種方法。學者Patsinghasanee曾采用物理模擬實驗、數學模擬實驗和現場觀測方法，研究了黏性河岸破壞和河床變形及河道侵蝕等的耦合作用[35-37]。因此，對于復雜的河岸崩塌問題采用單一研究方法是不全面的，綜合應用多種方法是今后河岸崩塌研究的發展方向。

4 河岸崩塌的研究成果

回顧我國的河岸崩塌研究史可知，河岸崩塌研究隨著河岸崩塌的現實及河岸防護的需要而發展，其研究與工程建設相互依托，成果豐碩、成績斐然。

4.1 河岸崩塌的成因分析

關于河岸崩塌的成因研究，經過對文獻的搜集整理和分析歸納[38-45]發現，河岸崩塌的成因復雜多樣，主要有水流動力作用、地質環境惡化、河床邊界條件的變化等。

水流動力作用是河岸崩塌最主要的原因，主要表現在：(1)主流的頂沖作用。在主流的頂沖作用下，直接對土體顆粒進行強有力的反復沖擊作用，使原本非均質各向異性的不同散狀顆粒聚集體的河岸土體達到疲勞，從而導致岸坡土體顆粒被沖擊滾落，土體中的黏性物質脫離土體顆粒繼而產生裂隙，隨著裂隙擴張導致聚集體散架而分崩離析，最終導致崩岸現象的發生。(2)彎道環流動力作用。當河道彎曲、河岸曲折、河中水流不平順，水流就會在平面上形成曲轉，在橫斷面上形成環流，在三維空間上形成復雜的曲面環流，甚至形成紊流，這種曲面環流不斷地對河岸土體顆粒進行卷吸刷洗，隨著岸坡土體下部固體顆粒被帶走而導致土體失穩崩塌。(3)水位的突變使岸坡土體不適應。枯水期水位的突然陡降使原本平衡飽和的岸坡土體穩定的水壓力減小，造成原本水下的飽和軟性土體或淤泥構成的軟土基礎難以抵抗上部土體荷載或上部土體產生的側向土壓力所產生的剪切力，從而導致整個岸坡土體崩塌。

地質條件引起的崩塌是所有邊坡與岸坡失穩崩塌的原因。導致河岸崩塌的地質條件因素是河岸土質巖性差(如嚴重風化、崩裂、力學穩定性差)或河岸邊坡土體結構組織構成較差(如上方砂石顆粒較大，而下方由細沙組成，黏性物質較少)，不便于抗擊上部土體荷重所產生的滑坡等不穩定因素而導致失穩崩塌。也有岸坡土體的沙石土的不良組成成分及不良結構等因素的存在而導致岸坡土體崩塌失穩。關于地質條件引發的河岸崩塌，沒有學者作特別的闡述，大都將該方面的研究歸結為普通土坡崩塌。

河岸邊界條件是河床、河岸邊坡所在的地質條件、環境條件及地形地貌的綜合體現，是影響水流運動流場至關重要的因素，是水動力的作用空間，也是河岸邊坡土沙石組成結構、土體本體結構、土石沙泥質的性能和特征等的綜合體現。廣義河岸邊界條件包括河床地形及地質、岸邊坡形態及河岸生態條件等，所以河岸的邊界條件也是河岸崩塌的重要影響因素。河岸的邊界條件在一定程度上可以塑造水動力作用狀態和土體動力學作用狀態，是水動力作用和土動力作用的影響因素之一。河岸邊界條件是水動力和土動力作用的空間，如果這種河岸邊界條件處于不利于河岸邊坡土體穩定狀態時，則河岸易發生崩塌。綜合文獻[46-49]的研究成果，我們可以知道河岸邊界條件是河岸崩塌的主要影響因素。河道地形條件將影響水動力因素，較為順直河道的主流線平面位置不同，水流動力對河岸邊坡的作用效果也不一樣。當某種河岸邊界條件產生的水流動力對河岸進行橫向或縱向或橫縱雙向沖刷時，就會導致河岸邊坡受到沖刷而變陡，繼而最終崩塌。河岸的邊界條件決定水流的挾沙能力，從而也決定了水流的沖刷能力，對河岸邊坡的穩定性有著不同的影響。岸坡土體組成對河岸崩塌的影響主要表現在土體的物理和力學性能。物理性能主要表現在物理性質和狀態指標，包括孔隙比e、土的干容重γd、內摩擦角 、含水率ω、滲透系數k及黏聚力c。土體的力學性能主要體現在土體的強度指標，即抗剪強度與抗沖強度。如果河岸土體的抗剪強度和抗沖強度不足以抵御水流的沖擊和剪切力或土體自身產生的剪力作用，土體將被破壞并導致崩塌。土體的物理性能與其力學性能密切相關，土體的黏性又影響土體的抗剪強度及抗沖強度。河岸邊坡形態主要包括河岸的高度、長度，邊坡的坡角、邊坡的整個剖面形態及平面形態等。不利于河岸土體保持穩定的河岸邊坡形態會在坡頂產生很大的張應力，拉伸土體產生張裂縫；或在坡腳產生較大的剪應力而出現剪切破壞帶，以致降低河岸邊坡的穩定性，導致河岸崩塌。河岸生態也對河岸崩塌有重要影響，植被豐茂、生態良好的河岸穩定性高于生態惡化、植被稀疏河岸的穩定性。原因主要在于植被對土體顆粒的松脫離散有阻礙作用，同時植物根系因其擋護、網罩及牽拉作用可與土體形成復合結構，從而增強土體的抗剪強度及抗侵蝕性能力，提高河岸邊坡的穩定性。

4.2 河岸崩塌的類型及特征

歸納分析文獻[50-54]可知，河岸崩塌的分類方法有多種，分類方法不同，得到的分類結果也不同。分類方法上，按崩岸的形態可分為洗崩、條崩和窩崩3種。洗崩是一種形象稱呼，指局部河岸表層或小范圍土體受水流、風浪等的侵蝕淘刷而剝落流失，是一種動力輕微、規模較小(長度十余米至數十米，數百立方土體)、歷時短促的岸崩。條崩的規模較大(長達數百米，深達十余米甚至數十米，崩塌土體數萬至數十萬立方米)，呈條帶狀。條崩發生在水流強勁、岸坡土質均勻但抗沖性能差的地方。窩崩是平面上成窩狀且楔入岸體后方，長寬基本相等，規模較大(數十萬方至百萬立方米土)。窩崩過程復雜多樣，由強水動力作用于非均質且抗沖性能差的土質岸坡而造成。按崩塌模式分，河岸崩塌類型有4種：(1)淺層崩塌。它是岸坡土體淺層被破壞導致崩塌，主要發生在坡度較平緩的岸坡，其崩塌破壞面與坡面基本平行，實為非黏性土質的坡體失穩滑坡。(2)平面崩塌。其規模遠大于淺層崩塌，崩塌面平緩，一般發生于坡度陡峭的非黏性土質或存在深拉裂縫的黏性土質，河岸邊坡在土體重力作用下因河道水位驟降而導致土坡失穩，或由于坡內滲流作用所致。(3)圓弧滑動崩塌。其崩塌強度很大，通常破壞達坡角處，甚至坡角之外，滑動面成圓弧狀的大規模岸坡土體崩塌，其動力因素是土體自重和坡內滲流。(4)復合式崩塌。其發生的岸坡土質復雜，土體構成呈非一元結構，比如上部為黏性土，下部為非黏性砂石，下部砂石被河水沖刷掏空而導致上部土體懸空展伸河道，土體受拉或剪的破壞而崩塌。按崩塌的動力屬性分，河岸崩塌類型也有4種：(1)侵蝕型崩塌。其動力作用輕緩微弱，作用時間持久，一般發生在平順河道，河岸土體抗沖性能較強，長期被侵蝕積累的效果微顯，表現為岸坡形態長期保存，略有改變，岸線緩慢后退。(2)坍塌型崩塌。岸坡因長期被侵蝕而變陡峭，由土體自重作用產生裂縫，并在滲流作用下，大塊河岸土體突然傾倒、坍落及崩解，規模較大、崩塌迅猛。(3)滑移型崩塌。河岸存在薄弱面(或層)，在多種因素作用下，數十萬甚至上百萬立方米的大體積土體出現整體性滑移，形成崩塌，土體破壞形態既有線狀也有窩狀，崩塌具有隨機性、突然性、間歇性。(4)流滑型崩塌。其特征是河岸受到長期嚴重侵蝕后，大片岸坡土體不斷崩落，破壞程度增大，最終形成大面積崩塌。

4.3 河岸崩塌的機理

河岸崩塌機理是指在河岸崩塌過程中，河岸崩塌系統各要素的內在工作方式以及諸要素在一定環境條件下相互聯系、相互作用的運行規則和原理，包括形成要素和形成要素之間的關系兩個方面。由此可見，前文述及的河岸崩塌的成因、河岸崩塌類型及特征是河岸崩塌機理的主要研究內容，下文僅對除前兩方面內容之外的研究成果進行綜述。

河岸邊界條件和河流動力條件是影響岸灘穩定的關鍵因素。為了探討多種因素對岸灘穩定性的影響與評價，可以通過分析枯水期和洪水期岸灘穩定性的主要影響因素建立河流岸灘崩塌影響因子的層次結構模型。王延貴[55]利用層次分析法給出了枯水期和洪水期各主要影響因素的權重系數，指出無論在枯水期還是在洪水期各主要影響因素對岸灘穩定性的作用具有很大的差異。研究河岸邊坡土體的穩定性，繼而構建模型對其進行分析是對河岸崩塌機理的一項較為關鍵的內容，其難度極大。要清楚地分析河流岸灘土壤特性和地質結構，就要清楚河岸土體的應力分布和變化特點。只有構建能在一定程度上反映岸坡土體的特性和結構及岸坡形態，甚至土中滲流等影響因素的岸灘土體穩定分析方程，才能通過對該方程的計算與分析來闡明岸灘崩塌的力學機制和崩塌過程。一些學者[56-57]因為分析的側重點或視野不同，構建了不同的分析模型，通過物理力學或數值模擬分析了所關注的岸灘崩塌問題。這些模型都存在某些問題和局限性，其問題與局限在于對影響因素考慮得不周全、權重分配不合理或不妥當、考慮條件過于簡單、破壞面位置與形態不確定等，從而在分析和計算的結果上存在一定的偏差。因此，構建河岸崩塌分析或計算模型必須將河岸崩塌影響因素探究清楚，并分清關鍵因素和非關鍵因素，量化各因素影響權重。對崩塌土體的破壞界面和形態的正確判斷和剖畫等是擺在廣大科研工作人員面前的一個極大的難題，從這一角度而言，對河岸崩塌的研究永無止境。

4.4 河岸崩塌的防護

必須對河岸崩塌進行防護，以免給人們帶來生命和財產的損失。

綜合文獻[58-60]的研究成果，河岸崩塌防護的方法與措施可以歸納為以下七種。

(1)做構造分析。對河岸穩定性和崩塌可能性分析和預測的方法有許多，岸坡土體結構的分析非常重要，構造分析方法(RBSM)是其中有效的方法之一[18]，實踐表明該方法是有效和可靠的。

(2)進行護岸。對于平順的河道，要修建岸坡防護工程，根據不同的情況采用不同的工程材料(塊石、混凝土、植物、土工布等)和工程措施(對土體加固或修建擋土墻或其他罩兜體)，對不穩定的岸坡進行防護，以防止河岸崩塌。

(3)裁彎取直。對于彎曲嚴重，不斷凹凸變化的河段，要順應河流的走勢進行裁彎取直。只有這樣才能在一定的時段內確保新建河岸的穩定性。

(4)主動退堤。根據河段凹岸的實際情況，結合河段綜合治理規劃，對標準低下堤段、位置險要堤段、沙基沙壩堤段、低洼積水堤段等可主動采用退堤的方式進行防護。

(5)拋石或混凝土護腳。向崩岸處拋投石塊或采用混凝土材料進行護腳，使被沖刷的坑底與岸邊連線保持較緩的坡度，增強岸坡土體的穩定性，減緩水流對岸坡土體的沖刷。

(6)整治壩導流。修建丁壩、挑壩、順壩或其他整治壩，調整水流流向與流態，穩定河勢，減緩近岸水流流速，降低沖刷力，從而達到防止河岸崩塌目的。

(7)進行護底。采用拋石、軟排或土工布護住河岸附近的河底，一般用于粉砂底質或淺緩平順的位置，以減緩急流對近岸河底泥沙的淘刷，從而間接維護岸坡土體的穩定性，以達到減緩河岸崩塌的目的。

5 河岸崩塌研究的思考與展望

河流岸坡崩塌問題關乎沿岸鄉村與城市的安危，關乎人民的生命與財產安全，因此要高度重視。幾千年來，治河防洪是人類與自然災害奮斗的重要內容，明確河岸崩塌機理，探究其防護方法與措施是最終的目的。在河岸崩塌研究的道路上，廣大科研工作者努力探索取得了豐碩的實踐成果，但還存在不足之處和有待填補的研究空缺。

5.1 河岸崩塌的成因分析有待進一步深化

目前，對河岸崩塌的成因研究沒有考慮以下幾個因素。(1)沿岸流動力的切淘作用。無論河道平直與彎曲，河岸在平面上是否平直，這種沿岸流動力的切淘作用始終存在。這也是河岸崩塌與一般的岸坡崩塌的區別所在，這種作用的長期存在，在兩個方面對河岸土坡失穩產生影響：一是直接的側向沖擊力的作用，在沿岸流的方向土體被沖擊崩塌，或在沿岸流沖擊切應力的作用下，土體顆粒間的黏結結構被破壞而解體崩塌；二是在沿岸流沖擊的長期作用下不斷被侵蝕，造成岸坡土體被水淹部分沙石或黏土顆粒被蝕流，而導致上部土體因下方土體缺失而逐漸失穩崩塌等。(2)孔隙的水運動與土應力的變化復雜性。水位迅漲時，將河岸土體侵蝕，淘刷帶走土體顆粒，同時水充滿整個岸坡土體孔隙，使土中的水達到飽和狀態，岸坡土體在水體浮力的作用下維持土體穩定。但當水位降落之后，土中的水逐步排出，水的浮力減小，土中的水的運動對土應力的影響發生變化，這種孔隙水的運動與土應力的變化非常復雜，科研工作者極少在河岸崩塌分析與計算模型中考慮到該因素。(3)影響河岸崩塌的外界環境因素。影響河岸崩塌的外界環境因素極多，有物理因素、化學因素及生物因素等，有持續和短暫作用的因素，有人為和非人為因素等。有些科研工作者無法考慮全面的因素，只能考慮到自認為重要和關鍵的因素。

5.2 河岸崩塌分析與計算模型要避免概化

由于科學技術發展的局限，人們在研究河岸崩塌時構建的分析與計算模型過于理想化，其具體表現在對破壞面位置的確定過于武斷。此外，因破壞面的形態過于規整，不少科研工作者往往將其簡化為平面，有少許科研工作者進一步簡化為圓曲面，但這兩種情況在現實中極為少見。

5.3 研究過程中土動力學與水動力學的相互結合要深入

由于科研手段和科研能力的局限，一些科研工作者只能從土動力學方面來分析與計算河岸崩塌問題，從而導致河岸崩塌成為土坡崩塌問題；也有一些科研工作者只從水動力學方面來分析與計算河岸崩塌問題，從而導致河岸崩塌成為泥沙沖刷問題。而河岸崩塌是水動力學與土動力學相互作用的結果，研究過程中兩個學科研究方法的結合要深入，否則將導致研究成果出現偏差和不足。

5.4 長期觀測及動態研究需加強

河岸崩塌是長期或短暫但卻極為強烈的動力變化作用的結果，所以，對于河岸崩塌的研究應該以發展的、動態的觀點去探索和分析。但長期觀測會耗時、耗力、耗財，降低成本并能做到長期監測和動態研究是廣大科研工作者今后努力的方向。

5.5 綜合治理和復合防護的方法與措施要優化和創新

通過分析歸納和總結有關河岸崩塌防護文獻資料可知，目前的研究缺乏綜合治理和長期規劃的眼光，沿用的往往是二三十年前的防護方法與措施，缺乏創新性和綜合性。雖然工程防護措施取得了長足的進展與成效，卻又帶來了其他一些問題，比如容易耗材、耗能、耗財等。因而，要優化或創新方法與措施，以長久規劃的眼光對河岸崩塌進行綜合性復合型的防護。這方面的諸多問題有待進一步深入探索和研究。