长江南京河段崩岸规律及预警措施

江滨

(1.南京市水务局，江苏 南京 210036; 2.南京市长江河道管理处，江苏 南京 210011;3.南京大学 地理与海洋科学学院，江苏 南京 210023)

长江南京河段崩岸规律及预警措施

吴永新1周玲霞2吴昊3陆凤2吴江滨2武玮1

(1.南京市水务局，江苏南京210036; 2.南京市长江河道管理处，江苏南京210011;3.南京大学地理与海洋科学学院，江苏南京210023)

长江南京河段自1998年大水以来崩岸险情发生频次明显增加。河道崩岸的本质原因是深泓逼岸造成岸坡陡于稳定坡度，或岸坡底部被水流掏空导致上部岸坡失稳，使该处岸坡沿接近稳定边坡的滑裂面崩坍，出现崩岸。应从岸坡稳定性和河岸底部水流水沙情况的影响两方面进行研究。在总结崩岸的特征及以往长江河道崩岸研究成果的基础上，进一步研究该河段崩岸发生的宏观规律。在岸坡稳定性判定上，主要研究岸坡坡度和河岸构成；通过多年水下地形监测等资料分析河岸底部水流水沙情况的影响。总结提出南京河段崩岸规律、岸坡失稳坡度、崩岸发生的外部条件及预警方法。

崩岸；边坡稳定；预测；长江南京河段

1 研究背景

长江南京河段长约97 km，右岸自慈湖河口起，下迄大道河口，左岸自驷马山河口起，下迄小河口。该河段洲滩发育，河段内河道的平面形态呈宽窄相间的藕节状分汊型分布，从上游至下游形成为新济洲汊道、梅子洲汊道、八卦洲汊道和栖龙弯道等4个河段。河道的主流走向是从新生洲、新济洲右汊，过济潜水道(新济洲、新潜洲)到河道左岸的七坝节点，再转至河道右岸的大胜关-梅子洲头，沿梅子洲-潜洲的左汊进入下关、浦口的束窄段，河道出浦口、下关束窄段后至八卦洲头，其主流沿八卦洲右缘转到右岸的燕子矶，经燕子矶头挑流至八卦洲右汊左岸的天河口、再折向右岸新生圩港区，转至八卦洲尾汇流段左岸的西坝头，最后挑向栖龙弯道右岸，经右岸三江口节点入仪征水道[1]。

长江崩岸险情是一个重要而紧迫的问题，特别在汛期，或汛后水位下降水流归槽时期，经常发生崩岸险情，直接威胁两岸人民的生命财产安全。一直以来，许多工程技术人员对崩岸险情的控制和防护措施进行了深入的探索和研究，也提出了许多有效控制方法与措施，但由于崩岸的影响因素繁多，问题复杂，至今对其发生机理的研究和理解仍不十分透彻[2]。

2 崩岸规律及影响因素

崩岸发生的必要和充分条件是近岸河床的泥沙能启动和扬动，沿河床运动的水流推移质输沙率大于推移质来沙率，水流悬移质的挟沙力大于含沙量，近岸河床冲深使岸坡失去稳定，这就是崩岸发生的实质。河道崩岸本质原因为深泓向河岸逼近，岸坡陡于稳定坡度或者岸坡底部被水流掏空导致上部岸坡失稳，该处岸坡沿接近稳定边坡的滑裂面崩坍滑入水中，导致崩岸。

崩岸有多种类型[3]，如洗崩是岸坡表层或小范围土体的崩坍或塌陷、滑落；条崩是指岸坡土体大块地塌落、塌陷、崩解；窝崩是指岸坡大面积土体的崩塌，平面上成窝状形态楔入岸坡，其外形为半圆型或马蹄型等。

2.1 崩岸险情

南京市区地面高程6～9 m(吴淞高程基准)，较1954年最高洪水位10.22 m(吴淞高程基准)低1～ 4 m，洪水对市区安全威胁很大。近30 a来，江滩大量围垦，江面缩窄，洪水位增高较过去频繁，局部河床内深槽下切到-50多m(1985国家高程基准)，导致水深岸陡，造成窝崩次数增多，对防汛构成潜在威胁[4]。

南京河段存在下层土质抗冲性较弱、水流流速较大、对河床冲刷能力较强的现状，使河岸防护较为困难，崩岸时有发生，表1统计了1950年以来南京长江干流主要河段崩岸发生的时间、地点以及崩岸类型等。

2.2 崩岸基本规律

长江南京河段崩岸特点，多数发生在河床冲深后，岸坡失去稳定，崩岸以滑坡的形式出现。

(1) 分布随河岸地质条件呈不均匀性。新济洲汊道段主要在七坝、铜井和西江横埂等，梅子洲汊道段主要在洲头左缘，八卦洲汊道段主要在左缘、燕子矶等，栖龙弯道段主要在团洲圩、仁本圩和三江口等。

(2) 大洪水年的崩岸范围和强度呈明显增大趋势。较大和特大洪水年主要出现在1983，1989，1991，1995，1996年和1998年，据统计，在大水年发生的险情有16次，说明20世纪50年代以来，护岸工程实施于近半个世纪，长江中下游的崩岸仍然是一个较为严重的问题。

表1 南京市长江干流1950年以来主要崩岸险情统计

(3) 主要发生在汛期和汛后。按照1～4月为汛前，5～9月为汛期，10～12月为汛后来划分，据统计，汛前占16.7%，汛期占61.1%，汛后占22.2%，可见长江南京河段崩岸多发生在汛期和汛后退水期。

(4) 1998年大水发生后，长江南京河段崩岸发生频次明显增加。

2.3 三江口友庄圩窝崩

2008年11月18日，长江南京河段三江口友庄圩附近发生窝崩，窝崩长约340 m，宽约230 m。窝崩处位于龙潭二期整治工程下游、三江河口上游侧，即三江口友庄圩窝崩。这次窝崩面积约为5.3万m2，窝崩方量约110万m3，崩毁主江堤长约200 m，造成附近一水厂的取水口塌入江中。

(1)水流因素。三江口窝崩处于龙潭水道下弯道，主流和深泓位于凹岸，从1985，1991，1998，2001年以及2005年深泓线变化图(见图1)可以看出，该处深泓线紧贴右岸，岸坡较陡是发生窝崩的必要条件[5]。窝崩发生后，从河道横断面的实测流速分布看，右岸测点的流速值较其它测点大，说明主流还是在窝崩所在河岸这一侧。

图1 历年深泓线变化

(2)河岸地质组成因素。窝崩处8个钻孔资料表明，窝崩处的地质主要可分为3层：第一层为淤泥质粉质壤土夹薄层砂壤土，层厚9.50～13.00 m；第二层为粉土质砂(稍密)，层厚3.00～7.70 m。第三层为细粒土砂，该层未揭穿，最大可见厚度14.8 m。

因1985年以后对龙潭弯道段实施了大范围的抛石护岸工程，形成有护岸工程的岸段，其岸坡抗水流冲刷能力较强，而三江口友庄圩窝崩段属于无护岸工程岸段。一方面因河道底部块石面的水流紊动强度增大，另一方面护岸河段的水流集中，冲刷动能也相应增大，极易导致下游未护河段的河床崩塌。

(3) 水文地质因素。据资料分析，长江南京段洪季和枯季水位差可达6～7 m。枯季水位下降，水流对河岸的支撑作用减弱，并存在流向河道的渗流，影响河道稳定。

图2为2008年8～11月大通水文站的流量过程线，由图可见，大通流量9月7～8日达到最大值(48 500 m3/s)以后，流量逐日变小，在11月2～3日达到最小值(17 200 m3/s)。流量减小，河道内水位也相应降低，河道两岸的地下水位也出现下降，但比河道水位下降滞后。

图2 2008年8～11月大通水文站的流量过程线

(4) 节点对河势稳定的影响。三江口是长江南京河段的重要节点，节点挑流影响其下游水流动力轴线的位置及变化，决定节点下游斜对岸的水流顶冲部位及范围，水流顶冲部位较易发生崩岸。另外，节点中的导流岸壁挑流对其所在一侧的河岸具有掩护作用。因此，节点位置是否稳定对岸坡的稳定影响较大。三江口崩岸位于龙潭弯道的凹岸，水流动力轴线贴岸，使得沿岸流速较大，由于窝崩上游侧的河岸为已建的龙潭码头，人工工程使河床很难受到冲刷，而当水流进入到未加防护的河段时，河岸对水流的约束作用减弱，河岸冲刷加强，从而形成窝崩。

3 岸坡失稳预警措施

3.1 崩岸预警信息

崩岸预警一直是难题，但对崩岸发生之前的迹象进行监测分析，并发现规律，可以提前预警。南京河段崩岸有如下特点：崩岸过程从坡脚向上发展，导致发生整体滑动或崩塌；岸坡往往在极短的时间内坍入江中；土质不同，崩塌程度不同，砂层特别是粉细砂层的淘刷比粘性土层发生更早更严重；河道底部发生冲刷；岸坡渗水等[2]。

预警崩岸的经验总结如下[6]：①对长江大通站最大流量特征值进行统计，年最大流量大于历年平均最大流量时的年份，汛后曾发生崩岸。因此，在流量大的年份汛后要加强对堤岸岸坡的观测分析。②近岸河床强烈冲刷，岸脚出现深槽且河岸变陡，应加强监测。③弯道凹岸的中下端对岸沙洲边滩迅速淤长，有可能发生崩岸。④弯道凹岸顶冲点附近及护岸空档处容易发生窝崩。

3.2 岸坡失稳判别措施

根据长江南京河段崩岸发生的规律、典型窝崩分析以及前人经验等，总结了长江南京河段崩岸的主要预警方法。

(1) 确定险工段。长江南京河段的主要险工段有17段：新济洲左缘西江横埂岸段，西江横埂下游未护岸段，镰刀湾、铜井河口岸段，新济洲右缘岸段，七坝岸段，江宁河口岸段，大胜关岸段，梅子洲头左右缘岸段，浦口岸段，下关岸段，八卦洲洲头左右缘岸段，燕子矶岸段，天河口岸段，94679部队岸段，西坝头岸段，四桥左岸岸段和栖龙岸段。

(2) 江堤巡查。为了了解沿江江堤有无明显破坏、渗水等险情，对险工段每月进行巡查，重要地段增加巡查频次，详细记录，从中发现危险因素，提早采取措施。

(3) 水下地形监测分析。每年汛前、汛期、汛后对险工段进行水下地形监测，分析水下地形变化情况，发现险情，加密监测。南京长江河道管理部门自主研发了基于GIS的防汛抢险信息系统，通过空间分析技术、DEM可视化分析等技术，以冲淤分色图、高程分色图、坡度分色图，等深线对比图和断面比较分析等反映水下地形的变化情况，特别注意近岸强烈冲刷岸段，一般冲淤超过5 m确定为重点险工段。

(4) 岸坡稳定性。南京河段河漫滩冲积区广泛分布于沿江两侧，上层岩性是褐黄色亚粘土，结构较紧密，厚0.8～3.5 m；中层主要是淤质亚粘士夹薄层粉砂，饱水，呈流塑状，厚5～25 m，分布特点是临江较薄、远岸增厚，上游梅子洲汊道一带较厚，下游龙潭弯道一线较薄；下层是粉细砂层，厚度一般超过20 m。

中国科学院地理研究所等单位根据长江下游河岸物质的组成结构将枯水位以上的疏松沉积物分为四大类、十七亚类[7]，并分析了各类土质的河岸与崩岸现象产生之间的关系。结果显示，可动性最大的为Ⅳ类河岸，其物质组成多为亚砂土和粉细沙，发生崩岸的几率为54%，说明崩岸与河岸土体性质密切相关。长江南京河段一般坡比大于1:2的岸段，确定为重点险工段。

4 结 语

本文通过长江南京河段几十年来发生的崩岸情况，总结了南京河段崩岸发生的规律，并分析其原因，提出预警岸坡失稳的判别措施。南京河段要重点关注冲深超过5 m和坡比大于1：2的岸段。预警的目的是预防崩岸的发生，以减少损失，加强日常管理，定期巡视，积极开发预警方法和体系，建立预报制度是防止崩岸发生的重要手段[8]，也能为后期治理提供支持。

[1] 钱海峰, 葛俊, 吴友斌,等. 长江南京河段护岸工程实施效果浅析[J]. 人民长江, 2012，43(s2):109-110.

[2] 包承纲, 李青云. 关于崩岸研究和预测的若干意见[J]. 水利水电科技进展, 2003, 23(1):14-16.

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

[4] 章志强,张幸农.长江南京河段崩岸及其防护工程型式研究[R].南京：南京市长江河道管理处,南京水利科学研究院.2010.

[5] 章志强, 臧英平, 仲琳,等. 三江口窝崩及抢护[J]. 水利水运工程学报, 2011(2):71-76.

[6] 徐芳, 陈占涛, 岳红艳. 崩岸灾害模拟与预测初探[J]. 中国港湾建设,2005，(3):13-15.

[7] 中国科学院地理研究所.长江九江至河口段河床边界条件及其与崩岸的关系[M].北京:科学出版社，1978.

[8] 朱伟, 刘汉龙, 山村和也. 河川崩岸的发生机制及其治理方法[J]. 水利水电科技进展, 2001, 21(1):62-6.

(编辑：李慧)

2017-09-15

吴永新，男，南京市水务局，高级工程师.

1006-0081(2017)11-0099-04

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