长江中下游崩岸治理与河道整治技术

2017-12-05

水利水电快报 2017年11期

(长江科学院水利部江湖治理与防洪重点实验室，湖北武汉 430010)

长江中下游崩岸治理与河道整治技术

卢金友朱勇辉岳红艳黄莉刘亚杨光荣

(长江科学院水利部江湖治理与防洪重点实验室，湖北武汉430010)

长江中下游干流河道河岸抗冲性较差，水流冲刷力强，河床冲淤变化频繁，崩岸险情时有发生，河道治理对促进沿江地区经济社会的快速、健康、可持续发展具有重要意义。简要分析了近年来特别是三峡水库蓄水以来长江中下游水沙变化与河道演变特性，分析了中下游河道崩岸与护岸工程现状、现有护岸工程存在的主要问题，阐释了河道崩岸的影响因素与发生机理，揭示了不同类型护岸工程的破坏机理，简要介绍了河道岸坡稳定性评估方法及其应用，总结了长江中下游的崩岸治理与河道整治技术，最后通过典型实例介绍了崩岸治理与河道整治技术在长江中下游的应用与实践。

崩岸；河势控制；河道整治；护岸工程；长江中下游

1 水沙变化与河道演变

1.1 近期水沙变化

三峡水库于2003年6月开始蓄水，至2009年全部建成，并自2010年起连续7 a成功蓄水至175 m，实现防洪、发电、航运及补水等综合目标。由于水库的调蓄作用，三峡工程运用至今坝下游水沙条件及河道已发生了一系列变化。统计三峡水库运用前后宜昌站多年月均来流过程(图1(a))，7～8月为水库拦峰阶段，9～11月为水库蓄水阶段，下泄流量均减少，其中10月份减少幅度最大；1～3月为水库对下游河道的主要补水期，下游河道枯期来流得到较明显补给，宜昌站年内最枯流量多年持续增加。就各特征流量级而言，蓄水后宜昌站大于20 000 m3/s的中大水和小于5 000 m3/s的枯水出现频率均减小，5 000～20 000 m3/s的中水出现频率增加(图1(b))。水库削峰增枯的直接结果是使蓄水后坝下游的流量过程变幅减小、趋于平缓。

图1 三峡水库运用前后宜昌站流量过程变化

三峡水库蓄水后，大部分粗颗粒泥沙被拦截在库内，出库泥沙(宜昌站)粒径明显偏细；而下游沙市至大通站悬沙中值粒径显著增大，其中尤以监利站最为明显，2003～2014年中值粒径由蓄水前的0.009 mm变粗为 0.035 mm，至2014年其中值粒径进一步变粗为 0.097 mm，该现象表明粗颗粒泥沙得到了沿程恢复(表1)。

表1 三峡水库坝下游主要控制站中值粒径变化对比 mm

1.2 河道演变特性

长江中下游干流河道上起宜昌，下迄长江河口，全长1 893 km，流经广阔的冲积平原，河岸抗冲性较差，加之水流冲刷力强，河床冲淤变化剧烈频繁，崩岸险情时有发生[1]。

经多年岸线守护及河道治理，目前长江中下游整体河势基本稳定。三峡工程运用以来，长江中下游河道沿程因边界条件及河型各异，表现出不同的演变特点：①宜昌至杨家脑段岸坡稳定，河床演变主要表现为河床冲刷、洲滩萎缩和水位下降；②杨家脑至城陵矶段部分展宽段主流摆动幅度增大，未守护洲滩冲蚀、崩退，曲率较大弯道段多发生主流撇弯现象(如下荆江调关弯道、七弓岭弯道、观音洲弯道等)；③城陵矶至武汉段沿江节点众多，长顺直放宽段主流不稳、汊道段江心洲头部低滩冲刷萎缩是其近期主要演变特点；④武汉至安庆河段多处受一岸或两岸山体控制，整体河势基本稳定，在多汊且汊道内存在稳定性较差江心滩的河段内，江心滩冲淤变化频繁，汊道格局随之发生剧烈变化。安庆以下河道总体趋于冲刷，滩体稳定性总体较差，局部河势仍处于调整之中。

长江中下游各河段中，荆江河段由于紧邻三峡工程，目前受水库蓄水影响最为明显、河床冲淤调整最为剧烈[2]。荆江河段为典型的弯曲河型，河床冲淤分布特征与河道主流走向息息相关。通常主流贴岸的地方崩岸多发。三峡水库蓄水后，枯水流量持续时间缩短，使得主流紧贴弯道凹岸的机会大为减少，从而造成了弯道凹岸淤积的现象；同时，中水流量持续时间延长、主流顶冲弯顶下游的机会增加，使得弯顶下游近岸河床冲刷加剧，部分河段岸坡变陡，崩岸频度增加与强度增大。

1.3 河道演变趋势

随着长江上游溪洛渡、向家坝等干支流控制性水库的陆续建成和投入运用，三峡水库入、出库泥沙均大幅减少，出库泥沙级配变细，导致坝下游河床发生剧烈冲刷。数学模型计算结果表明，上游水库联合运用40 a末，长江干流宜昌至大通河段悬移质累计总冲刷量为 38.35亿m3，其中宜昌至城陵矶河段冲刷量为 20.41亿m3，城陵矶至大通段为17.94亿m3。由于宜昌至大通段跨越不同地貌单元，河床组成各异，各分河段在水库联合运用后出现不同程度的冲淤变化。

根据数学模型计算和实体模型试验成果，水库联合运用后长江中下游仍将发生长时期、长距离的冲刷。上游水库联合运用10 a末，荆江河段总体河势与近期基本一致，随着工程运行年限的延长，河床沿程呈逐步整体冲刷下切的趋势，深槽有所冲刷拓宽，河势调整主要表现为过渡段主流平面摆动较大，局部段江心洲滩及汊道段变化较为剧烈，弯道顶冲点有所调整，部分弯道撇弯切滩现象有所放缓。上游水库联合运用40 a末，城陵矶至武汉河段，单一段将继续保持相对稳定状态，分汊段主流随着来水来沙条件的变化而左右摆动，深槽上提下移，洲滩分割合并，滩槽冲淤交替；武汉至湖口河段，团风段为多汊河道，洲滩冲淤变化较大，如不加以控制，右汊有可能进一步发展，龙坪河段江心洲左汊继续衰退，九江河段人民洲左汊也处于缓慢淤积趋势；湖口以下河段冲刷历时更长，近期河势不会发生重大调整，多分汊型河段受上游河势及来水来沙变化影响，将继续呈主流易于摆动、主支汊呈周期性易位、滩槽移动频繁的演变特点。

2 崩岸与护岸工程现状

2.1 崩岸情况

长江中下游干流河道为冲积平原河流，河岸抗冲性较差，加之水流冲刷力强，河床冲淤变化剧烈频繁，崩岸险情时有发生[3]。由于河道自然调整和三峡及其上游干支流水库运用对来水来沙条件的改变，长江中下游河道将经受长时间、长距离的冲淤变化。近年来局部河段的河势调整有所加剧，新的崩岸险情频繁发生，特别在中游沙市河段、公安河段、石首河段、监利河段、七弓岭弯道段、下游九江河段、官洲河段、嘶马河段等都出现过十分严重的崩岸险情。部分已治理守护岸段又发生新的崩岸险情。这些险情不仅威胁着长江中下游防洪、航运、供水安全和河势稳定，也给沿江基础设施布局特别是长江经济带建设带来严重影响。

据不完全统计，2003～2015年长江中下游干流河道共发生崩岸825处，累计崩岸长度约643.6 km[4]。受河道水位变化、岸坡形态与河岸组成、近岸河床冲刷、护岸工程等因素的影响，河道崩岸特征主要表现为弧形窝崩、条形倒崩、坡面滑挫和枯水平台塌陷等形式。

2.2 护岸工程现状及存在的主要问题

2.2.1 护岸工程现状

新中国成立后，国家高度重视长江中下游干流的河道治理工作。20世纪50、60年代主要是围绕重点堤防和重要城市的防洪要求而开展护岸工程建设；60年代后期至70年代，逐步进行了重点河段的河势控制工程，例如在下荆江河道实施了系统裁弯工程，在下游分汊河道实施了部分堵汊工程；80年代以后主要进行了部分重点河段(如界牌、马鞍山、南京、镇扬等河段)的治理；据不完全统计，至1998年前，长江中下游累计完成护岸长度1 189 km。1998年大洪水后，中央政府投巨资进行防洪工程建设，长江水利委员会组织实施了长江重要堤防隐蔽工程，在全面加高加固中下游干流堤防的同时，对直接危及干流重要堤防安全的崩岸段和少数河势变化剧烈的河段进行了治理，累计护岸总长436 km。2003年三峡水库蓄水运用后，为保障防洪安全，维护河势稳定，2003～2013年中下游干流河道完成治理长度约594 km。此外，为充分发挥长江中下游“黄金水道”的航运功能，自20世纪90年代以来，交通运输部持续开展了中下游航道整治工作，重点对碍航水道崩岸段及洲滩进行了守护。这些治理工程的实施，使长江中下游干流河道得到一定程度的控制，总体上河势向稳定方向发展，但河势稳定程度仍不能完全适应沿江经济快速发展的需求，有些河段的河势变化仍然较为剧烈[5]。

2.2.2 存在的主要问题

河道护岸工程实施后，并非一劳永逸。根据现场调查与资料分析可知，长江中下游河道护岸工程存在的主要问题表现在4个方面：① 护岸工程的耐久性；② 较大冲刷幅度条件下现有护岸工程的稳定性；③ 部分地段护岸工程本身质量；④ 护岸段崩岸风险的控制。

3 崩岸机理及防治措施

3.1 崩岸的影响因素分析

从宏观来说，影响河道崩岸的因素包括自然因素和人为因素。长江中下游干流河道为冲积平原河流，是水流与河床相互作用的产物，在河道平面变形的崩岸区内，水流的动力作用使近岸河床和河岸泥沙发生起动、扬动、输移，而河床边界条件决定了近岸河床抗冲性及约束水流的固有特性[3]。

3.1.1 水流动力条件

(1) 纵向水流作用。河道的纵向水流决定着河流的纵向输沙和河道整体变形的强度。根据长江中下游河道不同河段表面或垂线平均流速分布资料可知，河道平滩以下河槽岸坡的流速一般在高洪水期大于中低水期，主流贴岸段及分汊河道的汇流区主流侧岸段流速大于主流远离的岸段及分汊河道放宽段，冲刷能力与水流输沙能力均较强，由此造成的崩岸强度与规模也较大。

(2) 环流作用。环流对河道崩岸的影响也是一个重要因素。“九曲回肠”的下荆江是长江中下游河道中崩岸最为严重的河段之一。环流与纵向水流一起形成的螺旋流，使弯道凹岸河床发生冲刷，螺旋流底部旋度较大，有利于底部泥沙的横向输移，同时，环流改变悬移质泥沙的输移规律，导致横向输沙不平衡，有利于将凹岸的泥沙更多输送到斜对岸，进而影响河弯发育及演变，所以弯道环流对下荆江蜿蜒型河道演变及崩岸具有显著作用。在城陵矶以下的中下游分汊河道，除了弯曲过度的鹅头形支汊以外，环流对河道崩岸的直接影响相对较小，但环流在泥沙输移与局部河床地貌形态塑造中的作用不可忽视，而且纵向水流与环流共同作用下的河道床面形态的演变会影响河岸稳定。

(3) 回流作用。回流是在一定边界条件下产生的一种次生流。通常回流的作用具有二重性，当纵向水流达到一定强度时，回流能使近岸床面泥沙起动、悬浮，通过与纵向水流的掺混交换，对江岸产生一定的淘刷作用，造成崩岸，从而使已形成的崩窝尺度增大；相反，当纵向水流较弱时，就可能在边界突出的下游近岸部位形成淤积，也可能在已形成的崩窝内产生淤积。

(4) 波浪作用。波浪对岸坡的冲击作用常发生在风吹程较大的岸段或岸滩，其作用是间歇性的，在汛期流量大河面宽遇台风时可能对崩岸产生一定的影响；在枯水期船行波也可能会有一定影响。波浪作用仅在水体表面对岸滩冲击作用较大，一般只引发洗崩。

3.1.2 河床边界条件

(1) 河弯曲率。河弯曲率是河道平面形态的重要指标。对河道崩岸来说，河弯曲率约束纵向水流作用的方向，曲率越大，水流对河岸的顶冲角也越大，水流近岸贴流的岸线越长，相应环流也较强，因而在河床边界条件中河弯曲率对崩岸的影响是非常显著的。

(2) 河床组成。河床泥沙指枯水位以下河槽部分的床沙。河床泥沙组成包括少部分推移质，而主要由悬移质中床沙质堆积组成，集中体现了在水流作用下泥沙运动的特性，是直接反映泥沙运动状态的因素。河道平面变形的强度很大程度上取决于泥沙输移和河床冲淤的强度。

(3) 河岸组成。在二元结构组成的河岸中，上层河漫滩相沉积的细颗粒泥沙，是在悬移质床沙质堆积的基础上属于冲泻质部分的堆积。河漫滩黏性土层的厚薄表达河岸抗冲性的程度。一般来说，黏性土层厚度愈大，河岸抗冲性愈强，崩坍后的土体对原河床掩护并隔开水流冲刷的时间愈长，崩岸速率会相对较弱。下层沙质(或粉沙质)河岸属悬移质中床沙质堆积，是河岸泥沙发生冲淤的主体，实际上与上述河床泥沙密不可分。只有在这部分河床受到冲刷、岸坡变陡后上部河岸才会坍塌，其厚度相对于上层黏性土愈厚，则愈易引发崩岸。

(4) 滩槽高差。这一因素既是在水流动力作用下河道平面变形过程中形成的反映岸坡特征的横断面形态，同时又是影响岸坡稳定性并产生崩岸的因素。显然，滩槽高差愈大，岸坡愈不稳定，愈易引发崩岸。

(5) 河岸地下水活动。包括河岸地下水的来源和河道内水位降落幅度和速率的影响。它是通过岸坡土体力学作用反映对岸坡稳定的影响。这类崩岸有时也与水流前期冲刷有关，表现为汛期冲刷坡脚后，在汛后至枯水期较易引发岸坡失去稳定而产生崩岸。

3.1.3 人为因素

对长江中下游河道崩岸有直接影响的人为因素主要包括上游建库后清水下泄引起河道冲刷加剧、近岸河床采砂、已建和正在兴建的突出建筑物对水流产生复杂流态，以及在近岸江滩上附加荷载等。通常上游建库后，受水库蓄水拦沙的影响，进入坝下游河道的泥沙会明显减少，河床特别是近岸河床冲刷加剧，容易引发崩岸险情。河床近岸受到水流冲刷而产生崩岸，如在这一部位采砂将更易诱发崩岸的发生；由于近岸部位泥沙颗粒较粗，受经济利益驱使，常发生非法采砂现象，经常造成严重崩岸。已建的丁坝、矶头和突出的码头等产生的局部水流结构，不仅可能对建筑物本身构成损坏甚至破坏，而且可能造成上、下游崩岸。在涉水工程施工过程中或工程运行中，近岸江滩突加荷载，包括岸滩附近临时仓库堆积货物，以及临时采集的江砂、临时堆放的弃土等荷载，加之岸边、岸上打桩震动，也容易引发滑坡崩岸。

3.2 崩岸发生机理

崩岸是在重力与水流切应力双重作用下发生的。长江中下游河道的河岸组成基本上为二元结构。上层黏性土层是悬移质中的细颗粒泥沙(大多数情况属于粉质壤土)，具有一定的抗冲性，下层是沉积物中由松散颗粒中细沙组成的河床相，抗冲性较弱。黏性土层在长江水流条件下很难被冲动，而下层粉细砂则非常容易达到起动状态，并随水流发生输移。因此上层黏性土层在崩岸过程中一般不是直接受水流冲刷变形，而是由于下层河床相中的细沙受冲刷后，岸坡变陡失去稳定而滑入水中。崩坍土体在滑动中形成剪切面，往往使黏性土层分裂成大小不等的块体，与滑动体的其他部分一起滑至崩窝的坡脚处。

3.3 不同类型护岸工程的破坏机理

多年来，长江科学院通过水槽试验与理论研究，并结合护岸工程实践经验，研究了不同类型护岸工程的破坏机理。以下以近年针对不同类型水下护脚工程破坏机理开展的研究为例简单介绍[5-6]。

3.3.1 研究内容和试验条件

(1) 研究内容。针对比较有代表性的6种护岸型式(粗颗粒抛石、细颗粒抛石、四面六边体、混凝土铰链排、网模卵石排和钢筋混凝土网架促淤沉箱)，利用概化水槽试验，通过比较有、无护岸工程条件下近岸水流结构特点和河岸变形情况，在相同涨、落水条件下对上述6种护岸工程的调整变化过程与易遭受破坏的部位进行研究，分析不同护岸工程可能出险的内在病理。

试验条件：流量分别为 0.112，0.31 m3/s和 0.45 m3/s，模型水深设计为 0.3～0.45 m (相当于原型12～18 m)，模型断面平均流速不大于 0.395 m/s(相当于原型 2.5 m/s)。试验工况详见表2。

3.3.2 主要试验成果

(1) 不同典型护岸工程在涨、落水过程中的崩塌过程主要表现为：水下坡脚附近局部河床冲刷→局部河岸变陡→坡面护岸工程随河岸变形发生调整变化→涨水期局部滑塌→落水期坡面和护岸工程崩塌加剧。除混凝土铰链排外，其它护岸工程的调整和破坏方式相似，先是坡脚冲刷破坏，其次是坡面中上部单元体下滑，出现空白段后引发冲刷调整，岸坡变陡后出现崩塌现象(图2)。混凝土铰链排的破坏主要表现为排体头部、尾部和前沿受水流冲刷后引起排体悬空或被掀起，从而导致混凝土块之间的铰链断裂或混凝土块被挤碎，最后排体护岸失效(图3)。

表2 试验工况汇总

图2 粗颗粒双层抛石均匀护岸试验照片

图3 混凝土铰链排护岸试验照片

(2) 无论有无护岸工程，流量越大，垂线平均流速越大，各向相应的垂线平均紊动强度越大。护岸工程实施后，坡脚附近垂线平均流速较护岸前都有不同程度地增大。相同各级流量条件下，护岸后近岸最大垂线平均紊动强度各向都较护岸前有所增大。

(3) 护岸工程实施后河岸阻力发生调整，断面流速沿垂线分布形态也略有变化；河岸边界附近水流掺混作用随护岸工程的实施或流量的增大而加强；工程实施后近岸处横断面的紊动动能分布更为密集，整体来看较工程前有所增大。

(4) 各护岸工程的坡脚前沿需加压块石护脚以适应近岸河床的冲深调整，对混凝土铰链排排体的加固工程，在护岸工程上下游两侧需以裹头加以防护，以保持护岸工程的整体稳定。

(5) 总体来看，抛石护岸适应河床变形的能力最强，整体性较弱，钢筋混凝土铰链排整体性较强，但在适应河床变形方面存在不足，钢筋混凝土网架促淤沉箱、网模卵石排和透水四面体的整体性与抗冲性依次介于钢筋混凝土铰链排和抛石之间。

3.4 河道岸坡稳定性评估

自2006年开始，长江科学院与荆州长江河道管理局合作开展荆江河道年度监测与分析研究，初步提出了河道岸坡稳定性评估方法，并应用于荆江河段的河势监测分析和河道安全管理，为中下游崩岸防治和河道治理规划提供了技术支持[7]。

3.4.1 评估分类技术指标

基于长江中下游河道特点、崩岸机理与岸坡稳定性影响分析，河道岸坡稳定性评估考虑的主要因素包括：近岸河床的冲淤变化，有无护岸工程及工程质量、守护范围和运行年限，近岸河床的水下坡度变化，岸坡的地质条件，来水来沙条件等。具体先按各因素对河道岸坡稳定的影响程度赋分，再按加权平均法计算河岸线稳定性综合评估分值，最后按综合评估分值的区间范围划分岸坡稳定风险等级。参考河道行洪安全管理惯例和气象预报提示惯例，将岸坡稳定风险评估分为4个等级：一般、二级设防、一级设防和警戒，对应提示分别为：绿色、蓝色、橙色预警和红色预警岸段。

3.4.2 应用案例

利用荆江监测岸段的地形观测资料及其他有关资料开展分析，以2015年12月31日为评估时点，针对分类等级特征条款赋分标准，计算其综合评估分值，获得2015年度荆江监测岸段的稳定等级。

上荆江72 km监测岸段中，一般岸段(绿色)、二级设防岸段(蓝色)、一级设防岸段(橙色预警)和警戒岸段(红色预警)分别长 28.39，33.32，8.39 km和 1.9 km，分别占总长的 39.4%，46.3%，11.7%和2.6%。下荆江82 km监测岸段中，一般岸段(绿色)、二级设防岸段(蓝色)、一级设防岸段(橙色预警)和警戒岸段(红色预警)分别长29.2，31.805，14.295 km和 6.7 km，分别占总长的 35.6%，38.8%，17.4%和 8.2%。

总之，在荆江154 km的监测岸线中，一般岸段(绿色)长57.59 km、二级设防岸段(蓝色)长65.125 km、一级设防岸段(橙色预警)长22.685 km、警戒岸段(红色预警)长 8.6 km，分别占监测岸线总长的37.4%，42.3%，14.7%和5.6%。从分析结果来看，上荆江的河岸稳定性相对好于下荆江。

4 崩岸治理技术与河道整治

4.1 崩岸治理技术与实践

长江中下游河道两岸边界条件大多为冲积平原二元结构，在承接上游巨大来水量的情况下，水流与河床相互作用，河道演变十分复杂，河道崩岸频繁。崩岸治理是中下游河道治理的一项基本任务。近60多年来，经过不断探索与发展，中下游护岸工程技术在实践中积累了较丰富的经验[8]，也取得了一些技术性突破。在工程型式上，由传统的守点工程，包括矶头、丁坝，改进为平顺型护岸，并形成规范性文件《长江中下游平顺护岸工程设计技术要求(试行)》(2000年)和《长江中下游护岸工程技术要求(试行)》(2003年)，逐步在工程实践中广泛采用。在护岸材料上，20世纪50年代至70年代，采用抛石、沉柴排、柴枕；到80年代至90年代开始采用混凝土铰链排、塑护软体排、枕和模袋混凝土等新材料，如1984～1985年，在武汉河段天兴洲右缘实施了铰链混凝土沉排护岸工程；模袋混凝土护岸较早应用于江西九江彭泽县马湖堤段，随后在九江县永安堤、江新洲堤，上荆江文村夹等先后实施；1996年，在九江长江益公堤东升段采用了四面六边透水框架；20世纪90年代末，在下荆江湖南段的迎流顶冲段实施了混凝土异形块和钢丝石笼护岸；20世纪90年代初开始，系接压载软体排在长江中下游航道整治工程中有所应用；2011年宽缝加筋生态混凝土护坡技术应用于湖北省监利县杨岭子和观音洲段(图4)[9]；2015年网模卵石排护脚工程技术应用于湖南七弓岭弯道段(图5)。[8]同时，对护岸工程的破坏机理护岸效果和施工方法进行了大量的试验研究，揭示了不同类型护岸的破坏机理。

图4 宽缝加钢筋生态混凝土护坡杨岭子工程段

图5 网模卵石排水下护脚工程水下摄像截图

通过60余年长江中下游干流河道崩岸治理的实践，无论是护岸工程的规划、研究、设计及施工，还是运行管理等方面均取得了丰硕成果，积累了丰富经验。

4.2 河道整治技术

4.2.1 河道综合整治技术的归类与概述

(1) 不同河型河道的河势控制技术。长江中下游河道主要有顺直、蜿蜒和分汊等不同河型，并呈现出不同的演变规律，因此河势控制也有所不同。

顺直型河道主要通过工程措施控制适宜河宽与滩槽格局，达到稳定或调整河势的目的。蜿蜒型河道要通过治导线的布置及工程措施控制适宜河宽、河长及弯曲半径，并控制河长与弯曲半径的比值在合理范围内。分汊型河道要通过治导线的布置及节点、江心洲与岸线控制等工程措施控制适宜河宽、河长、弦长及弯曲半径，使其朝有利河势方向发展。

总体而言，工程的布置应以防洪规划、河道治理规划等流域或河道规划为依据，处理好上下游、左右岸的关系，首先考虑抑制河势恶化和保护堤防工程安全，先重点后一般，远近结合，分期实施。

三峡水库蓄水运用以后，受水库拦蓄影响，坝下游来水来沙条件发生明显变化，不同类型河道河床演变随之发生相应调整，河势控制工程要综合考虑防洪安全、河势稳定、航道安全等因素确定。

(2) 重点河段河道综合整治技术。随着国家社会经济建设的发展，河道整治越来越追求综合利用，已经从单一的整治转向包括防洪、河势控制、航道、水资源、水环境、边滩及岸线利用等多目标在内的综合整治。根据整治的目标和任务，长江中下游河道综合整治主要分为以防洪和航道为主的综合整治、以防洪和边滩环境综合治理为主的综合整治以及以河势控制、航道和岸线利用为主的综合整治等不同类型。

图6 下荆江河段2003年以来已实施和已审批工程总平面布置

4.2.2 河势控制工程应用与实践

长江自20世纪50年代以来就开始实施河势控制工程，但由于资金等问题，工程进展缓慢。1998年大洪水后，国家加强了对长江中下游堤防的建设，如1999～2002年实施了马鞍山一期整治工程，1998年以来实施了南京新济洲河段第二阶段整治工程、下荆江重要堤防隐蔽工程等，特别是三峡水库蓄水运用以后，河势控制工程的实施进度进一步加快，如2005年以来实施了一系列下荆江河势控制应急工程，发挥了巨大的社会和经济效益。以下荆江为例，在自1983年以来的30余年间，下荆江河势控制工程完成护岸长度140余km(2003年以来的工程布置见图6)，完成了3处拓卡与削矶，主动调整了两处弯道河势，维持了有利河势、抑制了不利河势，保障了堤防与防洪安全，并为航道稳定与整治创造了有利条件[10-11]。

4.2.3 河道综合整治技术应用与实践

长江中下游于20世纪80年代开始了较全面的重点河段治理，实施了以中游界牌河段、武汉河段龙王庙险段、武汉河段汉口江滩，下游南京河段、澄通河段和镇扬河段等为代表的一系列重点河段综合整治工程，达到了预期的工程效果。下面以界牌、武汉龙王庙和镇扬河段为例作简要介绍。

图7 界牌河段实施的枯水双槽河道整治方案

(1) 界牌河段防洪与航运综合治理工程。进入20世纪80年代后，界牌河段防洪、航运隐患日趋突出，水利与航道部门联合实施了枯水双槽的河道整治方案(两岸平面控制+右边滩的丁坝群守护束窄过渡段的枯水河槽+洲头守护和封堵洲体串沟控制左、右汊分流)，见图7。工程实施后，过渡段深泓摆动范围减小，河势、岸线得以基本控制；航道条件明显改善，基本靠自然水深达到设计航道尺度；新堤夹进流条件不断改善，其分流比逐步增大(1998年37%，2001年56%)，解决了洪湖市工业和居民生活用水的清洁水源问题[12]。

图9 镇扬河段二期整治工程方案

(2) 武汉龙王庙综合整治工程。武汉龙王庙位于长江、汉江交汇处的汉口岸，有“武汉防汛第一险段”之称，历年都是武汉汛期防守的重中之重。长江勘测规划设计研究有限责任公司、长江科学院遵循“扩展口门、改善河势、出险加固、综合整治”的整治原则，研究并提出了龙王庙综合整治方案(图8)。2000年工程实施后，解决了两江交汇口防洪安全的问题，解决了迎流顶冲引起的岸脚淘刷问题，稳定了两江交汇段河势，改善了航运条件，提高了通航标准[13]。

图8 武汉龙王庙险段综合整治方案

总体而言，龙王庙综合整治工程既是一项“御洪工程”，大大地提高了城市堤防的御洪能力；也是一项“社会工程”，工程的实施把防汛险点变成了景点。

(3) 镇扬河段整治工程。镇扬河段是长江下游变化最剧烈的河段之一。河段存在河势不稳，岸、滩崩塌现象频发，分汊段左、右汊交替发展，严重影响两岸经济发展及航道稳定，港池淤积等问题。

自20世纪70，80年代开始，陆续对镇扬河段实施了不同阶段的整治工程。特别是镇扬河段一期、二期整治工程实施后(见图9)，有效遏制了龙门口、和畅洲洲头等江岸的剧烈崩坍和六圩弯道等主流的大幅摆动，河势得以基本控制；改善了防洪、航运条件。和畅洲左汊口门潜坝工程实施后，有效抑制左汊分流比增加的趋势，分流比由工程前2002年的75.8%减小至2011年的 73.8%。总体来看，长江镇扬河段经过多年的护岸和整治工程的实施，其剧烈变化的河势已得到有效控制，对促进地方经济的发展起到了积极作用[14]。

5 结语

长江中下游河道是沿江社会经济发展的重要基础，但河道流经广阔的冲积平原，河岸抗冲性较差，加之水流冲刷力强，河床冲淤变化剧烈频繁，崩岸险情时有发生，严重影响防洪安全、航道畅通以及两岸涉水工程的正常运行等。而沿江持续发展的社会经济及生态文明建设对长江中下游河道治理不断提出新的更高要求，加之人类活动的干扰对河道的水沙运动与演变带来新的影响，新形势下的河道治理难度将更大[15]。因此，有必要在总结长江中下游崩岸治理与河道整治研究、工程应用与效果及经验的基础上，围绕国家治水治江新理念、新要求，通过多学科交叉、多种方法与技术手段联合，研究新时期长江中下游河道治理中的关键技术问题，充分发挥科学技术在河道治理中的支撑作用。具体如下。

(1) 天然河道断面形态、边界条件及河床河岸组成非常复杂，崩岸的发生是多种因素综合作用的结果，目前对崩岸进行精确预测仍存在较大困难，需进一步加强崩岸机理研究及高新技术在崩岸预测预报中的应用，逐步建立并完善河道崩岸预警系统。

(2) 随着三峡及上游控制性水库的陆续运用与水土保持工程的不断实施，进入长江中下游河道的水沙条件发生较大改变，中下游河道将遭受长时段、大范围冲刷，局部河势会持续调整，部分已实施的护岸工程将可能难以适应近岸河床的累积性冲刷而威胁到工程安全[16]。因此，一方面需加强河道河势监测，完善河岸稳定性评估研究，并对高风险岸段及时采取治理措施；另一方面，未来中下游河道整治必须在充分认识并掌握河道特性和演变趋势的基础上进行，合理选择实施时机，更好地达到预期目标[17]。

(3) 生态文明建设已上升到国家发展战略高度，成为河道整治中重要的考量指标，未来长江中下游河道整治需与河流生态发展与保护相结合，进行河道的生态整治工程实践。

(4) 河道整治技术作为较为传统的工程技术，还应与时俱进，充分吸收飞速发展的各类先进科技，融合多种思维和创新手段，积极开发河道治理的新材料、新技术和新方法，发挥科学技术在新时期长江中下游河道治理中的关键支撑作用。

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