洞庭湖区河道崩岸治理实践与经验

徐 悦 廖小红 黎昔春

（湖南省水利水电勘测设计研究总院 长沙市 410007）

1 概述

洞庭湖南汇湘水、资水、沅水、澧水四水，北纳长江松滋口、太平口、藕池口、调弦口四口水系，东有汩罗江、新墙河等河流入，河流总长1 505 km。洞庭湖区水系图见图1。

由于部分河段弯曲多、宽窄变化大，水流条件差异较大，致使堤脚迎流当冲、崩岸严重，危及堤防安全。历史上解决这些问题一般采用建设矶头的方式，据洞庭湖二期治理开始前的1992年资料统计，湖南省洞庭湖区共有矶头934处、占用岸线长度142.145 km，其中分布较多的河流有藕池河578处、湘水116处、澧水和南洞庭湖各52处。由于矶头建设各自为政，缺乏规划，造成局部河段水流形态更加紊乱，加剧河道淘刷，河势不稳定，结果得不偿失。

矶头作为一种河道整治建筑物，主要通过改变水流形态调整、稳定河槽，以满足防洪、航运、引水等要求。按照矶头对水流的影响程度，可分为长矶头和短矶头两种。

矶头长度 L＞1/3×B×cosα，能将主流挑向对岸的矶头，称为长矶头；

矶头长度 L＜1/3×B×cosα，只能引起局部水流横向缩窄而不影响对岸的矶头，称为短矶头。

图1 洞庭湖区水系图

式中B——稳定河宽；

ɑ——矶头轴线与水流方向的夹角。

分析研究产生上述情况的原因，主要是由于大家对矶头挑流的原理缺乏科学认识，其实矶头建成后，看似把河道主流挑流到对岸，保护了本岸，其实只把主流的表面水流挑到对岸顺势而下，而忽视了主流下的潜流受到对岸的抵触后，反射直逼矶头本岸下游方向淘空河岸，形成新的崩塌现象。此时，再新设的矶头护岸，如此周而复始地增加河道矶头，使得河道水流产生环流，螺旋式地在河槽内翻滚下泄，后果十分严重。矶头的存在既减少河道过流断面，影响河道行洪，又进一步使水流流态混乱，加剧河岸冲刷，危及堤防安全。在原国家计划委员会批复的《湖南省洞庭湖区1994-2000年防洪治涝规划 (近期治理第二期工程)》和《洞庭湖区综合治理近期规划》的河道整治项目中，均有拆除矶头的工程规划。（如图2所示）。

图2 矶头的类型

2 矶头拆除后的护坡护岸形式

按上述标准判断，藕池河有117处、草尾河有18处矶头为长矶头，在1996年开始实施的洞庭湖二期治理3个单项工程中采取矶头拆除改护坡方式进行治理，并率先在湖南省河道治理中引进了雷诺护垫。两河矶头拆除改护坡的形式主要有两种。

（1）对于河岸边坡较陡或有钉螺分布的河段，拆除矶头后采用光面护砌。治理方案为：疏挖清除矶头土石方至设计枯水位，在设计枯水位（多年平均最低水位）加0.5 m以下部分采用抛石护脚，设计枯水位加0.5 m以上至河滩（或堤脚）采用混凝土或浆砌石护坡，护坡坡比为1∶2.5。本护坡护岸形式为洞庭湖区传统的形式，在洞庭湖区得到广泛地应用，施工方便、简单，地方施工人员施工经验丰富。采用本形式的草尾河典型矶头拆除改护坡设计见图3。

（2）对于河岸边坡较缓且没有钉螺分布的河段，拆除矶头后采用抛石护脚结合雷诺护垫护砌。治理方案为：疏挖清除矶头土石方至设计枯水位，在设计枯水位（多年平均最低水位）加0.5 m以下部分采用抛石护脚，设计枯水位加0.5 m以上至河滩 （或堤脚）采用雷诺护垫。雷诺护垫作为一种生态护坡技术，其结构具有整体性、柔性等诸多优点，主要应用于防止堤坡、岸坡坡面冲刷和河（渠）床底、坡脚等淘刷防护。采用本形式的草尾河典型矶头拆除改护坡设计见图4。

图3 草尾河典型矶头拆除改护坡设计图（混凝土或浆砌石护坡）

图4 草尾河典型矶头拆除改护坡设计图（雷诺护垫护坡）

3 实施效果

洞庭湖区矶头拆除改护坡工程的实施产生了良好的效果。经现场调查和工程实施前后水文资料对比分析，工程效果主要体现在以下几个方面：

（1）洞庭湖二期治理项目实施前，草尾河、注滋口河沿河两岸矶头建设和河道崩岸形成恶性循环，矶头越建越多，致使河道水流流态紊乱。矶头拆除改护坡后，河道更加顺直，水流条件明显改善，原来出现崩岸的现象得到了有效的控制。据现场调查，草尾河矶头拆除改护坡后，河道岸线顺直，水流流态明显改善，局部河段回流漩涡大大减少，河道崩岸现象明显减少，河势控制和防洪保安效益明显。

（2）洞庭湖二期治理项目实施前，草尾河、注滋口河沿河两岸矶头阻水严重，草尾河、注滋口矶头拆除改护坡后，行洪条件顺畅，过流面积增加，使两河道同流量下水位降低、同水位下流量加大。据实测水文资料分析，在藕池东支管家铺站流量3 500 m3/s条件下，注滋口水位降低（0.05～0.11）m、北景港水位降低（0.16～0.33）m、江波渡水位降低（0.25～0.49m）、管家铺水位降低（0.20～0.41）m；在草尾河草尾站流量3 000 m3/s条件下，黄茅洲水位降低（0.06～0.11）m、草尾水位降低（0.09～0.20）m。上述水位的降低虽然是矶头拆除、河道冲刷和岸坡整治、河道疏浚等多方面因素综合影响的结果，但矶头拆除产生了重要的影响。水位降低效果明显，减轻了沿河及相邻地区的防洪负担。

（3）草尾河、注滋口个别矶头拆除改护坡后矶头下游崩岸仍然发生（如草尾河草尾镇河段右岸的原48号矶头），严重危及大堤的防洪保安。究其原因，是因为本河段为窄深式河槽，基于施工条件的考虑，原设计和施工时只清除了设计枯水位以上的土石方，设计枯水位以下的只进行了抛石护脚，深水区的水流流态基本没有改变，致使原矶头下游继续冲刷，从而引起垮坡、崩岸等。该险情在共双茶垸堤防加固项目中得到了处理，具体措施为抛石护脚等。

4 结论与建议

由于历史的原因，洞庭湖区采用的主要河势控制工程为矶头。最多时期湖南省洞庭湖区共有矶头934处，主要分布在藕池河、湘水、澧水和南洞庭湖（草尾河）。按照矶头对水流的影响程度分为长矶头和短矶头两种，其中长矶头约占1/3左右。由于长矶头侵占河道过洪断面以及对水流流态的调节作用，致使洞庭湖区河流崩岸现象出现频繁。为了改善河道的行洪条件，保证洞庭湖区堤防的安全，对长矶头进行拆除是非常必要的。

洞庭湖区长矶头拆除改护坡工程与堤防工程关系密切，大多为堤防工程建设的重要组成部分，所以其工程布置必须与堤防工程的布置有机结合。主要工程布置形式为：设计枯水位加0.5 m以上的土石方进行清除并护坡，护坡形式为浆砌石、混凝土和雷诺护垫，设计枯水位加0.5 m以下采用抛石护脚。

长矶头拆除改护坡工程的实施，能改善河道的水流流态、扩大河道的行洪断面，从而能加大河道的行洪能力、减少崩岸现象的发生，为洞庭湖区的防洪保安起到了不可或缺的作用。由于长矶头水下部分清除不彻底，长矶头下游冲刷和崩岸现象仍时有发生，危及局部堤段的防洪保安。

目前洞庭湖区已经实施长矶头拆除改护坡的项目主要集中在南洞庭湖的草尾河和藕池河东支注滋口河，而已列入《湖南省洞庭湖区1994-2000年防洪治涝规划（近期治理第二期工程）》和《洞庭湖区综合治理近期规划》的同类项目大多没有实施。建议在总结已实施长矶头拆除改护坡经验的基础上，加快规划项目的前期工作，以利规划项目的尽快实施、尽早收益。

[1]湖南省水利水电勘测设计院,湖南省洞庭湖水利工程管理局.湖南省洞庭湖区1994-2000年防洪治涝规划[R].1993.

[2]黄昌林.洞庭湖防洪治涝方略与实践[M].长沙：湖南科学技术出版社，2016.

[3]湖南省水利水电勘测设计院.南洞庭湖洪道近期整治工程初步设计[R].1997.

[4]湖南省水利水电勘测设计院.藕池河系洪道近期整治工程初步设计[R].1997.

[5]林继镛.水工建筑物（第5版）[M].北京：中国水利水电出版社，2009.