长江四房湾险段综合治理成效分析

(鄂州市河道堤防管理处, 湖北 鄂州 436000)

四房湾险段是鄂州市最为重要的险工险段之一，也是河道治理湖北省的重要险工险段。该险段位于长江中游右岸鄂州市昌大堤下段，对岸即新淤洲，距黄石市区约4 km，下起刘家渡，上至袁家大户，相应堤防桩号67+800～70+300，全长 2.5 km，详见图1。该段地质条件较差，为典型的二元地质结构，表层壤土覆盖层厚度仅4～7 m，下卧砂层厚度超过40 m，渗透性极强。新淤洲右汊受戴家洲河道变化影响及入汊水流冲刷右岸岸坡的影响，使凹岸滩岸逐年崩塌后退。该险段堤防曾被迫退挽8次(1921～1949年退挽7次，新中国成立后1951年退挽1次)、溃口3次(1924年、1931年溃决2次，新中国成立后于1954年溃决1次)，使四房湾原“一”字形的堤线变成了现在的半月形。新淤洲右汊下游段河底最低处高程曾达-4.2 m，外滩最窄处不足10 m，逼近堤身，有使堤防崩溃的危险，严重威胁堤防安全。

图1 四房湾险段平面位置

崩岸及其防治是河道开发与治理领域中十分重要的问题。自20世纪60年代以来，特别是1998年大洪水后，许多学者对此进行了相关研究。20世纪60年代初，唐日长等根据河道实测资料，分析了影响下荆江蜿蜒型河道崩坍强度的主要因素[1]；20世纪80年代，余文畴等对“口袋型”大崩窝进行了研究[2]，根据实测资料描述了该类型崩窝形成的过程；20世纪90年代，王家云和王永将崩岸的主要影响因素归纳为水流的冲刷作用，其次是河岸地质条件及高低水位的突变产生的外渗压力[3-4]；毛昶熙和陈祖煜等主要从土力学角度对崩岸进行了研究[5-6]。

四房湾险段的防洪安全直接关系到黄石电厂、华新水泥厂等数百家大中型企业、武黄高速等交通命脉的安全，关系到昌大堤保护范围内工农业经济发展和人民安居乐业，甚至鄂州、黄石两市人民的生命财产安全。本文研究了其形成过程、治理措施及治理成败经验，指出了目前仍存在的问题，并给出了相关建议。

1 新淤洲河段历史演变

四房湾险段对岸即新淤洲，新淤洲位于戴家洲出口处的右缘，所处戴家洲河段位于大冶褶皱束隆起带，受其构造控制的影响，在历史上河道未出现大幅变迁，全新世以来长江中下游略有右移，受其影响河道也略向右摆。现今的新淤洲形成于清中叶后期，据清中《长江图说》记载，在廻风矶以西的弹子夹上至浠水口间已有赵家洲、戴家洲、笔架洲和新於洲存在，清光绪后赵家洲下移与戴家洲相连，笔架洲沦没，新淤洲靠岸成为边滩，几百年来变化不大，该段河道基本上演变成现在的微弯分汊形河段。

2 险段形成

四房湾险段位于新淤洲右汊右岸，新淤洲处在戴家洲河段出口右缘，河道在此展宽后泥沙冲淤堆积成新淤洲，受上游节点控制，长江戴家洲河段在此由东西走向拐弯为南北走向。由于江中新淤洲分流作用，江水自新淤洲洲头进入右汊后直射大堤，淘刷滩岸，在水流长期作用下，河岸在平面上和垂面上均成弧形土体向下崩挫，滩岸不断崩退而发展成为67+800～70+000全长 2.2 km的弯曲河段。随着水流的不断冲刷，滩岸不断崩退，曲率半径不断增大，弯顶逐渐下移，河床在68+200附近曾出现-4.2 m的深泓。加之该河段右岸(凹岸)地质条件较差，为典型的双层地基结构，上层壤土覆盖层厚度仅4～7 m，其下粉细砂层出露高度较高、抗冲能力较差、透水性强，每遇汛期高洪水位堤内散浸、管涌等险情频发，使四房湾险段曾3次溃堤。每逢枯水季节，堤内地下水位一般高于外江水位5 m以上，大量的地下水外渗，加剧滩岸崩塌，使新淤洲右汊凹岸不断南移，1911～1951年崩退650 m，平均年崩退15 m左右，迫使该险段于民国时期1911～1949江堤被挽退7次，1951年又挽退一次，原为直线堤，现挽退为半月形、滩岸最窄处仅10 m。四房湾险段发生崩岸与河湾的凸凹，河势水流冲涮淤积演变的规律以及河岸的地质结构有关，二房湾、四房湾原为新淤洲头尾对岸的两处险段，随着逐年右岸滩岸崩退不断扩大，而使二房湾、四房湾发展合并成为现在的四房湾险段。

3 险段治理

历史资料记载，民国期间，尤其江汉工程局组建后，对四房湾险段十分关注并治理，但基本未见成效，甚至是节节败退：自1911～1949年，38a间退挽达7次之多。

新中国成立后1951～1974年期间，对四房湾险段采取了护岸及多次抛石固脚等治理措施，仍在发展的崩岸险情未能得到有效控制。为有效扼制险情，本着不缩小长江行洪断面的原则，堵汊强干、利用长江汛期洪水含沙量大于枯水期的特点，在新淤洲右汊出口段修筑横坝，减小流速，使江水挟带的泥沙在汊道中自然落淤，达到固脚保滩的目的[7]。1974年在新淤洲右汊出口段新淤洲洲尾，修筑了一道顶部高程20 m、面宽4 m的横堤，当年汛期即被洪水卷走；1975年冬又在原址垒一座石坝，坝长100 m，宽4 m，高程12 m，共抛石约20 000 m3，取得成功；1978年又将石坝加高至14 m，面宽4～6 m，坝长110 m，共用石方2 900 m3。据1978年实测，河道底部高程已从-4.2 m上升到 3.6 m,4 a升高 7.8 m。四房险段锁坝落淤典型断面见图2。

图2 四房险段锁坝落淤典型断面(68+110)

四房湾为崩岸险情的多发段，由于锁坝建成后缺乏资金，未能系统治理，锁坝下游67+600～67+813段，每遇汛期高水位受江水冲刷淘岸，崩岸时有发生。1998年8月10日当外江水位 24.41 m 时，通过对锁坝上下游进行水下测量，发现距堤外脚45 m处已形成长超100 m、宽30 m、深3 m的冲坑。该段在1996年7月5日外江水位 19.52 m时曾形成长150 m的崩岸，当时曾抛石固基控制险情，此处再次出现崩岸险情，严重危急到堤防安全。

1998～2004年对四房湾险段崩岸进行了系统治理：锁坝上游枯水位以下抛石固脚，锁坝及锁坝下游段抛石；右岸侧锁坝加高到17 m，坝下长约200 m区域进行抛石填坑护底，平均厚度1 m，在锁坝下游段长约200 m修筑了宽约7 m枯水平台。锁坝上、下游枯水位以上削坡砌坦，岸坡坡比1∶3～1∶5，块石厚 0.3 m，碎石垫层厚 0.1 m，砂垫层厚 0.1 m，护砌高程 23.0 m，滩顶干砌石便道宽4 m，厚40 cm，其内侧为浆砌石截流沟，深1 m，上口宽 2.5 m，下口宽 0.5 m。完成护岸1 550 m，抛石 7.38万m3，投资约700万元，建国以来，四房湾险段累计抛石25.96万m3、累计投资1 046万元。基本扼制了崩岸险情的发生，详见表1。

表1 建国以来四房湾险段崩岸治理情况统计

注：1.累计抛石 259 567.17 m3，其中锁坝抛石 97 864.4 m3；1998年后护岸1 550 m，抛石 73 807.17 m3； 2.累计投资1 046万元，其中1998年后投资696万元。

4 险段堤防98险情分析

4.1 险情概述

1998年我国长江发生流域性的特大洪水，江河瀑长，洪峰叠起，昌大堤在洪水长时期浸泡和水流的持续冲击下，险象环生。四房湾险段共发生险情47处，占昌大堤险情的45%，重大险情9处，占昌大堤重大险情(非人为因素)的90%。

四房湾段长1.6 km(桩号67+200～68+800)，共发生险情35次，险情主要为散浸、管涌、崩岸等，该段险情有以下特点：

(1) 险情出现早、结束晚，历时时间长。1998年7月1日，外江水位 22.71 m，桩号67+200和67+300处首先发现散浸；最后一次险情发生在9月2日，当外江水位 23.95 m时，桩号69+900平台脚发生散浸，总共持续时间63 d。

(2) 该段险情以散浸为主，散浸占本险情的77.1%，且具有多发性，例如：桩号67+300内平台脚在7月1日、8月3日、8月8日先后发生过3次散浸；又如桩号67+900～68+400于8月20日平台脚发生大面积散浸之前，从7月2日到8月2日曾先后发生了15次散浸。

(3) 频繁发生散浸的部位大多为历年来出险的地段。据统计，1996年四房湾曾发生过26处散浸，1998年在上述26处发生散浸地段有23处复发。

(4) 散浸与管涌两类险情密切相关，散浸促发管涌，管涌引起散浸。从8月2日到8月20日，在外江水位 24.13～24.43 m，四房湾曾发生过7处(11个)管涌，但其规模较小，管涌直径为4～15 cm，发生位置距平台脚2～10 m，高程为18～19 m，且这7处管涌都先后多次发生过散浸险情。如桩号68+100于8月14日外江水位 24.13 m，距平台脚5 m处高程18.5 m，发生管涌点6个。此桩号发生管涌的位置于7月3日、4日、29日曾3次发生集中散浸，这是散浸促发管涌，充分说明大堤在外江高水位的长期浸泡和持续的渗压作用下，土壤含水量增高，长期处于饱和状态，土的物理力学性质恶化，从散浸型向管涌型转化，险情不断恶化。

二房湾段长 1.2 km(桩号68+800～70+000)，发生过10次散浸，长度110 m，两次脱坡。散浸最早在7月21日外江水位 22.5 m，桩号69+560～69+580平台脚，最后一次散浸发生在8月7日外江水位 24.35 m，桩号69+140～69+230，长度90 m的平台脚先后发生过5次散浸，其他5次散浸在1996年均发生过散浸险情，且60%都在外江水位大于24 m时发生。两次脱坡桩号69+530～69+600都因平台坡陡、土质松散加之暴雨而发生。

4.2 原因分析

四房湾险段险情的发生，以散浸最为频繁。在1998年特大洪水冲击下，四房湾险段共发生险情47处，占昌大堤总险情的45%，散浸最为频繁共37处，长1 986 m，占昌大堤总险情的35%。

散浸实际上是堤身浸润的出逸点，该点大多出现在堤内坡平台脚或堤脚处。当堤身浸润线的出逸比降大于土体的临界比降时便会产生管涌，昌大堤产生管涌往往是由散浸引发的，一般出现在平台脚处且大多数规模不大，严重程度较低。从险情发生时间位置、严重程度分析可知，散浸和管涌主要与地质结构、渗流稳定及渗透变形有关，直接影响堤身渗透稳定的因素是堤身土质较差，岩性混杂、结构松散、孔隙比高、渗透系数大、堤身矮小、内坡平台宽度、高程不够等。脱坡、脓胞等其他险情均直接与堤身土质有关。四房湾发生的崩岸与河湾的凸凹、河势水流冲刷淤积演变的规律及河岸的地质结构有关。

4.3 堤防除险加固

1998～2004年，国家投巨资对堤防进行除险加固，采取了堤身加高培厚、锥探灌浆、堤内填塘固基修筑内外平台及水平压渗平台、堤外护坡等综合治理措施。

整险加固后，现堤顶面宽均达到设计宽度8 m，堤顶为混凝土路面，面宽为 4.5 m，两边为混凝土路肩，堤顶高程 27.60～27.80 m，堤内、外坡坡比均为1∶3，堤高5 m。外坡高程 26.40 m以上为草皮护坡，26.40 m以下为浆砌石护坡；内坡草皮护坡。堤内外均建有压渗平台，堤外压渗平台宽50 m，高程27.6 m，堤内平台30 m，67+300～69+900堤内建有三级水平压渗平台，总宽150 m，第一级宽30 m，高程 24.00～23.50 m，第二级宽20 m，高程22～21.5 m，第三级宽100 m，高程21～20 m，各级边坡1∶4。地勘显示，该段堤身填土以壤土、砂壤土为主，含少量杂填土、粉砂，上部杂填土呈松散状，下部呈稍密状，渗透系数K=3.85×10-5～8.965×10-5cm/s，透水性较弱，堤身状况较好。加固后的堤防达到国家2级堤防标准。

5 河道治理后河床变化

四房湾的治理早在民国21年(1932年)即有修建护坡和抛石护岸的记录。民国27年(1938年)以后，当时的江汉工程局前后经过近20 a的治理，采用柳矶护岸，均未长期奏效。新中国成立后1950～1974年期间，投入大量资金抛石固脚、平顺护岸等措施，但崩岸仍在发展，险情未彻底根治。

1974年在四房湾下游新淤洲尾修建了一座土坝，当年被洪水冲毁，1975年又筑一道垒石锁坝(坝顶高程10 m，坝长217 m)固脚保滩。1978年经水下测量，锁坝上游险段河床淤高8 m，由原-4.0 m淤高至 4.0 m，险段得以缓解。

1980年后落淤变缓，上游口门已淤至14～18 m高程，中间段在2～6 m高程之间循环，下游段(坝前段)自坝首淤积与坝顶基本齐平，由坝首向上游沿伸、高程渐低与中间段相连，落淤达到平衡后基本稳定。坝下段建坝初期坝尾(左岸)段冲刷较明显，由5 m高程冲至1 m高程；上游淤积平衡后，自1990年坝下逐步淤积，至1997年形成坝下与坝上段相连接的心滩，坝两头则形成相应的深坑，在1998年大汛中右岸冲刷约3 000 m2深坑。经1998～2003年护岸、抛石固脚护底等整治措施后，锁坝下游右岸现形成了宽约70 m、长约200 m与锁坝齐平、高程约15 m的边滩。而新淤洲洲尾崩退超过100 m，逼近锁坝，左岸锁坝下游发生冲刷，并形成了宽约20 m、长约70 m的冲坑。坝上段至2011年最低处淤高至4.6 m，到2014年最低处淤高至7.9 m。中间段左岸淤积明显，进口段洲头与右岸相连并形成长约1 000 m，宽近400 m边滩，冬季断流时间由1958年的3个月变为6个月，锁坝建成后淤积总量超 100万m3，新淤洲右汊右岸崩岸险情得到有效控制。

6 险段综合治理成效分析

新中国成立后至2015年，特别是1998年特大洪水后国家投入巨资对堤防进行除险加固，对崩岸进行治理，先后采取了堤身加高培厚、锥探灌浆、堤内填塘固基、水平压渗、修筑内外平台、护坡护岸、锁坝落淤等一系列综合治理措施。治理后的新淤洲汊道岸坡稳定，基本扼制住了河岸崩塌的危害，加固后的堤防达到了国家2级堤防标准，治理后的四房湾险段经过十几年的运行和2016年的洪水检验，汛期无一险情发生，治理达到了预期成效。

昌大堤整险加固工程建设全面提高了鄂州市防洪体系的安全性，避免洪水泛滥，减少水土流失，还形成沿江绿化带，保障了黄石、鄂州两市人民生命财产和1.33万hm2耕地的安全，保护了花湖、黄石港两个经济技术开发区，对稳定社会局面、改善区域投资环境、促进地区经济持续稳定发展起到积极作用。

7 存在的问题及建议

四房湾险段经98大洪水后的系统治理，治理成效显著，但经过十几年的运行还存在如下问题：①锁坝上游出现5处冬季堤内地下水外渗，渗水高程17 m以下，渗透点位置护岸塌陷，塌陷面积共计200 m2；②堤基渗透问题仍然存在；③锁坝位于新淤洲侧洲尾冲涮严重，危及锁坝安全；④险段堤内30 m外压渗平台因建房等破坏严重；⑤重建设轻管理，未落实护岸工程维修资金计划；⑥缺乏有效的管理措施，管理人员结构不合理。

针对上述问题，提出以下建议：①对险段堤防实施防渗墙工程措施，彻底解决堤基渗透问题；②对锁坝位于新淤洲侧洲尾冲涮段进行守护，确保锁坝安全；③落实护岸工程维修资金，将维修资金列入年度管理维护经费计划；④调整管理人员结构，加大执法力度，确保堤防安全。

[1] 唐日长，贡炳生，周正海，等.荆江大堤护岸工程初步分析研究[C]∥湖北省水利学会第一次年会论文选编. 武汉，1962.

[2] 余文畴、曾静贤，长江护岸丁坝局部冲刷和防护研究[C]∥第二届中日河工坝工会议论文集(中方分册).东京，1985.

[3] 王家云，董光琳.安徽省长江护岸工程损坏及崩岸原因分析[J].水利管理技术，1998(1)：62-64.

[4] 王永.长江安徽段崩岸原因及治理措施分析[J].人民长江，1999(10)：19-20.

[5] 毛昶熙，段祥宝，毛佩郁.江河大堤防洪现状与渗流防冲调研[J].人民黄河，1998(4)：29-31.

[6] 陈祖煜，孙玉生.长江堤防崩岸机理和工程措施探讨[J].中国水利，2000(2)：28-29.

[7] 沈之平，乔伟，杨光荣.长江世业洲汊道河势控制工程河工模型试验研究[J].水利水电快报，2016(10)：37-41.