河道中次生流很多，各种次生流的尺度和强度也不相同。本节主要就两种尺度较大的次生流——弯道环流和竖轴回流对崩岸的作用来进行分析。

（1）弯道环流对崩岸的影响。

在河弯半径较小、曲率较大的河道中弯道环流对河床冲淤的作用比较显著。水流在弯道中急剧转向时，由于离心力的惯性作用，遇到凹岸边界时其动能在岸壁处会转化为位能，水位有一定的升高，在横比降的作用下产生横向环流，与纵向水流一起构成纵轴螺旋流，即弯道环流。同时，由于水流的顶冲作用，在岸壁壅高的水面以下存在一个理论上的“滞点（x）”，“滞点” 以上形成一个与上述横向环流反向的旋涡，在局部岸段范围内构成面流方向指向凸岸的小螺旋流。图5-4为下荆江来家铺河段1964 年实测的环流分布图［65］。由图可见，在荆131（左岸为凹岸）、来17断面和来19（右岸为凹岸） 断面上，除了弯道螺旋流为主的环流之外，在凹岸的上部还有一个尺度较小的流向相反的螺旋流。这一实测的环流分布图，证明了弯道中存在尺度一大一小、方向相反的主环流结构。显然，尺度较大的弯道环流在水流中占主导地位，它以较大的能量将含沙量较小的水体带至凹岸而将含沙量较大的凹岸底部水流带向凸岸下游，由此构成凹岸由中细沙组成的河床不断冲深，近岸岸坡不断变陡而发生崩岸；而尺度较小的凹岸上部的螺旋流，仅在距离较短的范围内形成螺旋流，与流速较大的表层纵向水流一起，形成的旋度并不大，对凹岸的冲刷作用仅发生在河岸二元结构上部黏性土层，而该部位河岸抗冲性较强，因而对河岸冲刷变形的作用并不大。所以，只有尺度较大的弯道螺旋流对崩岸作用是显著的。这就是弯道环流对崩岸影响的机理。

图5-4　来家铺河段环流分布图（1964年8月测）

（a）荆131断面；（b）来17断面；（c）来19断面

有关研究表明，从平面上看弯道环流最大强度一般位于河弯的顶点部位和靠近顶点的弯道下部［66］，这就决定了处于发展中的河弯具有向下游蠕动的规律，弯顶附近和偏下游的部位就是崩岸强度最大的部位。

（2）竖轴回流对崩岸的影响。

当河道中纵向水流在平面上遇到障碍，如河岸突出的自然边界或人工建筑物，便在其上下游侧形成竖轴回流。它的形成往往还派生其他流态，所以局部水流结构异常复杂。现以非淹没丁坝的水流结构为例（图5-5）。当水流遇到丁坝的阻碍时，在丁坝上游面形成第一个竖轴回流（A） 和相应的“滞点”（x）。同时，由于水流遇到丁坝的阻滞，动能变为位能，靠坝处水面抬高，在水面以下和床面以上某处各形成一个“滞点”（x1和x2），x2以下为下降水流，构成底部旋涡。靠近坝头的底部漩涡，与纵向水流一起形成绕坝头底部螺旋流，这是造成坝头河床局部冲刷的原因；x1以上水流上升，形成一个方向相反的漩涡，也与纵向水流的表流层一起构成绕坝表层螺旋流，只是由于表层漩涡较弱而纵向水流表层流速较大，加之绕坝水流的分离流态复杂，所以绕坝表层水流沿纵轴的螺旋性并不显著。另一方面，绕坝水流在通过坝头后即发生分离，在交界面处产生一系列漩涡不断掺混，将主流动量传递到坝下游侧水体，于是形成坝下游较大尺度的竖轴回流（B）。当丁坝坝头为垂直时，纵向绕流表层流速大，惯性大，扩散角较小，而底层流速小，惯性小，扩散角较大，因而坝头以下主流与回流（B）之间的分离面不是铅直的而是一个不稳定的斜面。在这个斜向面上形成的一系列的漩涡不断上升到水面就是阵发性的“泡漩”，构成表层分离线以内的“泡区”。这类大尺度泡漩加剧坝头下游局部冲刷，促进冲刷坑的进一步发展。当丁坝坝头为斜坡时，底层分离线外移，绕坝的表层流和底层流的扩散角可能比较接近，甚至近于重合，从而减弱泡的发生，这样就可能减轻坝头的局部冲刷。这就是将丁坝坝头设计为斜坡，坡度平缓一些比坡度较陡的丁坝可减少局部冲刷深度的机理。

在分析丁坝局部水流结构的基础上，我们来进一步分析竖轴回流对于崩岸的影响。竖轴回流（A） 构成对崩岸的影响，表现在平面上河岸受回流（A） 近岸流速的作用，同时还有坝上游侧靠近岸的下降水流形成的横轴旋涡的作用，共同构成对坝上游侧近岸河床的冲刷，使得在一些丁坝上游坝根处发生坍塌。有的丁坝发生水流自上游侧冲刷坝根“抄后路”的破坏现象，就是这一竖轴回流作用的结果［57］。图5-6为老海坝九龙港12号丁坝在施工前原为突出岸边的土嘴，长为100m，为了利用土嘴挑流，沉排4块，面积达1900m2，抛石5000m3；修丁坝时又在坝基沉排3600m2，接着抛石10000m3，由于水深大坝体出水面仅6m长，坡脚伸出则达80m，由于上游强大回流掏刷丁坝上腮和坝根河床，终于发生了严重“抄后路”现象。(www.daowen.com)

图5-5　丁坝水流结构示意图

（a）平面图；（b）立面图

图5-6　老海坝12 号丁坝出险过程图

（图中括号内数字系施工年份）

竖轴回流（B）性质不一样，它具有两重性。一般来说，由于受到丁坝的掩护作用，靠交界面水流掺混生成一系列漩涡，动量传递构成的回流一般强度较弱，在坝下游常发生淤积现象，这就是长江口大间距的长丁坝往往产生淤积并且能造成一定宽度滩地的原因。然而，在长江中下游水深流急处的丁坝或矶头，坝下游的竖轴回流近岸流速大，常造成坝下游更加强烈的崩岸并形成尺度较大的崩窝。图5-7为老海坝1号丁坝下游侧河岸因回流冲刷，对坝体造成强烈的破坏，几乎自下游将坝根崩穿，后经大力抢护才化险为夷［67］。

图5-7　老海坝1 号丁坝出险过程图

（图中括号内数字系施工年份）