众所周知，荆江河段是长江中下游河道治理的重点河段之一，江湖关系复杂，荆江大堤护岸加固、系统裁弯及其河势控制、葛洲坝枢纽兴建等对荆江河段的河床演变都产生影响，近几年来又受到三峡工程兴建“清水下泄” 的影响。对荆江河段近期河道崩岸进行分析并对崩岸作预估预测，无疑在工程实践和学术发展方面都有很大作用和现实意义。

5.7.1.1　荆江河段近期演变特征

对河道的崩岸进行预测首先必须对河床演变特别是近期演变进行分析，这是一项基础性工作。

自20世纪90年代以来，由于受来水来沙条件变化的影响，荆江河床普遍发生了冲刷。尽管荆江河道平面形态总体没有大的改变，但局部河段河势出现了一定程度的调整，部分河段，如三八滩汊道、石首河弯和乌龟洲汊道等的变化仍较剧烈，主要表现在长顺直过渡段主流线摆动频繁、河床冲深、洲滩有冲有淤、汊道易位、水流顶冲点上提或下移等，造成河道崩岸频繁发生。随着近期护岸工程的逐步实施，基本上抑制了近岸河床的横向发展（荆江河段河势及护岸工程分布见图5-26）。以下是荆江河段几个重要河弯近期演变情况。

（1）沙市河弯。

沙市河弯由太平口长顺直过渡段、三八滩和金城洲两个微弯分汊段组成。近期变化主要表现在：①1996～2001年太平口边滩下半部展宽、下延；三八滩洲体冲刷萎缩；河弯中段右汊主泓线左移；金城洲右汊淤积。②2002～2004 年太平口边滩滩尾冲刷；三八滩小幅淤高；河弯中段右汊主泓线右移。③金城洲左汊冲刷，右汊继续淤积。沙市河弯近期平面变化见图5-27。

近期沙市河弯变化对河岸稳定产生一定的影响。1998年大水后左汊萎缩导致了荆江大堤沙市城区段护岸险工近岸河床淤积，有利于河岸稳定。汊道主泓线的摆动导致了2000～2001年汊道下游右岸荆南长江大堤陈家台至新四弓段崩塌。金城洲左汊发育，盐卡至观音寺段护岸近岸河床冲刷，滩槽高差加大。

（2）公安河弯。

图5-26　荆江河段河势图

（a）上荆江；（b）下荆江

图5-27　沙市河段近期平面变化图

近期公安河弯水流主泓摆动频繁。1996年9月主流线从观音寺逐渐过渡到突起洲右汊；1998年9月主泓偏北顶冲突起洲洲头；2000年4月从观音寺迅速过渡到马家嘴，随后贴近突起洲洲头，1998年9月～2000年4月主泓摆幅最大达1100m。2001年、2002年汛后，主泓线走向偏右，但2002年9月仍比1996年9月左移300m（图5-28）。

图5-28　公安河弯近期平面变化图

主流线的大幅摆动，导致了近期突起洲洲头大幅崩退、左汊冲深及分流比增大，左汊近岸河床冲深，危及文村夹荆江大堤岸段和左汊青安二圣洲围堤的岸坡稳定，使得2002年3月、2005年1月文村夹岸段和2005年12月初围堤岸段发生崩岸。

（3）石首河弯。

石首河弯是近期下荆江河势变化最为剧烈的河段。1994年6月11日向家洲发生切滩撇弯后，弯顶上、下游的河势剧烈调整，主流线摆动很大。切滩撇弯后，弯道上段进口主泓线仍然摆动很大，贴左、居中、靠右不定，多数年份靠左而行，一般大水年份居中。由于中部五虎朝阳心滩的淤长，河势成为分汊型河道。1994～1996年主泓走右汊，1998年后至今主流一直走左汊，至弯顶附近主泓集中偏左岸，并从切滩的新河迳向北门口附近，并沿北门口以下右岸逐渐向左岸过渡（图5-29）。

图5-29　石首河弯近期平面变化图

石首河弯河势调整对石首人民大垸围堤和荆南长江干堤安全产生了不利的影响。10多年来，石首河段崩岸频繁发生。上段茅林口至向家洲岸线持续崩岸后退，由于弯顶以下主流线顶冲点位置随着时间的推移不断下移，导致崩岸部位也不断下移；右岸北门口发生剧烈崩岸，崩塌部位也自北门口下移至北门口下游约3km处；以下左岸北碾子湾持续崩岸，崩岸部位自1994年鱼尾洲下移至2005年的北碾子湾下段。

（4）监利河弯。

近期监利河弯的变化主要表现在乌龟洲汊道主流1996年由左汊转到右汊后，左汊大幅淤积束窄，右汊冲深展宽，汊道下游主流顶冲点上提。近年来深泓线逐渐向乌龟洲右边缘摆动，洲体右侧大幅崩塌，主流线逐步向北移动。主流出乌龟洲后顶冲新洲垸围堤铺子湾下段，崩岸不断发展（图5-30）。

受上游河势调整影响，监利河弯以下右岸岳阳长江干堤天字一号段水流顶冲点下移；天星阁至洪水港河势虽基本稳定，但主流贴岸段下移、河床冲深，导致了2004～2005年洪水港护岸段小范围崩塌。水流过洪水港后，进入盐船套顺直段。1991～1998年主流顶冲点在龙家门附近移动，龙家门至盐船套中段主流逐渐离岸，至团结闸重新回到左岸，三洲联垸围堤团结闸岸段崩退严重。熊家洲弯道基本稳定，熊家洲至七弓岭深泓右移，七弓岭主流贴岸段范围增加，七弓岭下段崩岸频繁发生（图5-26）。

图5-30　监利河弯近期平面变化图

5.7.1.2　荆江河段近期主要崩岸段及特点

对河道崩岸进行预测预报，需要对河道的崩岸进行巡查，掌握近期崩岸情况，包括崩岸形态、崩岸尺度、崩岸条件等，为分析崩岸的可能发生及其成因提供第一性资料。

荆江崩岸总的分布规律是，左岸多于右岸，下荆江多于上荆江。根据资料统计，1956年崩岸总长为179.2km，左岸为106km，占总长的59.2％；下荆江崩岸长136.4km，占总长的76.1％；下荆江崩岸长为上荆江的3.2 倍。裁弯后的1980年，荆江崩岸总长减至102.7km，其中左岸长70.8km，占总长的68.9％；下荆江崩岸长76.3km，占总长的74.3％。1980 年与1956 年相比，崩岸长度减少了76km。这主要是因为下荆江实施了两处人工裁弯和发生了一次自然裁弯，裁掉了原来的一些崩岸河段。此后，随着上荆江河道护岸工程的加固和新建，下荆江系统裁弯后实施了河势控制工程，对抑制荆江河段的崩岸起了很大的作用。然而从近期河床演变分析表明，由于上述局部河势变化，主流线的摆动和顶冲点的上提下移，荆江河段的崩岸仍然不断发生，已护岸段由于近岸河床冲刷也常发生不同的崩岸险情。

三峡工程自2003年6月蓄水后，“清水下泄”对荆江河段产生了严重的冲刷。为了了解河床冲刷对荆江河段河道崩岸的影响，有关单位进行了河道观测和巡视。表5-11统计了2003～2005年间荆江河段发生的崩岸险情。从表中可以看出以下特点：①2003～2005 年计两年时间内，崩岸处数为44 处。其中，大多数崩岸和崩岸强度大的部位基本与上述几个河弯的河势变化相应。②在44处崩岸中，荆江大堤有1处，荆南长江干堤4处，岳阳长江干堤4处，其他35处均为围堤段，说明崩岸与大堤护岸加固的标准有关。进而言之，荆江河段河势的全面稳定，不仅要重视重要堤防的护岸，还需重视围堤河岸的河势控制。③从崩岸险情的分布来看，下荆江崩岸处数远多于上荆江，今后河势控制的重点仍然是下荆江。

表5-11　2003 年后荆江河段崩岸险情巡查统计表

续表

注　坐崩实际上为窝崩；倒崩、塌方、崩塌实际上为条崩；崩裂为岸滩上土体已经开裂，即将失去稳定而崩岸。

5.7.1.3　荆江大堤护岸矶头岸坡及冲刷坑变化分析

对已有的护岸工程近岸河床地形的变化进行分析也是崩岸预测预报的内容之一。本节就荆江大堤护岸各段的主要矶头，根据近期的观测资料，对岸坡稳定情况和近岸河床冲淤变化进行分析。

有关研究在分析丰富的原型观测资料基础上，总结了荆江大堤典型险工上述矶头近岸河床演变特点和局部冲刷坑的统计特征，全面概括了三峡工程蓄水前荆江大堤护岸险工三处典型矶头近岸河床演变状况［106］。主要认识有： ① 三峡水库蓄水前，荆江大堤护岸工程典型矶头近岸河床年际变化，以龙二渊矶冲刷最显著；观音矶冲淤变化也较大；杨二月矶冲淤幅度相对较小。后二者没有单向累积冲刷或淤积趋势。② 近岸河床年内冲淤变化一般表现为汛期冲深、汛后和枯期淤高的周期性变化。③ 根据特征等高线离岸最近平均距离变化不大和水下边坡的坡比变化不大之特征，认为三处典型矶头经过多年加固至2002 年（即三峡水库蓄水前） 均处于相对稳定状态。

荆江大堤险工护岸历史悠久，包括沙市城区段、盐（卡） 观（音寺） 段、祁（家渊） 冲（和观） 段、灵（官庙） 黄（林垱） 段和郝（穴） 龙（二渊） 段。上述险工护岸大多堤外无滩或滩宽小于100m，主要矶头有观音矶、刘大巷矶、杨二月矶、箭堤矶、冲和观矶、黄林垱矶和铁牛矶。

（1）水下坡比变化。

水下岸坡坡度是衡量护岸岸坡稳定的一个重要因素，一般岸坡坡度缓于1∶2.50时，认为岸坡处于比较稳定状态。1998年后矶头水下坡比统计表明： 荆江大堤矶头水下坡比基本能满足岸坡稳定；处于凹岸顶冲段岸坡汛前及汛后比较稳定，有的矶头岸坡有时因受水流作用强及水流挟沙力大的影响而变陡（表5-12）。

表5-12　荆江大堤重点矶头水下坡比统计表

（2）半江断面变化。

护岸工程半江断面变化主要是分析工程近岸河床冲淤的规律，进而分析年际和年内冲淤变化特性及其对工程稳定可能带来的影响。

1）年际变化。1993～2004年汛前断面变化表明：由于受三八滩左汊淤积影响，沙市段观音矶和刘大巷矶近岸河床呈大幅淤积之势；受金城洲左汊发育影响，盐观段杨二月矶、箭堤矶19 96年后近岸河床大幅冲刷；冲和观矶、黄林垱矶因局部河势较为稳定多年来河床冲淤幅度较小，断面稳定；20世纪90 年代后，铁牛矶断面总体呈明显淤积（图5-31～图5-37）。

2）年内变化。这里主要考虑三峡水库蓄水后代表近期的年内变化。2003年及2004年断面年内变化表明：观音矶、箭堤矶断面主要表现为汛期冲刷，低水淤积，最深点的位置在高水时横向外移，低水时内靠；刘大巷矶、杨二月矶断面也是低水时淤积，高水时冲刷（图5-38～图5-40）；冲和观矶、黄林垱矶近岸河床年内主要表现为汛冲枯淤，但年内变化很小；铁牛矶年内变化也很小。

图5-31　观音矶（760＋100）半江断面年际变化图

图5-32　刘大巷矶（758＋960）半江断面年际变化图

图5-33　杨二月矶（745＋619）半江断面年际变化图

图5-34　箭堤矶（744＋273）半江断面年际变化图(www.daowen.com)

图5-35　冲和观矶（720＋714）半江断面年际变化图

图5-36　黄林垱矶（716＋900）半江断面年际变化图

图5-37　铁牛矶（709＋775）半江断面年际变化图

（3）冲刷坑变化。

矶头和丁坝护岸形成的局部水流结构将造成局部冲刷坑。对于荆江大堤矶头群护岸，需分析局部冲刷坑冲淤变化规律。

图5-38　观音矶半江断面年内变化图

图5-39　刘大巷矶半江断面年内变化图

图5-40　箭堤矶半江断面年内变化图

1）冲刷坑最低点变化。为了反映人类活动对冲刷坑的影响，特将总时段划分成六个时段，即裁弯前（1956～1966年）、裁弯期（1967～1972年）、裁弯后（1973～1980年）、葛洲坝水利枢纽运用后（1981～1998年）、三峡蓄水前（1999～2002年）和三峡蓄水后（2003～2005年），统计出六个时段的冲刷坑最低点高程特征值，见表5-13。

河道观测成果分析表明：裁弯后各时段观音矶、刘大巷矶冲刷坑最低点平均高程明显比裁弯前增高；盐观段杨二月矶、箭堤矶1998年后冲刷坑最低点平均高程呈降低趋势，最低点高程变幅较小；冲和观矶、灵官庙矶、铁牛上矶、铁牛下矶冲刷坑平均高程、最低点高程变幅很小，且没有明显单向变化趋势。上述矶头冲刷坑最低点一般出现在20世纪80年代之前。

表5-13　荆江大堤主要矶头冲刷坑最低点特征值统计表　单位：m

注　括号内为特征值发生的时间（年. 月）。

2）冲刷坑面积变化。1956～2004年1∶2000半江水道地形资料表明：冲刷坑面积变化与最深点高程变化相关，即随着冲刷坑最深点的升高，其面积相应有所减小，年际间变化亦呈交替增大和缩小的规律，年内变化一般是汛期面积大于枯季。

观音矶冲刷坑面积有冲有淤，1966 年以前呈冲刷状态，面积扩大，1975 ～1993年冲刷坑表现为冲深扩展，1993年面积达最大值，之后有冲有淤。

下荆江裁弯后，刘大巷冲刷坑10m等高线面积完全消失，1987～1993年有所冲刷增大，1996年又有所淤积，1998年面积达最大值，之后又有所淤积萎缩。

1993年以前杨二月矶冲刷坑面积呈增大趋势，1996年有所缩小，1998年大水后冲刷坑又呈明显扩展态势。

冲和观矶冲刷坑面积呈减小趋势，2004年5m等高线面积仅为1956年的1/9；铁牛上矶的面积增减相间，但总体呈减小趋势，2002年0m等高线面积仅为1966年的1/33。

5.7.1.4　崩岸因素分析

（1）局部河势的调整。

在概括以上平面变形特征、崩岸调查分析、护岸工程近岸河床演变等成果的基础上，对崩岸的成因作进一步分析，既为河道崩岸预测预报提供依据，也借以提高对河道崩岸的认识水平。

在一定的河床组成边界条件和来水来沙条件下，荆江河道的崩岸主要受局部河段河势调整的影响。由于河势调整时段较长，对河道岸坡影响极其深远。局部河段河势调整改变了上下游河段水流动力轴线走向，水流顶冲点发生上提或下移，对已有的护岸段近岸河床产生冲淤，河势调整引起的流速场的变化，极可能破坏原有护岸薄弱段或未护段。应该说，目前荆江河段河势的局部调整是河道崩岸发生的主要因素。

有关研究表明［64］，水流对河岸的作用力

式中　Q——流量；

v——平均流速；

ρ——水的密度；

α——动量修正系数；

β——流速与河岸夹角。

从式（5-8）可以看出，纵向水流的流量、流速越大。水流与河岸夹角越大，纵向水流对河岸的横向作用力就越大，崩岸强度也越大。局部河势变化使得主流顶冲的部位和角度变化处于主导地位。

典型的例子有石首河弯1994 年切滩撇弯后，弯道段主流线突变，其后，随着上段主流线继续左摆，向家洲继续崩退，北门口、鱼尾洲顶冲点持续下移，在10年时间内弯顶下游顶冲点持续下移距离达4km。向家洲崩穿过流后，古丈堤至焦家铺发生数公里江岸崩塌，北门口及其以下、北碾子湾及其以下随着水流顶冲点的下移持续发生崩岸。

其次，监利河弯乌龟洲汊道主泓1996年由左汊转到右汊后，汊道下游主流顶冲点上提，导致太和岭至铺子湾一带崩岸频繁发生。甚至影响到天星阁、洪水港等段。

有关分析还表明［108］，1998 年、1999 年大水后上游河势变化导致了文村夹岸段水流顶冲，突起洲上段主流顶冲左摆是2002 年发生崩岸的直接原因，而上游主流线的摆动是主要原因。下荆江河段较多地段崩岸主要是由弯道水流动力轴线导致的。如荆江门、七弓岭段由于凹岸不断崩退过程当中，年际间弯道段主流线也不断向下游移动，导致凹岸上段不断淤积，下段由于迎流顶冲崩退，且崩退岸段随顶冲点而下移。

（2）河岸组成抗冲性较弱。

荆江河段崩岸的发生与岸坡组成有较大关系。弯道水流顶冲段，具有抗冲性很弱的二元结构岸坡，往往在水流强度并不很大时发生崩岸。荆江大堤沙市城区段、祁冲段、灵黄段、郝龙段常年受水流顶冲，但由于岸坡守护牢固，单位抛石量大，没有发生崩岸险情；而枝江所辖堤防岸坡防护标准较低，岸坡易受水流冲刷而发生崩岸，如顾家店镇同勤垸、焦岩子，董市镇两美垸、泰山石、尹家白屋，百里洲镇林家垴，七星台镇新口等均发生崩岸。茅林口、北门口以下未护段、北碾子湾未护段、盐船套未护段及七弓岭下段未护段等均因水流顶冲而持续发生崩岸。荆江河段岸坡抗冲性弱也是河道崩岸发生的重要因素。

（3）水文条件剧烈变化。

河段水文条件剧烈变化也可能促使崩岸发生。2003 年6 月，三峡水库初期蓄水，水位骤降，枝城徐家溪发生崩岸险情。另外，2003 年4 月，顾家店镇同勤垸段24h内水位涨落3.5m，其后不久即发生崩岸险情。

5.7.1.5　荆江河道近期崩岸预测

考虑到崩岸发生的主要因素，结合目前荆江局部河势变化及岸坡守护的具体情况，认为近期荆江发生崩岸险情的可能性有以下几个方面。

（1）由于石首河弯河势不稳定及今后较长一段时期内仍处于调整过程中，其上段茅林口以下左岸至现向家洲头、中段右岸北门口及其以下长约2km岸段、下段北碾子湾、柴码头及以下长约1km岸段，主流线还将长期贴岸冲刷岸坡。北碾子湾至柴码头基本形成微弯河段，且顶冲点将继续缓慢下移。因此，茅林口及其以下、北门口以下未护段、北碾子湾至柴码头岸段均可能继续发生崩岸险情，需要密切关注。

（2）监利河弯河势仍处于调整之中。近年来乌龟洲右汊深泓线向左摆动、洲体右缘后退速度减缓，但主流线仍顶冲太和岭一带，顶冲点还有上提的余地，故尚需密切关注太和岭至铺子湾一带岸坡变化，也需关注其下游天字一号以下和盐船套岸坡变化。

（3）自1996年以来，特别是2002年以来，突起洲左汊冲深、分流分沙比急剧扩大，文村夹段和左汊中段左岸发生了崩岸险情。三峡水库蓄水后，河床冲刷，左汊有继续扩大的可能，应密切监测左汊分流分沙和岸坡变化，防止左汊进口下段岸坡再次崩塌。

（4）三峡水库蓄水后，枝江段是最早受影响的河段之一，而该段所辖堤防岸坡防护标准较低，岸坡易受水流冲刷而发生崩岸，在原发生崩岸段及其相邻岸段仍可能发生崩岸险情。应密切关注同勤垸、两美垸、尹家白屋、新口等堤段岸坡的变化。

（5）弯道段水流顶冲是河道演变自然规律，应密切关注连心垸护岸及调关矶头可能发生护坡损毁，以及洪水港、荆江门、七弓岭下段未护段可能继续发生崩塌。

以上荆江河段近期崩岸的定性预测，对于荆江两岸堤防的防洪安全和河道的河势控制提供了有价值的意见和建议。