河岸冲刷与崩岸类型研究综述.pdf

水利电力科技 第38卷 第4期 河岸冲刷与崩岸类型研究综述 党祥 董耀华 姚仕明 (长江科学院，湖北武汉 430010) I文 摘J综述了河岸冲刷与崩岸类型及特征；河岸冲刷系河岸表面泥沙在水流拖曳力作用 下被冲蚀输移的水力学现象，崩岸是指河岸块体发生崩塌或者滑坡的土力学过程：河岸冲 刷并非一定伴随着整个河段的冲淤变化，然而河道冲淤则可能会加剧河岸冲刷与崩岸程度： 蜿蜒型河道在迁移过程中最容易发生河岸冲刷与崩岸。 I关键词l河岸冲刷 崩岸 蜿蜒型河道 水力学 土力学 1概述 河岸冲刷和崩岸通常被用来描述河岸土体的移动，冲刷一般指河岸表面的泥沙 粒 在水流拖曳力的作用下被冲走的水力学现象，拖曳力随着水流流速和水深的增加而增 大，因此一般来说流量越大冲刷力就越大，崩岸不同于冲刷之处在于崩岸是指大的河岸 块体发生崩塌或者滑坡，一般被认为是一个土力学过程。本文所讨论的河岸冲刷是指在 某些特定的因素和作用下产生的冲刷，它并不一定伴随着整个河段的冲淤变化，然而河 道冲淤可能会加剧河岸冲刷与崩岸的程度。 河岸冲刷与崩岸在天然河道中普遍存在，最有可能发生在蜿蜒性河道的迁移过程 中。当河川径流流经某个弯道时，沿着凹岸的流速 (和拖曳力)增加，一般情况下，弯 曲段的水流拖曳力是上下游顺直河段的两倍，因此弯曲段的冲刷普遍要比顺直段严重， 强弯的水流拖曳力也比弯曲半径较大的河弯要强，加拿大学者Nanson和Hickin通过研 究大量蜿蜒性河段的迁移率证明了以上几 “，他们同时还发现当曲率半径 (r)与河 宽 (w)的比值r／w低于 6时河岸冲刷率会随着r／w的降低而增加，当r／w为2～3时达 到最大值。美国学者 Biedenham等2【】人在 1989年研究了路易斯安那州的雷德河上 160 个弯曲段的r／w与河岸泥沙组成对冲刷率的影响，同样发现最大冲刷率发生在r／w取2~3 之间时。 ． 崩岸虽然被看成是一个土力学过程，但与河岸冲刷这一水力学现象密不可分。如果 河岸是由无粘性的沙和砾石组成，则河岸将会以散粒体的形式被逐渐的冲刷；如果河岸 是由淤泥或者黏土等高粘性的土体组成，则河岸将会 以堆积块体的形式被冲刷。河岸土 体的冲刷会增加岸坡的高度和角度，同时也增加了岸坡在重力作用下发生块崩的可能 性，一旦发生块崩，河岸土体将会坍塌在岸趾处，由于河岸的泥沙组成形式、坡脚的粘 合度、以及崩岸的形式不同3【】，这些坍塌下来的土体可能会 以散颗粒泥沙的形式淤积下 来，或者是在岸脚上形成近乎完整的块体结构。如果崩塌下来的土体不被水流所冲走， 就会在岸脚上形成一个支护，从而增加岸坡的稳定性，当河岸有植被存在时，这个支护 可以被看成是～项天然的护岸工程；如果这些崩塌下来的土体被水流所带走，那么河岸 作者简介：党祥，男，硕士研究生。主要从事水力学及河流动力学方面研究。 ． 17． 2012年 12月 水利电力科技 第38卷 第4期 主要特征有：河岸泥沙层 出现显著渗流线；河岸上出现管状的洞；河岸上出现和渗流区 相关的凹槽 ；低岸上的淤积的泥沙被渗流带走。 (4)冻融 (Freeze／thaw)引起的冲刷 冻融引起河岸冲刷是指由于温度较低 (零下)导致河岸土体结冰，冰块楔入土块的 开裂部分，形成的冰晶体使河岸表面的泥沙颗粒和碎屑逐渐松弛和脱落。冻融作用严重 削弱了河岸的稳定性，增加了河岸的易冲刷度。主要特征有：河流中一段时期的温度低 于冰点；河岸上出现松散破碎的表面土体层；一次冰冻事件后散乱的泥沙颗粒堆积在岸 脚；松散河岸泥沙形成杂乱的块体 。 (5)片蚀 (Sheeterosion) 片蚀指表面泥沙层在非渠化的地表径流作用下发生迁移，一般指 由于地表水在排泄 到河边过程 中所引起的冲刷 ，特别容易发生在那些由于人类的侵 占活动而导致植被破坏 的河边区域。主要特征有：地表水排下河岸；缺少植被的覆盖；土体表面出现新的冲刷 痕迹；冲