長江四房灣險段綜合治理成效分析

(鄂州市河道堤防管理處, 湖北 鄂州 436000)

四房灣險段是鄂州市最為重要的險工險段之一，也是河道治理湖北省的重要險工險段。該險段位于長江中游右岸鄂州市昌大堤下段，對岸即新淤洲，距黃石市區約4 km，下起劉家渡，上至袁家大戶，相應堤防樁號67+800～70+300，全長 2.5 km，詳見圖1。該段地質條件較差，為典型的二元地質結構，表層壤土覆蓋層厚度僅4～7 m，下臥砂層厚度超過40 m，滲透性極強。新淤洲右汊受戴家洲河道變化影響及入汊水流沖刷右岸岸坡的影響，使凹岸灘岸逐年崩塌后退。該險段堤防曾被迫退挽8次(1921～1949年退挽7次，新中國成立后1951年退挽1次)、潰口3次(1924年、1931年潰決2次，新中國成立后于1954年潰決1次)，使四房灣原“一”字形的堤線變成了現在的半月形。新淤洲右汊下游段河底最低處高程曾達-4.2 m，外灘最窄處不足10 m，逼近堤身，有使堤防崩潰的危險，嚴重威脅堤防安全。

圖1 四房灣險段平面位置

崩岸及其防治是河道開發與治理領域中十分重要的問題。自20世紀60年代以來，特別是1998年大洪水后，許多學者對此進行了相關研究。20世紀60年代初，唐日長等根據河道實測資料，分析了影響下荊江蜿蜒型河道崩坍強度的主要因素[1]；20世紀80年代，余文疇等對“口袋型”大崩窩進行了研究[2]，根據實測資料描述了該類型崩窩形成的過程；20世紀90年代，王家云和王永將崩岸的主要影響因素歸納為水流的沖刷作用，其次是河岸地質條件及高低水位的突變產生的外滲壓力[3-4]；毛昶熙和陳祖煜等主要從土力學角度對崩岸進行了研究[5-6]。

四房灣險段的防洪安全直接關系到黃石電廠、華新水泥廠等數百家大中型企業、武黃高速等交通命脈的安全，關系到昌大堤保護范圍內工農業經濟發展和人民安居樂業，甚至鄂州、黃石兩市人民的生命財產安全。本文研究了其形成過程、治理措施及治理成敗經驗，指出了目前仍存在的問題，并給出了相關建議。

1 新淤洲河段歷史演變

四房灣險段對岸即新淤洲，新淤洲位于戴家洲出口處的右緣，所處戴家洲河段位于大冶褶皺束隆起帶，受其構造控制的影響，在歷史上河道未出現大幅變遷，全新世以來長江中下游略有右移，受其影響河道也略向右擺。現今的新淤洲形成于清中葉后期，據清中《長江圖說》記載，在廻風磯以西的彈子夾上至浠水口間已有趙家洲、戴家洲、筆架洲和新於洲存在，清光緒后趙家洲下移與戴家洲相連，筆架洲淪沒，新淤洲靠岸成為邊灘，幾百年來變化不大，該段河道基本上演變成現在的微彎分汊形河段。

2 險段形成

四房灣險段位于新淤洲右汊右岸，新淤洲處在戴家洲河段出口右緣，河道在此展寬后泥沙沖淤堆積成新淤洲，受上游節點控制，長江戴家洲河段在此由東西走向拐彎為南北走向。由于江中新淤洲分流作用，江水自新淤洲洲頭進入右汊后直射大堤，淘刷灘岸，在水流長期作用下，河岸在平面上和垂面上均成弧形土體向下崩挫，灘岸不斷崩退而發展成為67+800～70+000全長 2.2 km的彎曲河段。隨著水流的不斷沖刷，灘岸不斷崩退，曲率半徑不斷增大，彎頂逐漸下移，河床在68+200附近曾出現-4.2 m的深泓。加之該河段右岸(凹岸)地質條件較差，為典型的雙層地基結構，上層壤土覆蓋層厚度僅4～7 m，其下粉細砂層出露高度較高、抗沖能力較差、透水性強，每遇汛期高洪水位堤內散浸、管涌等險情頻發，使四房灣險段曾3次潰堤。每逢枯水季節，堤內地下水位一般高于外江水位5 m以上，大量的地下水外滲，加劇灘岸崩塌，使新淤洲右汊凹岸不斷南移，1911～1951年崩退650 m，平均年崩退15 m左右，迫使該險段于民國時期1911～1949江堤被挽退7次，1951年又挽退一次，原為直線堤，現挽退為半月形、灘岸最窄處僅10 m。四房灣險段發生崩岸與河灣的凸凹，河勢水流沖涮淤積演變的規律以及河岸的地質結構有關，二房灣、四房灣原為新淤洲頭尾對岸的兩處險段，隨著逐年右岸灘岸崩退不斷擴大，而使二房灣、四房灣發展合并成為現在的四房灣險段。

3 險段治理

歷史資料記載，民國期間，尤其江漢工程局組建后，對四房灣險段十分關注并治理，但基本未見成效，甚至是節節敗退：自1911～1949年，38a間退挽達7次之多。

新中國成立后1951～1974年期間，對四房灣險段采取了護岸及多次拋石固腳等治理措施，仍在發展的崩岸險情未能得到有效控制。為有效扼制險情，本著不縮小長江行洪斷面的原則，堵汊強干、利用長江汛期洪水含沙量大于枯水期的特點，在新淤洲右汊出口段修筑橫壩，減小流速，使江水挾帶的泥沙在汊道中自然落淤，達到固腳保灘的目的[7]。1974年在新淤洲右汊出口段新淤洲洲尾，修筑了一道頂部高程20 m、面寬4 m的橫堤，當年汛期即被洪水卷走；1975年冬又在原址壘一座石壩，壩長100 m，寬4 m，高程12 m，共拋石約20 000 m3，取得成功；1978年又將石壩加高至14 m，面寬4～6 m，壩長110 m，共用石方2 900 m3。據1978年實測，河道底部高程已從-4.2 m上升到 3.6 m,4 a升高 7.8 m。四房險段鎖壩落淤典型斷面見圖2。

圖2 四房險段鎖壩落淤典型斷面(68+110)

四房灣為崩岸險情的多發段，由于鎖壩建成后缺乏資金，未能系統治理，鎖壩下游67+600～67+813段，每遇汛期高水位受江水沖刷淘岸，崩岸時有發生。1998年8月10日當外江水位 24.41 m 時，通過對鎖壩上下游進行水下測量，發現距堤外腳45 m處已形成長超100 m、寬30 m、深3 m的沖坑。該段在1996年7月5日外江水位 19.52 m時曾形成長150 m的崩岸，當時曾拋石固基控制險情，此處再次出現崩岸險情，嚴重危急到堤防安全。

1998～2004年對四房灣險段崩岸進行了系統治理：鎖壩上游枯水位以下拋石固腳，鎖壩及鎖壩下游段拋石；右岸側鎖壩加高到17 m，壩下長約200 m區域進行拋石填坑護底，平均厚度1 m，在鎖壩下游段長約200 m修筑了寬約7 m枯水平臺。鎖壩上、下游枯水位以上削坡砌坦，岸坡坡比1∶3～1∶5，塊石厚 0.3 m，碎石墊層厚 0.1 m，砂墊層厚 0.1 m，護砌高程 23.0 m，灘頂干砌石便道寬4 m，厚40 cm，其內側為漿砌石截流溝，深1 m，上口寬 2.5 m，下口寬 0.5 m。完成護岸1 550 m，拋石 7.38萬m3，投資約700萬元，建國以來，四房灣險段累計拋石25.96萬m3、累計投資1 046萬元。基本扼制了崩岸險情的發生，詳見表1。

表1 建國以來四房灣險段崩岸治理情況統計

注：1.累計拋石 259 567.17 m3，其中鎖壩拋石 97 864.4 m3；1998年后護岸1 550 m，拋石 73 807.17 m3； 2.累計投資1 046萬元，其中1998年后投資696萬元。

4 險段堤防98險情分析

4.1 險情概述

1998年我國長江發生流域性的特大洪水，江河瀑長，洪峰疊起，昌大堤在洪水長時期浸泡和水流的持續沖擊下，險象環生。四房灣險段共發生險情47處，占昌大堤險情的45%，重大險情9處，占昌大堤重大險情(非人為因素)的90%。

四房灣段長1.6 km(樁號67+200～68+800)，共發生險情35次，險情主要為散浸、管涌、崩岸等，該段險情有以下特點：

(1) 險情出現早、結束晚，歷時時間長。1998年7月1日，外江水位 22.71 m，樁號67+200和67+300處首先發現散浸；最后一次險情發生在9月2日，當外江水位 23.95 m時，樁號69+900平臺腳發生散浸，總共持續時間63 d。

(2) 該段險情以散浸為主，散浸占本險情的77.1%，且具有多發性，例如：樁號67+300內平臺腳在7月1日、8月3日、8月8日先后發生過3次散浸；又如樁號67+900～68+400于8月20日平臺腳發生大面積散浸之前，從7月2日到8月2日曾先后發生了15次散浸。

(3) 頻繁發生散浸的部位大多為歷年來出險的地段。據統計，1996年四房灣曾發生過26處散浸，1998年在上述26處發生散浸地段有23處復發。

(4) 散浸與管涌兩類險情密切相關，散浸促發管涌，管涌引起散浸。從8月2日到8月20日，在外江水位 24.13～24.43 m，四房灣曾發生過7處(11個)管涌，但其規模較小，管涌直徑為4～15 cm，發生位置距平臺腳2～10 m，高程為18～19 m，且這7處管涌都先后多次發生過散浸險情。如樁號68+100于8月14日外江水位 24.13 m，距平臺腳5 m處高程18.5 m，發生管涌點6個。此樁號發生管涌的位置于7月3日、4日、29日曾3次發生集中散浸，這是散浸促發管涌，充分說明大堤在外江高水位的長期浸泡和持續的滲壓作用下，土壤含水量增高，長期處于飽和狀態，土的物理力學性質惡化，從散浸型向管涌型轉化，險情不斷惡化。

二房灣段長 1.2 km(樁號68+800～70+000)，發生過10次散浸，長度110 m，兩次脫坡。散浸最早在7月21日外江水位 22.5 m，樁號69+560～69+580平臺腳，最后一次散浸發生在8月7日外江水位 24.35 m，樁號69+140～69+230，長度90 m的平臺腳先后發生過5次散浸，其他5次散浸在1996年均發生過散浸險情，且60%都在外江水位大于24 m時發生。兩次脫坡樁號69+530～69+600都因平臺坡陡、土質松散加之暴雨而發生。

4.2 原因分析

四房灣險段險情的發生，以散浸最為頻繁。在1998年特大洪水沖擊下，四房灣險段共發生險情47處，占昌大堤總險情的45%，散浸最為頻繁共37處，長1 986 m，占昌大堤總險情的35%。

散浸實際上是堤身浸潤的出逸點，該點大多出現在堤內坡平臺腳或堤腳處。當堤身浸潤線的出逸比降大于土體的臨界比降時便會產生管涌，昌大堤產生管涌往往是由散浸引發的，一般出現在平臺腳處且大多數規模不大，嚴重程度較低。從險情發生時間位置、嚴重程度分析可知，散浸和管涌主要與地質結構、滲流穩定及滲透變形有關，直接影響堤身滲透穩定的因素是堤身土質較差，巖性混雜、結構松散、孔隙比高、滲透系數大、堤身矮小、內坡平臺寬度、高程不夠等。脫坡、膿胞等其他險情均直接與堤身土質有關。四房灣發生的崩岸與河灣的凸凹、河勢水流沖刷淤積演變的規律及河岸的地質結構有關。

4.3 堤防除險加固

1998～2004年，國家投巨資對堤防進行除險加固，采取了堤身加高培厚、錐探灌漿、堤內填塘固基修筑內外平臺及水平壓滲平臺、堤外護坡等綜合治理措施。

整險加固后，現堤頂面寬均達到設計寬度8 m，堤頂為混凝土路面，面寬為 4.5 m，兩邊為混凝土路肩，堤頂高程 27.60～27.80 m，堤內、外坡坡比均為1∶3，堤高5 m。外坡高程 26.40 m以上為草皮護坡，26.40 m以下為漿砌石護坡；內坡草皮護坡。堤內外均建有壓滲平臺，堤外壓滲平臺寬50 m，高程27.6 m，堤內平臺30 m，67+300～69+900堤內建有三級水平壓滲平臺，總寬150 m，第一級寬30 m，高程 24.00～23.50 m，第二級寬20 m，高程22～21.5 m，第三級寬100 m，高程21～20 m，各級邊坡1∶4。地勘顯示，該段堤身填土以壤土、砂壤土為主，含少量雜填土、粉砂，上部雜填土呈松散狀，下部呈稍密狀，滲透系數K=3.85×10-5～8.965×10-5cm/s，透水性較弱，堤身狀況較好。加固后的堤防達到國家2級堤防標準。

5 河道治理后河床變化

四房灣的治理早在民國21年(1932年)即有修建護坡和拋石護岸的記錄。民國27年(1938年)以后，當時的江漢工程局前后經過近20 a的治理，采用柳磯護岸，均未長期奏效。新中國成立后1950～1974年期間，投入大量資金拋石固腳、平順護岸等措施，但崩岸仍在發展，險情未徹底根治。

1974年在四房灣下游新淤洲尾修建了一座土壩，當年被洪水沖毀，1975年又筑一道壘石鎖壩(壩頂高程10 m，壩長217 m)固腳保灘。1978年經水下測量，鎖壩上游險段河床淤高8 m，由原-4.0 m淤高至 4.0 m，險段得以緩解。

1980年后落淤變緩，上游口門已淤至14～18 m高程，中間段在2～6 m高程之間循環，下游段(壩前段)自壩首淤積與壩頂基本齊平，由壩首向上游沿伸、高程漸低與中間段相連，落淤達到平衡后基本穩定。壩下段建壩初期壩尾(左岸)段沖刷較明顯，由5 m高程沖至1 m高程；上游淤積平衡后，自1990年壩下逐步淤積，至1997年形成壩下與壩上段相連接的心灘，壩兩頭則形成相應的深坑，在1998年大汛中右岸沖刷約3 000 m2深坑。經1998～2003年護岸、拋石固腳護底等整治措施后，鎖壩下游右岸現形成了寬約70 m、長約200 m與鎖壩齊平、高程約15 m的邊灘。而新淤洲洲尾崩退超過100 m，逼近鎖壩，左岸鎖壩下游發生沖刷，并形成了寬約20 m、長約70 m的沖坑。壩上段至2011年最低處淤高至4.6 m，到2014年最低處淤高至7.9 m。中間段左岸淤積明顯，進口段洲頭與右岸相連并形成長約1 000 m，寬近400 m邊灘，冬季斷流時間由1958年的3個月變為6個月，鎖壩建成后淤積總量超 100萬m3，新淤洲右汊右岸崩岸險情得到有效控制。

6 險段綜合治理成效分析

新中國成立后至2015年，特別是1998年特大洪水后國家投入巨資對堤防進行除險加固，對崩岸進行治理，先后采取了堤身加高培厚、錐探灌漿、堤內填塘固基、水平壓滲、修筑內外平臺、護坡護岸、鎖壩落淤等一系列綜合治理措施。治理后的新淤洲汊道岸坡穩定，基本扼制住了河岸崩塌的危害，加固后的堤防達到了國家2級堤防標準，治理后的四房灣險段經過十幾年的運行和2016年的洪水檢驗，汛期無一險情發生，治理達到了預期成效。

昌大堤整險加固工程建設全面提高了鄂州市防洪體系的安全性，避免洪水泛濫，減少水土流失，還形成沿江綠化帶，保障了黃石、鄂州兩市人民生命財產和1.33萬hm2耕地的安全，保護了花湖、黃石港兩個經濟技術開發區，對穩定社會局面、改善區域投資環境、促進地區經濟持續穩定發展起到積極作用。

7 存在的問題及建議

四房灣險段經98大洪水后的系統治理，治理成效顯著，但經過十幾年的運行還存在如下問題：①鎖壩上游出現5處冬季堤內地下水外滲，滲水高程17 m以下，滲透點位置護岸塌陷，塌陷面積共計200 m2；②堤基滲透問題仍然存在；③鎖壩位于新淤洲側洲尾沖涮嚴重，危及鎖壩安全；④險段堤內30 m外壓滲平臺因建房等破壞嚴重；⑤重建設輕管理，未落實護岸工程維修資金計劃；⑥缺乏有效的管理措施，管理人員結構不合理。

針對上述問題，提出以下建議：①對險段堤防實施防滲墻工程措施，徹底解決堤基滲透問題；②對鎖壩位于新淤洲側洲尾沖涮段進行守護，確保鎖壩安全；③落實護岸工程維修資金，將維修資金列入年度管理維護經費計劃；④調整管理人員結構，加大執法力度，確保堤防安全。

[1] 唐日長，貢炳生，周正海，等.荊江大堤護岸工程初步分析研究[C]∥湖北省水利學會第一次年會論文選編. 武漢，1962.

[2] 余文疇、曾靜賢，長江護岸丁壩局部沖刷和防護研究[C]∥第二屆中日河工壩工會議論文集(中方分冊).東京，1985.

[3] 王家云，董光琳.安徽省長江護岸工程損壞及崩岸原因分析[J].水利管理技術，1998(1)：62-64.

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

[5] 毛昶熙，段祥寶，毛佩郁.江河大堤防洪現狀與滲流防沖調研[J].人民黃河，1998(4)：29-31.

[6] 陳祖煜，孫玉生.長江堤防崩岸機理和工程措施探討[J].中國水利，2000(2)：28-29.

[7] 沈之平，喬偉，楊光榮.長江世業洲汊道河勢控制工程河工模型試驗研究[J].水利水電快報，2016(10)：37-41.