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陜北地區屬暖溫帶半干旱地區，春暖多風，夏熱多雨，秋涼濕潤，冬寒少雨。靖邊至西安天然氣長輸管道（簡稱為管道）在陜北地區由北向南途經河流分別有蘆河、延河、洛河、嶗山川河等。均為多泥沙、游蕩性河流，汛期（7、8、9月份）一般為局地暴雨洪水，籠罩面積小、歷時短、降雨強度大，形成的洪水峰形尖瘦，洪水的含泥量常常大于300Kg/ m3，在穿越河流中，洪水所夾帶的泥沙數量往往占全年的很大一部分，對穿越河流的管道影響很大。為此，保證河流穿越段管道的安全運行尤為重要。

河岸崩塌的計算

管道在陜北地區穿越擺蕩性河流敷設后，由于受到水力沖刷作用，河岸后退，造成原河岸彎起部位管道的外露、漂浮；另外，由于河床內基巖年久嚴重風化、剝落，受到水力沖刷作用，造成河床下切，管道在河床內埋深減小、外露甚至漂浮。

一般來講，河岸沖刷后退是河岸土體和近岸水流相互作用的結果。除了岸邊植被生長情況、河道內水位升降、滲流、管涌等因素影響河岸后退外，但主要是以下兩種情況導致了河岸后退：(1)通過水流直接橫向沖刷河岸導致河岸后退；(2)通過河岸崩塌導致河岸后退。

根據Osman提出的河岸沖刷模型(圖1)可以計算出，在Δt(sec)時間內，粘性河岸被水流橫向沖刷后退的距離：ΔB=Cl×Δt×(τ-τc)/γse-1.3τc。

式中：γs河岸土體的容重(kN/m3)；ΔB為Δt時間內河岸因水流橫向沖刷而后退的距離(m)；τ為作用在河岸上的水流切應力(N/m2)；τc為河岸土體的起動切應力(N/m2)；Cl為橫向沖刷系數，取決于河岸土體的物理化學特性。

 由式中得河槽沖寬ΔB，用平面二維水沙模型算出河床沖深ΔZ后，河岸高度增加，坡度變陡，穩定性降低。根據土力學中的邊坡穩定性關系，采用若干假定，可得到河岸發生初次崩塌時的臨界條件。若河岸已發生初次崩塌，則假定以后的河岸崩塌方式為平行后退，即崩塌后的邊坡角度恒為β，仍可用土力學的方法判斷是否會發生二次崩塌。

 計算結果與分析

由于目前缺少由懸移質泥沙不平衡輸移的實測資料，故本文采用一概化的90°彎道，研究其在持續清水沖刷、兩岸邊界可動的條件下，彎道內流速、斷面形態，以及比降的變化過程。對模擬結果的分析表明：建立的平面二維水沙數學模型以及河岸沖刷模型，能較好的反映彎曲河道的演變過程。

河道概況  假定有一概化彎道，包括順直進口段(1000m)、90°彎道段(2100m)以及順直出口段(2000m)。河床初始縱比降為0.0002，初始糙率為0.02，床沙平均粒徑為0.087mm。河道主槽寬度約450m，兩岸灘地總寬約250m；初始河岸坡度和高度分別為60°、5.0m(見圖3)。河岸土體特性為：容重γs=18kN/m3、內摩擦角φ=14°、凝聚力C=20kN/m2、τc=1.2N/m2。模擬河段共劃分網格為50×28，每個計算時段恒為2d。假設該彎道進口處的懸移質含沙量很小，計算中取0.10kg/m3，流量始終為3000.0m3/s；彎道出口斷面初始水位為104.0m，在水流的持續沖刷下，水位不斷下降，在計算中假定水位下降幅度為河床沖刷厚度的0.2倍。

流速分布  圖2為初始時刻的流速分布圖。在初始時刻，主流線在進口處靠近凹岸，當水流進入彎道后，由于離心力的作用，主流線逐漸貼近彎道凸岸，在彎道出口處，主流線又逐漸偏離凸岸，而向凹岸靠近。當該彎道經過30d的持續清水沖刷后，平均水深3.9m增大到4.7m，平均流速由1.6m/s減小到1.2m/s。不僅彎道內的水流條件發生變化，而且斷面形態、平面形態也發生變化，從而使彎道內的主流線位置也發生了變化。從圖3中可以看出，在彎道進口段，主流線基本上貼近凹岸；在彎道段，主流線仍貼近凸岸；在彎道出口段，主流線逐漸向河道中心位置轉移。彎道內水深增加，流速減小，從而導致主流頂沖凹岸的位置逐漸上移。主流線頂沖凹岸的部位，符合小水上提，大水下挫的彎道水流運動規律。此外，從圖3中還可看出，由于河岸沖刷、崩塌后退，原先的那些不過水的灘地位置，逐漸開始過水。由此可見，彎道內垂線平均流速的分布，不僅與進口處的流速分布、出口斷面的水位有關，而且還與彎道的斷面形態、平面形態等因素有關，見圖4、5。

維護治理措施及效益

對順直下切河段采用蓄淤固床坡，對彎道與湖灣用丁、潛壩優化組合和復式護坡進行整治。立足綜合施法，不但恢復鞏固床岸，而且充分提高河道功能，持續開創經濟與環境價值。

具體措施是：對跨度較大的河流基巖較淺時做砼溢流堰進行穩管或鉆孔砼灌注樁穩管，基巖較深時做砼加重塊穩管、石籠穩管、鉆孔砼灌注樁穩管或單管多跨連續梁式管橋跨越；跨度較小的河流，基巖較淺時做溢流砼堰穩管或鋼筋砼淤積壩穩管（治理方案如圖6、7）。

時間證明，通過上述措施，提高了河道的防洪、排澇能力，保障了經濟建設資產；改善了生態環境，開發了沿岸地區水土資源，促進了經濟繁榮；系統研究河床下切問題，對不同類型河道實踐成功，推動了河床演變學科理論發展。