陕北地区属暖温带半干旱地区，春暖多风，夏热多雨，秋凉湿润，冬寒少雨。靖边至西安天然气长输管道（简称为管道）在陕北地区由北向南途经河流分别有芦河、延河、洛河、崂山川河等。均为多泥沙、游荡性河流，汛期（7、8、9月份）一般为局地暴雨洪水，笼罩面积小、历时短、降雨强度大，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，洪水所夹带的泥沙数量往往占全年的很大一部分，对穿越河流的管道影响很大。为此，保证河流穿越段管道的安全运行尤为重要。

河岸崩塌的计算

管道在陕北地区穿越摆荡性河流敷设后，由于受到水力冲刷作用，河岸后退，造成原河岸弯起部位管道的外露、漂浮；另外，由于河床内基岩年久严重风化、剥落，受到水力冲刷作用，造成河床下切，管道在河床内埋深减小、外露甚至漂浮。

一般来讲，河岸冲刷后退是河岸土体和近岸水流相互作用的结果。除了岸边植被生长情况、河道内水位升降、渗流、管涌等因素影响河岸后退外，但主要是以下两种情况导致了河岸后退：(1)通过水流直接横向冲刷河岸导致河岸后退；(2)通过河岸崩塌导致河岸后退。

根据Osman提出的河岸冲刷模型(图1)可以计算出，在Δt(sec)时间内，粘性河岸被水流横向冲刷后退的距离：ΔB=Cl×Δt×(τ-τc)/γse-1.3τc。

式中：γs河岸土体的容重(kN/m3)；ΔB为Δt时间内河岸因水流横向冲刷而后退的距离(m)；τ为作用在河岸上的水流切应力(N/m2)；τc为河岸土体的起动切应力(N/m2)；Cl为横向冲刷系数，取决于河岸土体的物理化学特性。

 由式中得河槽冲宽ΔB，用平面二维水沙模型算出河床冲深ΔZ后，河岸高度增加，坡度变陡，稳定性降低。根据土力学中的边坡稳定性关系，采用若干假定，可得到河岸发生初次崩塌时的临界条件。若河岸已发生初次崩塌，则假定以后的河岸崩塌方式为平行后退，即崩塌后的边坡角度恒为β，仍可用土力学的方法判断是否会发生二次崩塌。

 计算结果与分析

由于目前缺少由悬移质泥沙不平衡输移的实测资料，故本文采用一概化的90°弯道，研究其在持续清水冲刷、两岸边界可动的条件下，弯道内流速、断面形态，以及比降的变化过程。对模拟结果的分析表明：建立的平面二维水沙数学模型以及河岸冲刷模型，能较好的反映弯曲河道的演变过程。

河道概况  假定有一概化弯道，包括顺直进口段(1000m)、90°弯道段(2100m)以及顺直出口段(2000m)。河床初始纵比降为0.0002，初始糙率为0.02，床沙平均粒径为0.087mm。河道主槽宽度约450m，两岸滩地总宽约250m；初始河岸坡度和高度分别为60°、5.0m(见图3)。河岸土体特性为：容重γs=18kN/m3、内摩擦角φ=14°、凝聚力C=20kN/m2、τc=1.2N/m2。模拟河段共划分网格为50×28，每个计算时段恒为2d。假设该弯道进口处的悬移质含沙量很小，计算中取0.10kg/m3，流量始终为3000.0m3/s；弯道出口断面初始水位为104.0m，在水流的持续冲刷下，水位不断下降，在计算中假定水位下降幅度为河床冲刷厚度的0.2倍。

流速分布  图2为初始时刻的流速分布图。在初始时刻，主流线在进口处靠近凹岸，当水流进入弯道后，由于离心力的作用，主流线逐渐贴近弯道凸岸，在弯道出口处，主流线又逐渐偏离凸岸，而向凹岸靠近。当该弯道经过30d的持续清水冲刷后，平均水深3.9m增大到4.7m，平均流速由1.6m/s减小到1.2m/s。不仅弯道内的水流条件发生变化，而且断面形态、平面形态也发生变化，从而使弯道内的主流线位置也发生了变化。从图3中可以看出，在弯道进口段，主流线基本上贴近凹岸；在弯道段，主流线仍贴近凸岸；在弯道出口段，主流线逐渐向河道中心位置转移。弯道内水深增加，流速减小，从而导致主流顶冲凹岸的位置逐渐上移。主流线顶冲凹岸的部位，符合小水上提，大水下挫的弯道水流运动规律。此外，从图3中还可看出，由于河岸冲刷、崩塌后退，原先的那些不过水的滩地位置，逐渐开始过水。由此可见，弯道内垂线平均流速的分布，不仅与进口处的流速分布、出口断面的水位有关，而且还与弯道的断面形态、平面形态等因素有关，见图4、5。

维护治理措施及效益

对顺直下切河段采用蓄淤固床坡，对弯道与湖湾用丁、潜坝优化组合和复式护坡进行整治。立足综合施法，不但恢复巩固床岸，而且充分提高河道功能，持续开创经济与环境价值。

具体措施是：对跨度较大的河流基岩较浅时做砼溢流堰进行稳管或钻孔砼灌注桩稳管，基岩较深时做砼加重块稳管、石笼稳管、钻孔砼灌注桩稳管或单管多跨连续梁式管桥跨越；跨度较小的河流，基岩较浅时做溢流砼堰稳管或钢筋砼淤积坝稳管（治理方案如图6、7）。

时间证明，通过上述措施，提高了河道的防洪、排涝能力，保障了经济建设资产；改善了生态环境，开发了沿岸地区水土资源，促进了经济繁荣；系统研究河床下切问题，对不同类型河道实践成功，推动了河床演变学科理论发展。