河岸侵蚀也称河岸崩塌、崩岸、塌岸, 是指由土石等物质组成的河岸受水流冲刷, 在水力、重力等作用下土石失去稳定并沿河、湖的岸坡产生崩落、崩塌和滑坡等现象, 几乎存在于世界上所有江河沿岸。如美国密西西比河下游、欧洲莱茵河历史上都发生过多次崩岸, 我国七大江河也普遍存在崩岸现象^{[ 1]}。如2011年长江中下游及汉江共发生崩岸险情117处, 累计崩岸长度65.8 km^{[ 2]}。Yao等^{[ 3]}对1958—2008年的黄河宁蒙河段进行研究发现, 50年来, 该段河岸后退总面积为518.38 km²。

河岸侵蚀具有短时性、突发性、时段性、不确定性、地域性、剧烈性等特点, 难于观测。河岸侵蚀可导致多种环境问题：河岸崩塌产生的泥沙物质是江河的主要泥沙来源之一；泥沙在进入江河中之后, 过量泥沙可进一步破坏水质、影响水生生物的生长发育。强度大的河岸崩塌往往会酿成重大险情, 严重威胁沿岸人民的生命财产安全。

河岸侵蚀受水力、土力、重力等多种因素影响, 成因机制十分复杂。虽然目前国内外学者对河岸侵蚀过程已有不少研究, 但对如黄河这种大河河岸侵蚀的定量研究不多。本文将从现场监测入手, 对河岸侵蚀成因机制、影响因素及侵蚀量估算、模型模拟等4个方面的研究进展进行评述, 旨在为河岸侵蚀研究者在研究对象及方法选择时提供理论依据, 进而推动我国河岸侵蚀的相关研究进程。

不少学者^{[ 11, 46, 47]}指出, 河岸崩塌过程包含水力冲刷过程、重力崩塌过程和陆面风化过程。Thorne等^{[ 48]}、Rinaldi等^{[ 49]}、 Julian等^{[ 50]}、Hooke^{[ 51]}和Luppi 等^{[ 52]}的研究表明, 影响河岸侵蚀过程主要决定是洪水。我国的冷魁^{[ 53]}、吴玉华等^{[ 54]}、金腊华等^{[ 25]}从河流动力学角度解释了崩岸成因与机理。Duan^{[ 55]}提出, 重力导致的河岸崩塌往往在高水流退去之后发生；Papanicolaou等^{[ 56]}发现, 河岸形态需要同时满足既达到或超过临界岸高, 又超过临界坡脚, 重力崩岸才有可能发生。我国的黄本胜等^{[ 30, 57]}、王延贵等^{[ 58]}根据岸坡稳定理论分析了河岸侵蚀的机理。

Lawler^{[ 59]}关于针状冰对陆面风化作用的影响进行了实验分析, Prosser等^{[ 60]}在澳大利亚也做了关于风化作用对河岸侵蚀的研究。Couper^{[ 61]}研究发现, 粉粒黏粒含量高的河岸更易受陆面风化作用的影响。但以往研究仍主要集中在水力和重力两部分, 关于陆面风化方面的研究较少。

至今的许多关于河岸稳定性分析的研究都是由Thorne^{[ 62]}的理论发展而来。他提出, 岸坡组成物质的可蚀性及抗剪强度是影响河岸稳定性的两大因素。随后, 在考虑了河床横向展宽、临界剪切力、临界坡度等因素之后, Osman等^{[ 63]}进一步发展了这一理论。张幸农等^{[ 1]}总结了以往研究, 依据河流动力学和土力学等原理, 将河岸侵蚀发生的原因分为土坡失稳、河岸侵蚀、土体液化以及其他原因（如管涌、降雨入渗等）。

综观各国学者关于河岸侵蚀影响因素的研究可见, 河岸发生崩塌主要受水文、土壤、河流、气象、岸坡、植物等方面的作用。

Thomson^{[ 64]}从区域地质条件、地下水位、地形地貌等方面, 较早地分析了岸坡稳定性的影响因素。Simon等^{[ 65]}定量分析了降雨导致的垂直入渗和侧渗水流对岸坡稳定性的作用。Abernethy等^{[ 66]}通过实地调查研究了不同植物类型对河岸稳定性的影响。Julian和Torres^{[ 50]}研究了洪峰强度对河岸侵蚀影响的水动力学机制。Hooke^{[ 9]}, Casagli等^{[ 15]}, Simon等^{[ 67]}认为, 土壤水分在侵蚀过程中起到了重要作用, 较低的含水量可能使土壤强度降低^{[ 68]}。对于以细粒物质为主的弱粘性河岸来说, 基质势对崩岸发生的影响程度更大^{[ 11, 15, 49]}。冻融作用也是影响河岸侵蚀的主要因素^{[ 69]}, 特别是针对陆面风化过程而言。冻融循环作用会增加土层深处的开裂, 并导致重力作用下的崩岸^{[ 59, 60, 70~ 72]}。而植被对岸坡稳定的作用比较复杂, 不同的研究产生了迥异的结论。如Thorne^{[ 73]}, Simon等^{[ 67]}, Gray和Barker^{[ 74]}, van de Wiel和Darby^{[ 75]}发现, 岸边植被可通过增加根系与岸坡的结合来提高河岸稳定性；而Greenway^{[ 76]}, Collison和Anderson,^{[ 77]}通过研究发现, 河岸坡地上的植物可能通过增加重量而更易导致崩塌出现；Simon和Collison^{[ 78]}, van de Wiel和Darby^{[ 79]}的研究表明, 岸边植被对岸坡稳定的影响既可能是正面的也可能是负面的。这与河岸的物质组成及植物的种类、年龄等因素有关。

在我国, 河岸侵蚀的影响因素及其量化研究也得到了充分发展。长江、黄河等大河历来是河流治理研究的重点, 但也因其影响因素繁多复杂而难于将各个因素分离、进行定量研究。因此, 特地将我国的河岸侵蚀影响因素及其量化研究单独评述。王永^{[ 80]}认为, 长江安徽段崩岸的影响因素包括水流因素、地质因素、河床边界条件及风浪淘蚀等几个方面。马振兴等^{[ 81]}对长江马湖大堤崩岸的研究表明：河道地形的“瓶颈”作用及上游主流的顶冲、堤岸岩性及护岸条件、堤基不良工程体的存在以及地下水的侧压力作用是导致河岸侵蚀的主要原因。夏军强等^{[ 32, 82]}定量研究了黄河下游岸滩侵蚀速率, 并通过现场勘查和土工试验定量分析了黄河下游岸滩侵蚀严重的原因。岳红艳和余文畴^{[ 27]}分析了长江河道崩岸机理, 并对影响因素及其作用机制进行了推导。他们还定量分析了水流泥沙运动条件和河床边界条件对河岸崩塌的影响^{[ 83]}。王延贵等对河岸崩塌进行了系列研究, 定量分析了洪水期洪水浸泡和洪水消长、岸脚淘刷对河岸崩塌的影响程度^{[ 31, 58, 84]}, 同时还对影响河岸崩塌临界高度的因素进行量化, 建立了临界高度计算公式。谢立全等^{[ 85]}对岸坡地下水渗流的运动规律与江河水流之间的关系进行了定量研究。张幸农等^{[ 34]}则在试验室中建立了概化坡体模型, 定量研究了水位差、水流冲刷和坡度等要素对河岸崩塌的影响。严文群等^{[ 33]}分析了地下水稳定渗流对河岸坡面稳定性影响的机理, 并通过试验定量研究了其影响方式。

尽管已有许多学者关注河岸侵蚀, 并进行了河岸侵蚀过程的发生机理以及产沙量贡献预测的研究, 也取得了一些研究结果, 但由于其不同于受单一营力作用的水蚀、风蚀, 而是受多种营力共同作用, 研究难度较大。我国的河流众多, 且由于人为因素的影响, 与国外同等规模的江河比, 河岸侵蚀等问题更加严峻。目前我国在崩岸侵蚀的研究方面仍存在以下问题, 今后应着重考虑。首先, 对于河岸侵蚀研究, 多数仅限于理论分析和数学模拟, 缺乏详细实际调查测量资料和模拟实验数据支撑。其次, 以往研究得出的数据大多仅能反映河岸侵蚀深度或河岸后退距离、损失面积, 对崩岸体积及具体侵蚀土方量的研究甚少。第三, 河岸侵蚀涉及到大量复杂的影响因素, 当前研究只关注于微观尺度的河段监测结果, 很少涉及大尺度地质地貌条件等因素对河岸崩塌的影响, 忽视了河岸侵蚀类型和严重程度的空间分布规律研究。导致对河岸侵蚀发生规律的理解不全面, 同时也影响了研究成果的可推广性。第四, 国内崩岸侵蚀的研究区域多位于长江流域, 部分位于黄河下游, 而对于近年来河岸侵蚀剧烈发展的河段如黄河上游沙漠宽谷段的研究仍然较少。第五, 河岸侵蚀量与入河泥沙量的关系尚不明确。

因此, 需将河岸侵蚀作为一种独立侵蚀方式, 加以研究, 根据具体研究对象的空间及时间尺度, 充分借鉴土壤侵蚀学的经典研究方法, 结合地质灾害、自然灾害及风险评估等学科体系, 选择典型河段, 采用“3S”技术进行具体实测, 根据测量结果评估河岸侵蚀的剧烈程度。并以此为基础, 对大区域范围内的河岸侵蚀影响因素进行调查收集、分析量化, 研究诸因素及河岸侵蚀时空分布规律, 进而得出某重点河段的河岸侵蚀强度及程度分布情况、绘制相应图件。进一步研究河岸侵蚀与入河泥沙、向下游输送泥沙之间的关系, 明确河岸侵蚀对于河流泥沙的贡献率。此外, 还应加强实测方法等相关行业标准的制定, 减少由于测量方式、仪器等引起的误差, 增强不同河段、不同河流之间河岸侵蚀研究的可比性。上述研究的开展, 不仅可丰富完善河岸侵蚀、河流泥沙、河床演变等学科知识体系, 也可对河岸侵蚀的风险评估、模拟预报等提供理论基础, 此外, 还可为指导河流治理及流域、区域生态环境综合治理提供参考依据。