灤河下游河道流勢分析與護岸工程措施

才永會 孫立宏

（新疆昌黎縣水務局 新疆 昌黎 066600）

1 灤河下游河道概況

灤河發源于河北省北部山區，穿越燕山山脈以后，穿京山鐵路橋進入下游昌黎縣平原地帶，成為昌黎縣與灤縣、灤南縣、樂亭縣的界河，最后通過干流河道宣泄注入渤海。灤河下游流經昌黎縣河段長77km，在昌黎縣境內的流域面積199.5km2，由于平原河段較短，其間沒有蓄滯洪區，護村埝、防洪大堤和防洪小埝是主要防洪工程措施。

灤河下游平原河段地質區屬河北拗陷冀東部分，地貌呈平原類型，由山前平原向東南逐步變為灤河三角洲平原，地面高程變化lm～20m，河道縱坡約為0.66‰，河漫灘由水流堆積作用形成，組成物質較為松散。

河道呈平原游蕩性河道性狀，自京山鐵路橋以下逐漸變寬，比降減緩，遇中小洪水時，洪水挾沙量相對較小，對河岸沖刷力強，中泓在兩岸間擺動頻繁，間隔性地給左岸昌黎縣段造成了南石各莊、赤崖等多處險段，在各險段，已逐年修建了護岸丁壩組，對控制中小流量洪水起到了一定的作用。

2 洪水特性

灤河洪水由暴雨形成，一般發生在7月、8月，地區分布不均勻，主要來自燕山南麓的暴雨區。由于流域暴雨歷時短（一次暴雨歷時一般1d～3 d）強度大，以及上游山區地面坡度陡、匯流快，因此下游洪水具有峰高、量大、勢猛的特點，一般洪水為3d～4d，洪水的年際變化懸殊，與降雨連豐連枯變化一致，大洪水有時也連續發生。

灤河流域據實測資料統計，在1958年、1959年、1962年、1964年、1954年及 1994等年較大洪水中，主要來自潘家口以上的僅1958年，其最大6 d洪量約占灤縣站同期洪量的65%，其余年份均主要來自潘家口以下區間，其最大6 d洪量占灤縣站同期洪量的59%～84%。

以灤縣水文站1929年～2004年洪峰流量資料分析，灤河全流域性最大洪水年份為1962年，灤縣水文站實測洪峰流量達34000m3/s，另外1949年25200m3/s洪峰超過大堤標準（25000m3/s）。超過護村埝設計標準（10000m3/s）的洪峰有6次，均發生在1964年以前，超過小捻設計標準（5000m3/s）的洪峰有21次，集中發生在1955年～1969年的共有7次，近年發生的有1984年8850m3/s，1994年6600m3/s，1995年 6600m3/s。

上游潘家口、大黑汀、桃林口等水庫工程建成后，使灤河下游50年一遇以下洪水組合得到了調整，較小洪水消除洪峰，中小洪水峰值也大幅度削減，這些調蓄工程對灤河下游洪水產生的作用可歸結為：一是來水量來砂量明顯降低，中小洪水發生頻率增多；二是洪峰流量降低，洪水歷時增長。

3 河床地質分析

灤河平原河道大部分河段河漫灘寬闊，局部有人工林，河道內有沙洲。河灘地為薪積土，粗砂質沉積物，無土壤發育過程，部分地方生有稀疏雜草。主河槽及岸邊分布風沙土，母質為灤河砂質沉積物，在風力作用下，搬運堆積成起伏沙丘帶，質地較粗，多生長灌木或落葉喬木。

京山鐵路橋出山口為灤河水流擴散區域，河床堆積物向下游粒徑逐漸減小，河床表層則多白粉細砂構成，在出山口堆積扇扇頂處組成為單一的卵礫石層，厚約20m～30m，覆蓋范圍京山鐵路橋一西莊，到閏莊地區松散層加厚，期間坎上村地質勘察揭露地層為灤河中、晚期沖洪積而成的粉土、粉細砂及卵石等沖洪積物組成，地層分布情況：0m～2.7m 為粉土，2.7m～6.5m 為粉細砂，6.5m～13.5m 為砂卵石，13.5m～22m 為粉質粘土，22m～0m（未揭穿）為砂卵石層。

下游在赤崖河段，河床裸露有寬度近500m的含有姜石猴的粘土，這是灤河下游左岸唯一特殊的地質條件。

南石各莊以下河段，河床均為細砂及粉細砂，經對河床細沙取樣，其D90=0.4mm，D50=0.2mm，D10=0.1mm。砂層天然含水量自表層向深層呈增加趨勢，變化范圍16.5%～26.2%之間，各層干容重 1.48 g/cm3～1.75g/cm3。砂層抗剪強度由表層向深層逐漸增加，c=8 kPa～27kPa；Φ=27°~36.5°。滲透系數由表層向深層逐漸減小，表層可達8.9l×l0-3cm/s，而深層僅3.28×10-6cm/s。

4 河道流勢分析

由于河床由細砂組成，抗沖刷能力很差，河床有明顯沖淤變化，中泓搖擺不定，河道具有大水走直，水小走彎的特點。中小流量洪水基本從深槽下泄，主流蜿蜒曲折，絕大部分河床主槽處于半槽水情況，在不斷的沖淤變化中，主河槽在左右堤埝間呈“之”字形擺動，左右岸險段此消彼長交替變換。遇大流量洪水，洪水不漫埝頂，對河槽具有調直作用。

將灤河下游游蕩性河道分為三段：上段京山鐵路橋至蔡各莊段，中段蔡各莊至渤河寨段，下段從渤河寨至入海口段。

上段河流長度約15km，為典型的山前區河段，主流受地形影響較大，全部集中在右岸，歷史記載該段河岸曾發生兩次改道，但在修建京山鐵路橋時，天然的河道節點——獨石山被炸毀，故主流改變的可能性已經很小，形成了左淤右沖的趨勢。目前左岸堤埝與主河槽之間已形成大面積河灘耕地，而主河槽均為沙灘。

中段長34km，為典型的游蕩性河道。特征表現為河道寬淺散亂，河床與河岸的穩定性均較差，主流較為順直但擺動頻繁，局部沖淤變化劇烈，主流一般具有大水趨直，小水坐彎的特點，中小水坐彎時灘岸影響較大。在中小洪水情況下，水流受灘地影響，在兩岸間擺動，間隔性地給左岸造成小史家口、茍家套、馬莊子、西趙莊、小營等險段。水流經馬踏店沙壩后，在沙壩下游形成大面積淤地，水流自西東向折為南偏東，隨著右岸沙灘的不斷發育，給下游馮莊、歐坨造成了險情。歐坨下游水流拐向對岸后再折回，對渤河寨加大了沖刷，造成險情。

下段長26km，河段較順直。赤崖段地質土層表現為含有姜石猴的粘土，抗沖刷能力強，主流靠近右岸。下游右岸西關、石各莊向河心凸出，河灘大而且有林木保護，故造成左岸南石各莊險情加重，以下東石各莊至少佛林一帶灘地發育較大，主流靠近右岸，河槽拉深，水流自姜各莊公路橋以下開始左偏，造成左岸沖刷，另外加之左岸多為河灘耕地，右岸多雜草樹木，使得左岸糙率低，流速大，經1994年～1996年洪水后，水流動力軸線左偏，最終在左岸拗榆樹一馬良子段形成深槽彎道。

5 灤河左岸護岸丁壩

近年汛期灤河持續中小流量行洪，洪水位于主河槽內，堤埝抗御和宣泄洪水的作用近幾年沒有發揮作用，而護岸丁壩對岸灘起到了巨大的保護作用。

為鞏固河岸線和保護堤防，有效的改變水流結構，使河岸發生有利的變化，依據“守點顧線“的原則，昌黎縣在灤河左岸各險段修建了護岸丁壩。依據丁壩結構形式，丁壩大致可分為拋石丁壩，砼導流排和土工布丁壩三種形式，各種丁壩多布置成下挑式，壩軸線與水流向夾角65°～85°。

5.1 拋石丁壩

由于昌黎縣北部山區塊石產量較大，所以拋石壩全部有塊石筑成。壩頭采用8#鉛絲編制鉛絲籠，內裝直徑不小于25cm的塊石構成，丁壩嵌入岸灘部分稱為壩根，壩身及壩根由堆石筑成，表層干砌。壩身與壩頭的長度之和稱為丁壩的有效長度。

丁壩的橫斷面均為梯形，壩頂寬2m，兩側邊坡1∶2，壩頭向河心坡降1∶2。鑒于灤河中小流量洪水對河岸沖蝕作用大的特點，以平灘流量相應水位作為丁壩設計高程標準，即壩頭頂部高程。為了促使水流集中于整沿線范圍內，并使被整治河段的橫斷面面積隨水位漲落均勻變化，丁壩具有從河岸向河心的縱向坡降，同時考慮到丁壩應在不同水位下都起作用，而又不致使河槽過分束窄，故將丁壩縱向坡度做成兩個：有效長度超過45m的丁壩，有效長度內壩體向河心降低1m，壩根向河心降0.5m；有效長度小于45米的丁壩，有效長度內壩體向河心降低0.5m，壩根向河心降0.5m。為防止水流繞壩根沖刷河岸，壩根一般伸入岸灘長6m～8m，壩根上、下游采用干砌石護岸坡，長度均為10m。

由于拋石壩施工簡單，可適應各種施工環境，所以昌黎縣65km的河岸線各險段建拋石壩較多。但由于單個丁壩易折易毀，所以各險段均連續布置幾道，形成丁壩組，共同起護岸作用。各丁壩間距依據經驗公式而定

式中，L——上一條丁壩的有效長度；

a——丁壩軸線與水流方向夾角。

昌黎縣拋石丁壩護岸始于上世紀60年代，據多年的護岸效果觀察分析，其發揮的作用很是顯著的。以靖安段為例，70年代中期所修建的丁壩組，目前壩田已經均被淤滿，淤積高度略低于壩頂，使該段河床發生了有利的變化，拓寬了河灘地，河岸線得到了很好的固定，1997年汛前在歐坨險段修7丁壩形成一個丁壩組，經1997年洪水檢驗，護岸效果較好，壩田出現局部淤積，達到了預期目的。

5.2 砼導流排

砼導流排是傳統的透水建筑物與現代砼的結構物。它以砼樁為支架，由橫梁連接成骨架，在枯水位以上鑲擋水板形成透水網格，對水流能導、能透，既起到消能、緩流、穩流作用，又可使透過壩體的水流與導出去的主流在丁壩后產生的水流相抵消，形成靜水區，達到增加河床糙率，調整河床，平順水流的目的，同時避免了不透水的丁壩上游壅水產生的壩后淘刷，從而起到控制河勢擺動，保護河岸局部區域的作用。

砼導流排末端與河岸相連，另一端伸向河槽，壩體垂直河流布置，透水率在30%～35%之間，壩頂高程略高于河灘地。樁基礎入土深度取決于樁身所受的荷載和樁周圍與其端部的抗力平衡要求，河槽段樁基礎入土深度采用在穩定沖刷深度以下。

上世紀70年代末期，昌黎縣水務局在灤河左岸南新莊險段修建了砼導流排，為起到更好的護岸作用，在該險段連續修建了四道，構成了丁壩組，壩體間距為壩長的2.5倍。經多年灤河洪峰攜帶泥沙的淤積，目前壩田已全被淤滿，經過多年鞏固，該處淤出的河灘地已被固定，而且對險工段上、下游河道皆無影響。事實證明，砼導流排河岸線的整治作用很突出，起到了較好的護岸效果。

5.3 土工布丁壩

土工布具有強度大，柔性好的有點，廣泛應用于灤河護岸工程，昌黎縣在灤河左岸西趙莊、馮莊、北石等險段均修建了土工布丁壩。

壩體全采用土工布包砂，壩體及四周設置砼壓載塊，壩根嵌入岸坡，壩頂高程與河灘地齊平，壩體斷面形式及丁壩組的布置與拋石壩相同。

昌黎縣西趙莊險段，河灘地較開闊，枯水期呈現干灘，適合于土工布丁壩施工，1997年汛前，昌黎縣水務局在該處修建了6道土工布丁壩，形成了丁壩組，經1997汛期洪水檢驗，其護岸效果較好，壩田出現了大面積淤積，該險段的坍塌河灘地現象得以有效控制，河岸線得以固定。同時，丁壩基本未出現毀壞情況，解決了拋石丁壩易折易塌的問題。

6 結語

針對昌黎縣灤河下游游蕩型河道流勢，左岸昌黎縣河段護岸工程措施主要是以上三種丁壩形式，各壩型各有優點，其護岸效果較理想，針對各壩型的施工特點及各險段的實際情況，應采取不同的護岸措施，以達到最好的護岸效果。陜西水利

[1]人民交通出版社,《平原航道整治》.

[2]李西平,《井柱網格透水丁壩技術》,水利水電技術,1997年第2期.

[3]灤河工程管理局,《“96.8”灤河下游洪水調查》.