馬倫下段護岸工程冰凌水毀修復設計方案

徐立凱

（哈爾濱市道里區人民政府防汛抗旱指揮部辦公室，哈爾濱15001）

馬倫下段護岸工程冰凌水毀修復設計方案

徐立凱

（哈爾濱市道里區人民政府防汛抗旱指揮部辦公室，哈爾濱15001）

馬倫下段護岸、導流壩、固床工程位于塔河縣開庫康鄉馬倫村所在地的黑龍江右岸。工程處于馬倫—盤古河口江段，江中洲島汊道較多，江道演變復雜。俄側島嶼有烏斯塔諾夫斯基島、拉格林斯基島、烏瓦利內島；我國側有馬倫站上島、車地營子淺灘島、盤古河口島，我國側灘島背汊串溝發育，易受中高水切割。馬倫村所在江岸地處彎道凹岸，直接受水流頂沖，加之土質松散、冰排撞擊、水流風浪沖淘，沖刷塌岸嚴重。介紹馬倫護岸工程水毀情況，分析水毀原因及工程修復的必要性，制定冰凌水毀設計方案。

護岸工程；水毀原因；工程修復；冰凌水毀

1 工程水毀情況

2009年凌汛期間，漠河—塔河江段發生了歷史上開江時間最早的倒開江，并形成了冰壩，塔河縣馬倫江段冰排上到了岸頂，導致已建成的馬倫下段護岸、導流壩和固床工程嚴重損毀。

2009年10月10日—15日，由省水利廳建設處組織，質量監督部門、設計、監理、施工等相關單位到工程現場進行實地查勘，凌汛過后，導流壩整體被沖毀，壩頂高程整體降低了1.5 m左右，壩體塊石被水流帶走沖至下游，馬倫固床整體損壞，馬倫下段護岸損毀嚴重，經實際勘測，800 m長護岸水毀段有9處，水毀段總長度645.5 m，其中有4處嚴重段長度497.5 m。

工程水毀情況詳見表1及圖1～圖2。

2 水毀原因

由于2009年春季黑龍江在馬倫江段倒開江形成了冰壩，使該江段水位壅高，冰排上岸，在馬倫導流壩處，流冰水位高于設計壩頂高程，使壩頂過冰，壩體被冰排層層摧毀，造成毀壞。

正常凌汛只是冰凌在河道內隨水流動，低水位時一般凌汛構不成災害，中高水位時，由于冰排隨水流動，撞擊江岸，并伴隨水流沖刷，才會對江河岸邊產生塌岸、灘地產生切割等危害［1］。

冰壩則是凌汛中較嚴重的災害形式，主要是因為地理位置、溫度要素等必要因素同時出現才會形成，多發生在春季四、五月份的開江流冰期，多由倒開江形成，表現為流冰卡塞，封堵河道，水位急劇升高，冰塊層層疊起，成為橫江冰壩［2－3］。

黑龍江干流主要發生在上游中段，中游（黑河以下）江段不發生冰壩。

馬倫下段護岸、導流壩、固床工程位于冰壩易發區，頂高程是按不過冰設計的，正常流冰期在設防標準下，壩頂不允許過冰，由于形成冰壩，水位雍高導致壩頂過冰，造成工程毀壞。

3 工程修復的必要性

黑龍江干流上游段，屬山區性河流特征，水位漲落幅度較大，江汊島嶼較多，主流左右擺動。

馬倫—盤古河口江段，江中洲島汊道較多，江道演變復雜。

俄側島嶼有烏斯塔諾夫斯基島、拉格林斯基島、烏瓦利內島。

我國側有馬倫站上島、車地營子淺灘島、盤古河口島，我國側灘島背汊串溝發育，易受中高水切割，

大水時馬倫站下島、車地營子淺灘島漫灘水深達4.0 m以上。

馬倫村所在江岸地處彎道凹岸，直接受水流頂沖，加之土質松散、冰排撞擊、水流風浪沖淘，沖刷塌岸嚴重。

表1 馬倫下段護岸水毀情況統計表

圖1 馬倫下段護岸水毀照片

圖2 馬倫下段護岸水毀照片

據分析調查，從1964年至工程建成前，此段江岸已退岸100 m之多，年平均沖刷退岸達3～4 m，馬倫下段護岸建成后，與原已建的馬倫護岸工程（2 160 m）形成整體防護體系，不僅保證了馬倫村人民生命財產的安全，而且對馬倫站下島、車地營子淺灘島3.763 km2的國土起到了良好的防護作用，避免了大水漫灘時主流切灘改道的危險。

此次冰凌水毀造成馬倫導流壩和固床整體毀壞，壩體塊石被水流沖走、壩頂高程降低；馬倫下段護岸損毀嚴重，水毀總長度645.5 m，占工程長度的81%，其中77%無法按原設計修復，護岸工程基本失去了原有的防護作用。

因此為恢復工程的防護作用，保護馬倫村人民生命財產的安全和防止國土流失，對馬倫下段護岸工程進行修復是非常必要的。

但是，由于本江段是冰壩的易發區，冰壩發生幾率頻繁，且對固床工程破壞巨大，本工程中的導流壩和固床原設計均未考慮冰壩的影響，因此如仍按原設計恢復導流壩和固床工程，再發生冰壩時還會發生水毀。

目前工程雖已毀壞，但還剩余高約1 m的潛壩，也起到一定的作用，本次考慮冰壩對固床工程的破壞力，維持工程現狀，不按原設計進行恢復。

4 冰凌水毀設計方案

4.1 總體思路

馬倫下段護岸、導流壩、固床工程為綜合整治工程，其中馬倫下段護岸主要保護馬倫村附近江岸不受高水沖刷退岸；導流壩、固床工程為低水整治建筑物，主要是防止低水位時內汊受水流沖刷擴寬，進而形成主江道導致馬倫站下島、車地營子淺灘島的國土流失［4－5］。

本次修復設計考慮三項工程的作用，為防止馬

倫村附近江岸后退造成國土流失，先對護岸工程進行修復。

由于冰壩對導流壩和固床工程的破壞力巨大，而目前沒有可靠的結構和措施能夠抵御冰壩的破壞，因此，先維持導流壩和固床工程現狀，并監測現有工程情況下，內汊左岸的沖刷退岸情況，如今后內汊有繼續拓寬發展的可能，再研究采取可靠結構型式恢復導流壩和固床工程或采取護岸措施防止內汊左岸的進一步沖刷退岸。

4.2 漠河縣大河西村固床過冰物理模型試驗

4.2.1 試驗研究內容

主要包括觀測固床工程不同設計高程時的排冰狀況以及河道流冰時固床上下游是否有冰壩產生，并分析流冰時冰排對于護岸的影響，推薦護岸工程參數。

4.2.2 試驗工況

試驗河段的流冰特征參考漠河站，其流冰期為每年的4月20日—5月13日。流冰期冰塊尺寸最大約為40～50 m，最大冰厚為1.48 m，一般冰塊尺寸為15 m，一般冰塊厚度為1.1～1.3 m。

模型上游流量邊界采用加林達站設計流量，該站流冰期特征同漠河站一致，設計頻率洪水P＝50%、P＝20%、P＝10%相當于流冰期P＝10%、P＝2%、P＝1%洪水流量。

4.2.3 試驗主要結論

1）在現狀河道情況下，流冰期古城島上游分汊河段前極易形成水力加厚型冰塞，經過多次的試驗驗證，在此江段形成冰壩的幾率有7成。經試驗觀測，形成此種冰壩從而造成的冰壩上下游水位差最大可達到5.5 m。在古城島（2）、（3）島和右岸間的狹窄河道內易形成圓拱，造成冰壩。

經過多次的試驗驗證，在此江段形成冰壩的幾率有3成。此種冰壩造成的壅水較小，一般在2～2.5 m。

2）通過有限元計算，冰排對壩體的荷載為6238.25t，說明固床在冰排巨大沖擊作用下將很容易受損。

4.3 導流壩與固床處理方案

本工程所在河段江道形態與漠河縣古城島河段較為相似，均屬分汊性河道，在河道分汊處均布置有固床工程，且兩個河段均屬冰壩易發區范圍。由于冰壩對工程的破壞力非常大，常常發生毀滅性破壞，因此為檢驗工程布置的合理性和確定固床工程在冰壩作用下的效果。2010年9月針對漠河縣古城島河段進行了冰水力學物理模型試驗，根據試驗結論，在冰壩易發區的河段，尤其是古城島河段，通過設置固床工程來控制分汊河道的分流比防止內汊沖刷的方案，工程受冰壩威脅很大，由于冰壩原因極易導致工程毀壞。

因此，根據此模型試驗結論，本次設計對馬倫導流壩、固床工程不采取修復措施，工程雖已毀壞，但還剩余高約1 m的潛壩，也起到一定的作用，本次可維持工程現狀，不進行加高處理。

4.4 馬倫下段護岸處理方案

2011年7月和9月，測量隊伍分兩次對水毀工程進行了實際測量，實測了護岸段的1／500條帶地形圖和縱橫斷面圖，護岸段每間距20 m測一橫斷面，對于坡面水毀較輕段，實測了水毀面積，落于1／500條帶圖上，并在實地對剩余石料可利用率進行了估算。

對于坡面水毀嚴重段，其起止點均加測橫斷面，其中較長段每10～20 m即加測一橫斷面。

經實際測量，馬倫下段護岸水毀段9處，總長度645.5 m，根據水毀程度不同，采取不同的處理方案，對于坡面部分毀壞、有部分完好的水毀段，采取按原設計干砌石修復處理措施，對于坡面完全毀壞的護岸段，采取拋石護岸措施。

經實際勘察測量，有5處水毀段可按原設計采取修復措施，修復段長148 m；有4處水毀嚴重段長度497.5 m，采用拋石護岸措施。

［1］齊海林，張曉魯，郭友文.呼瑪燃料公司護岸水毀修復工程沉排及護坡施工方法［J］.黑龍江水利科技，2013，41（08）：281－282.

［2］王黑鐵，王成才，葛素梅.黑龍江干流國境界河國土防護護岸工程結構型式選擇［J］.黑龍江水利科技，2003，31（03）：40.

［3］卜漢臣.黑龍江干流界河段已建防護工程存在問題分析［J］.水利科技與經濟，2006，12（09）：616－617.

［4］于億年，劉興貴，孫鵬.遼河單一下挑短丁壩護岸工程水毀原因及整治措施［J］.東北水利水電，1989（01）：17－21.

［5］蘇東喜，鄭微微，端木靈子.塔里木河帕滿引水口防護工程設計［J］.人民黃河，2015，32（01）：54－56.

TV861

B

2014－10－31

徐立凱（1981－），男，山東黃縣人，工程師。

1007－7596（2015）06－0079－03