黃河河道整治工程如何變被動搶險為主動加固

鄭偉

【摘要】黃河河道整治工程經常發生險情，通過提前進行根石加固，可以有效的防止險情發生。通過對黃河大荔河段2001—2010年10年的險情進行研究，分析工程情況、河勢情況、河流彎道、水沙情況對險情的發展影響。通過這些規律，針對可能出險的壩段進行根石加固，可以有效防止險情發生，減少災害損失，節約搶險經費。

【關鍵詞】黃河；河道整治；工程；搶險；加固

前言

黃河是一條多泥沙的河流，黃河中游部分河段和下游河段由于泥沙淤積，河道寬淺，水流散亂。為了控制水流、穩定河勢修建了大量的河道整治工程。

1、工程出險原因分析

1.1 根石走失，壩基不穩，出險幾率大。在含沙量低的中常流量長時間作用下，河道沖刷加劇，壩前沖刷坑加深加大，工程基礎失穩，根石、坦石在橫向螺旋流和豎向螺旋流的共同作用下，向沖刷坑底部滾動，根石、坦石出現坍塌的幾率加大。

1.2 河勢上提下挫，基礎薄弱壩岸靠溜出險。由于河勢上提下挫，水沙條件發生新的變化，加上河道整治工程不完善，工程控溜能力不足，使工程著溜位置發生新的變化。如果上提下挫幅度較小，著溜點不脫離原壩位置，工程出險的幾率較小；如果幅度較大，著溜點從原壩段變為新壩段，新壩段臨時發揮擋水挑流功能，由于新壩段長期不靠溜，有些甚至不靠河，一旦靠溜，根石下的土基礎被水流快速淘刷，致使根石、坦石失去支撐，不能抵抗洪水的侵蝕，發生坍塌甚至墩蜇險情。

1.3 新建工程或建成后一直未靠流工程未經洪水考驗，一旦靠流，出險頻繁。新建工程由于根石淺，工程靠流后往往發生險情，這些險情在出險時間和出險部位上比較集中，這些工程往往經過3-4年的反復出險，工程根石深度和坡度達到一定程度，壩基才能穩定。

1.4 河流彎道對工程的破壞。彎道水流是河道中常見的一種水流運動現象。彎道水流作曲線運動時，必然產生指向凹岸方向的離心力，水流為了平衡這個離心力，通過結構調整，使得凹岸方向的水面增高，凸岸方向的水面降低，形成橫向水面比降。水面橫比降引起彎道斷面橫向壓力差，這種壓力差沿垂線分布的均勻性和流速沿垂線分布的非均勻性，導致了彎道斷面縱軸橫向環流的出現，這一立體環流與縱向水流一起構成了彎道水流所特有的螺旋流。

彎道泥沙運動與螺旋流關系極為密切，在橫向環流的作用下，表層含沙量較小的水流不斷流向凹岸并插向河底，而底層含沙量較多的水流不斷流向凸岸并爬上邊灘，形成橫向輸沙不平衡，再加上縱向水流對凹岸的作用，使凹岸坡崩坍，崩坍下來的泥沙也被底部橫向水流帶向凸岸。這樣，就形成凹岸不斷坍塌后退，凸岸邊灘不斷淤長延伸的彎道現象。

1.5 險情發生在時間上的分布規律。通過對2001-2010年10年的險情進行分析發現，防洪工程出險在時間上有一定的規律性。

通過對大荔河段出險在時間上的分布發現，年內出險在時間上有一定的規律，年內出險有兩個高峰，每年的3-4月份是第一個小高峰，8-10月份是第二個大高峰。流量大時流速增大，沖刷力強；泥沙含量小時沖刷力強，所以出險概率和流量成正相關，和含沙量成負相關。在流量大、含沙量小時更容易出險。

進行根石加固時，盡量選擇在出險可能性較大的月份，做到有針對性的加固。

2、加固根石防止工程險情發生的實踐運用

陜西大荔華原下延工程位于黃淤49-黃淤48斷面之間，距華原退建工程末端3.0公里，工程全長2.0公里，丁壩20道。華原下延工程為1996年凌汛后修建，主要作用是控制河勢。華原下延工程首端與朝邑圍堤通過3.35公里長的上壩路相連，上壩路與華原下延工程銜接處有300米砌護段。

工程修建后至2006年春季一直未靠流，2006年桃汛后工程開始逐漸靠流，出險頻繁。下圖對華原下延工程2006—2010年5年的出險次數進行了統計。

通過比較發現，該工程近年來出險頻繁，但是2008年全年無險情。2008年華原下延工程發生險情較少，主要原因是及時對根石走失嚴重的壩段進行根石加固，其中華原下延工程根石加固耗資35.25萬元，將可能發生的險情消滅在萌芽狀態。

3、主動加固注意事項

3.1 加固前對工程根石走失情況進行探摸，針對根石走失嚴重的壩段進行重點加固。

3.2 注意觀察河勢，如發生河勢上提下挫、河流彎道、主流頂沖。要加強對工程的巡查和河勢觀察。發現問題，及時加固。

3.3 掌握險情發展規律，做到有的放矢。每年的3-4月份，8-10月份是險情的高發時段，加強工程巡查，對根石走失嚴重的壩段及時進行加固。

4、結論

根據工程情況特別是根石探摸情況結合河勢變化，可對工程出險進行預估，提前對可能出險的壩段進行加固，可以有效預防工程出險，減少災害損失，保護工程安全，有效節約搶險經費。可以在條件成熟的河段進行推廣應用。