黃河河道整治工程如何變被動(dòng)搶險(xiǎn)為主動(dòng)加固

鄭偉

【摘要】黃河河道整治工程經(jīng)常發(fā)生險(xiǎn)情，通過(guò)提前進(jìn)行根石加固，可以有效的防止險(xiǎn)情發(fā)生。通過(guò)對(duì)黃河大荔河段2001—2010年10年的險(xiǎn)情進(jìn)行研究，分析工程情況、河勢(shì)情況、河流彎道、水沙情況對(duì)險(xiǎn)情的發(fā)展影響。通過(guò)這些規(guī)律，針對(duì)可能出險(xiǎn)的壩段進(jìn)行根石加固，可以有效防止險(xiǎn)情發(fā)生，減少災(zāi)害損失，節(jié)約搶險(xiǎn)經(jīng)費(fèi)。

【關(guān)鍵詞】黃河；河道整治；工程；搶險(xiǎn)；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(wěn)定河勢(shì)修建了大量的河道整治工程。

1、工程出險(xiǎn)原因分析

1.1 根石走失，壩基不穩(wěn)，出險(xiǎn)幾率大。在含沙量低的中常流量長(zhǎng)時(shí)間作用下，河道沖刷加劇，壩前沖刷坑加深加大，工程基礎(chǔ)失穩(wěn)，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(dòng)，根石、坦石出現(xiàn)坍塌的幾率加大。

1.2 河勢(shì)上提下挫，基礎(chǔ)薄弱壩岸靠溜出險(xiǎn)。由于河勢(shì)上提下挫，水沙條件發(fā)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(fā)生新的變化。如果上提下挫幅度較小，著溜點(diǎn)不脫離原壩位置，工程出險(xiǎn)的幾率較小；如果幅度較大，著溜點(diǎn)從原壩段變?yōu)樾聣味危聣味闻R時(shí)發(fā)揮擋水挑流功能，由于新壩段長(zhǎng)期不靠溜，有些甚至不靠河，一旦靠溜，根石下的土基礎(chǔ)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(fā)生坍塌甚至墩蜇險(xiǎn)情。

1.3 新建工程或建成后一直未靠流工程未經(jīng)洪水考驗(yàn)，一旦靠流，出險(xiǎn)頻繁。新建工程由于根石淺，工程靠流后往往發(fā)生險(xiǎn)情，這些險(xiǎn)情在出險(xiǎn)時(shí)間和出險(xiǎn)部位上比較集中，這些工程往往經(jīng)過(guò)3-4年的反復(fù)出險(xiǎn)，工程根石深度和坡度達(dá)到一定程度，壩基才能穩(wěn)定。

1.4 河流彎道對(duì)工程的破壞。彎道水流是河道中常見(jiàn)的一種水流運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。彎道水流作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，必然產(chǎn)生指向凹岸方向的離心力，水流為了平衡這個(gè)離心力，通過(guò)結(jié)構(gòu)調(diào)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(dǎo)致了彎道斷面縱軸橫向環(huán)流的出現(xiàn)，這一立體環(huán)流與縱向水流一起構(gòu)成了彎道水流所特有的螺旋流。

彎道泥沙運(yùn)動(dòng)與螺旋流關(guān)系極為密切，在橫向環(huán)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(duì)凹岸的作用，使凹岸坡崩坍，崩坍下來(lái)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(zhǎng)延伸的彎道現(xiàn)象。

1.5 險(xiǎn)情發(fā)生在時(shí)間上的分布規(guī)律。通過(guò)對(duì)2001-2010年10年的險(xiǎn)情進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，防洪工程出險(xiǎn)在時(shí)間上有一定的規(guī)律性。

通過(guò)對(duì)大荔河段出險(xiǎn)在時(shí)間上的分布發(fā)現(xiàn)，年內(nèi)出險(xiǎn)在時(shí)間上有一定的規(guī)律，年內(nèi)出險(xiǎn)有兩個(gè)高峰，每年的3-4月份是第一個(gè)小高峰，8-10月份是第二個(gè)大高峰。流量大時(shí)流速增大，沖刷力強(qiáng)；泥沙含量小時(shí)沖刷力強(qiáng)，所以出險(xiǎn)概率和流量成正相關(guān)，和含沙量成負(fù)相關(guān)。在流量大、含沙量小時(shí)更容易出險(xiǎn)。

進(jìn)行根石加固時(shí)，盡量選擇在出險(xiǎn)可能性較大的月份，做到有針對(duì)性的加固。

2、加固根石防止工程險(xiǎn)情發(fā)生的實(shí)踐運(yùn)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(zhǎng)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(shì)。華原下延工程首端與朝邑圍堤通過(guò)3.35公里長(zhǎng)的上壩路相連，上壩路與華原下延工程銜接處有300米砌護(hù)段。

工程修建后至2006年春季一直未靠流，2006年桃汛后工程開(kāi)始逐漸靠流，出險(xiǎn)頻繁。下圖對(duì)華原下延工程2006—2010年5年的出險(xiǎn)次數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。

通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，該工程近年來(lái)出險(xiǎn)頻繁，但是2008年全年無(wú)險(xiǎn)情。2008年華原下延工程發(fā)生險(xiǎn)情較少，主要原因是及時(shí)對(duì)根石走失嚴(yán)重的壩段進(jìn)行根石加固，其中華原下延工程根石加固耗資35.25萬(wàn)元，將可能發(fā)生的險(xiǎn)情消滅在萌芽狀態(tài)。

3、主動(dòng)加固注意事項(xiàng)

3.1 加固前對(duì)工程根石走失情況進(jìn)行探摸，針對(duì)根石走失嚴(yán)重的壩段進(jìn)行重點(diǎn)加固。

3.2 注意觀察河勢(shì)，如發(fā)生河勢(shì)上提下挫、河流彎道、主流頂沖。要加強(qiáng)對(duì)工程的巡查和河勢(shì)觀察。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)加固。

3.3 掌握險(xiǎn)情發(fā)展規(guī)律，做到有的放矢。每年的3-4月份，8-10月份是險(xiǎn)情的高發(fā)時(shí)段，加強(qiáng)工程巡查，對(duì)根石走失嚴(yán)重的壩段及時(shí)進(jìn)行加固。

4、結(jié)論

根據(jù)工程情況特別是根石探摸情況結(jié)合河勢(shì)變化，可對(duì)工程出險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)估，提前對(duì)可能出險(xiǎn)的壩段進(jìn)行加固，可以有效預(yù)防工程出險(xiǎn)，減少災(zāi)害損失，保護(hù)工程安全，有效節(jié)約搶險(xiǎn)經(jīng)費(fèi)。可以在條件成熟的河段進(jìn)行推廣應(yīng)用。