渾河險工治理技術(shù)研究

□周 園（沈陽農(nóng)業(yè)大學高等職業(yè)技術(shù)學院）

1.渾河流域概況

2.渾河洪水災害

渾河屬平原河段，土質(zhì)疏松，由于自身的演變和人為因素，造成多處險工，每年汛后都要進行維修。在洪水期間，均有決堤、潰壩、河岸坍塌等沖壞現(xiàn)象。僅1995年洪水決口就達124處，總長為6489m，淹沒面積1356.43km2，受淹人口43.3萬人、耕地9.45萬hm2、房屋29.8萬間，其中倒塌6.84萬間，此次洪水波及遼干左岸和太子河右岸的平原區(qū)，損失極為慘重。

3.河道險工成因

3.1 彎道環(huán)流

河道彎曲，在枯水期水流量小，主流線易于彎曲常偏靠凸岸一側(cè)，進入彎道后，主流逐漸向凹岸轉(zhuǎn)移；在汛期水流量大、流速快、慣性作用強，主流線受離心力作用不易彎曲，河道的凹岸是主流集中的地方,河水打漩渦引起橫向環(huán)流，以極大的流速猛烈地沖刷著凹岸和附近的河底,并把沖刷的泥沙攜帶到凸岸淤成淺灘。結(jié)果使凹岸的坡腳變陡或淘空,失去了支持力,而形成險工。

3.2 河道裁彎

不論是自然裁彎還是人工裁彎，一旦發(fā)生，由于新河的比降陡，流速快，水流挾沙力大，在水動能作用下，加劇新裁河道上下游險工的發(fā)展，而形成新的險工。

3.3 土質(zhì)抗沖能力低

河岸土質(zhì)不好,抗沖能力低，就易傾坍、脫落,在受主流沖刷下,逐漸后退而發(fā)展為險工，這是造成險工的地質(zhì)原因。

3.4 水位驟落

岸坡被河水長期浸泡以后，摩擦力，粘結(jié)力都減弱，但土體在各種力作用下保持平衡，當水位急劇下降時，失去外水的頂托力，已滲入土體內(nèi)部的水和部分細土顆粒會反向向外流入河內(nèi)，使坡面易造成滑落，頂部土體在自重作用下坍塌，造成坡岸破壞而形成險工。

3.5 地下水的沖刷

地下水經(jīng)沙層流入河道時，會把輕細的小砂礫帶走，時間久了會將堤岸基礎淘空，形成險工，在低水位時會引起岸坡的坍塌現(xiàn)象。

3.6 人為因素

河道工程施工質(zhì)量差；無計劃地過量取土、采沙；營造的護岸林、護堤林遭到破壞；傾倒廢渣、淤塞河道等都是造成險工的重要原因。

4.河道險工類型

4.1 河岸險工

河岸險工是指河岸在水流作用下不斷坍塌，逐漸向大堤逼近，進而威脅大堤安全。在河岸險工中大致可分為3種類型：

目前國內(nèi)外三維掃描儀都通過測量儀器掃描原始完整零件模型數(shù)據(jù)；但是國外的三維掃描儀精度普遍高于國內(nèi)。本文針對復雜曲面零件特別是邊緣處不宜通過三維掃描儀精確取得的曲面數(shù)據(jù)，提出了一種基于迭代計算的三維數(shù)據(jù)提取方法。對于三維預掃描數(shù)據(jù)，首先采用電流計在曲面外沿設置多個采樣的定位點V(x,y,z)，而此定位點即為通過三維掃描儀對物體所在的位置進行測量后所固定的點。依照現(xiàn)在三維掃描儀中的數(shù)據(jù)提取技術(shù)，一般來講，對定位點的捕捉精度較高，而其對定位點的誤差主要受到三維掃描儀捕捉精度的影響。

4.1.1 彎道險工。由于河道彎曲，形成漩流，使岸邊沖兌嚴重，岸下亦形成深溝。經(jīng)長期沖刷，主河槽不規(guī)則，亦塌岸。

4.1.2 直段險工。一般發(fā)生在河岸微彎或彎曲段的下游，由于堤線靠近河床，或由于堤腳行洪而形成。如渾河左岸，遼陽縣高家街險工，該段河道順直，但其上游河段彎向左岸，致使該河段逼近大堤，形成險工。

4.1.3 裁彎段險工。渾河臺安縣河段，近年來有10處坍岸險工發(fā)生，坍岸險工明顯增多，險情嚴峻。

4.2 大堤險工

大堤險工主要是指筑堤材料或者堤基為沙質(zhì)土的沙堤或者沙基類險工。渾河沙質(zhì)堤防分布長度為28.43km計21處，險工有渾河左岸海城的郁坨子、前丁家河等；沙基的堤防總長度為31.89 km，分布于29處，險工有渾河右岸臺安的永安、蘇家街等。

5.河道險工治理措施

渾河險工共計調(diào)查48處，險工段長43.43km，其中河岸險工27處，占56%；沙基、沙堤19處，占40%；穿堤建筑物險工2處，占4%。治理河道險工的目的是防止河岸坍塌,穩(wěn)定河勢,確保堤防安全。治理河道險工的措施要根據(jù)險工形成的原因、發(fā)展變化的程度，結(jié)合地形、河勢的特點，本著安全、經(jīng)濟、耐久、可行的原則，因地制宜，擇優(yōu)而定。

5.1 丁壩

丁壩是修筑從河岸突出于水流之中的“丁”字形壩體,起迎托挑移主流的作用,改變河道流向，從而保護河岸，適用于河道寬而淺，岸高不超過4m的河段，壩長一般20～30m，最短10余m，河槽較寬，堤距較大處壩長可達50m，丁壩需插入岸坎2～4m，如遼中右岸的媽媽街險工。丁壩與水流的角度一般為65～70°，丁壩的有效長度一般為15～20m，但首尾兩座丁壩挑流角度應小些。丁壩間距，一般采用壩長的2～3倍，但丁壩間距與丁壩角度應統(tǒng)一考慮，既要安全，又要經(jīng)濟。丁壩高度包括護底沉排為 4～5m，縱比降為 1／30～1／50。丁壩以沉排或軟體排護底，上壓石籠丁壩，石籠分層，每層高1m，上層頂寬lm，以下各層兩側(cè)頂寬各為0.5m。

5.2 石籠沉排

石籠沉排，多用于平順護岸，在枯水位以上采用石籠，石籠系用鐵絲編成，網(wǎng)眼尺寸15cm×15cm，將岸壁削成l:2～l:2.5的邊坡，以無紡布做反濾層，上置石籠。水下部分則用沉排護岸護底，以利落淤固灘，沉排厚0.75m，壓石厚0.3m。石籠與沉排壓疊lm,個別深水河段，枯水位以上很少，均按沉排考慮。沉排護過深泓線2m，有些微彎河段或直線段，河底為U形，深泓線距河岸很遠，但河底坡度多緩于1:4，只需擴至1:4底坡外3～7m處，河床沖刷深度3m左右，則沖刷后的沉排底坡仍能緩于l:2.5，也是安全的。如渾河左岸燈塔的張莊子、海城的刀把子。

5.3 軟體排

軟體排護岸在渾河海城、臺安河段險工是常被采用的一種護岸形式?？菟灰陨蠟椴蛔冃闻朋w，削至l:2～l:2.5邊坡，采用無紡布加筋貼坡排體，50cm×50cm×l0cm混凝土板鋪壓，重240kg／m2?？菟灰韵聻樽冃闻朋w，用聚丙烯布加筋貼底排體，采用流線型或馬蹄型阻水系數(shù)較小的l00cm×300cm長條混凝土塊壓載，中間間距70cm，邊載間距30cm。渾河海城縣采用，中間部位 l00kg／m2，邊載 160kg／m2，平均 120kg／m2。 每個混凝土塊輔以吊裝固定環(huán)2個，預制塊與排體相接時用4mm尼龍繩通過固定環(huán)扎結(jié)在排體上，流急坡陡時，迎流面流線型預制塊下部，每塊加犁錨2只，固定排體。上下排體沖刷后也能維持l:2.5的底坡。無紡布排與聚丙烯布排交接處搭接lm；排體筋繩采用直徑4mm聚乙烯繩。

5.4 拋石

拋石適用于積水較深、施工期不易排水開挖基礎的護岸工程,這種技術(shù)措施主要用于護岸工程的基礎保護,拋石邊坡1:1.3,拋石頂寬1.5～2.0m。此方法施工簡單、快捷、易控制。如渾河右岸臺安縣的馬家樓、后湘水、三界泡險工。

5.5 混凝土板

混凝土板為護坡型式，整齊美觀，抗腐蝕性強，經(jīng)久耐用，還可起到宣傳碑牌的作用，因而在城市段、公路兩側(cè)及居民聚居地區(qū)廣泛采用。如渾河左岸海城縣的對坨子險工。

5.6 混凝土模袋

模袋是由上下兩層土工織物制成的大面積連續(xù) “袋狀模板”，在袋內(nèi)充填混凝土或者水泥砂漿,充填料凝固后即形成防護體。一般模袋充填厚度15～20cm、邊坡1:2、河底平鋪寬5m左右的模袋混凝土護底。此方法安全可靠、地形適應性強、整體性好、抗沖刷能力強、施工方便。如渾河左岸遼中縣的李家房崗險工。

5.7 干砌石

干砌石既能護岸,又能護底,柔性較好,適用于流速較小的河段護面。因造價低廉、施工簡單、防護效果好,而在河道險工中被廣泛應用。如渾河右岸臺安縣的刀把子、鍋檉子等險工。

5.8 垂直鋪塑

垂直鋪塑是用土工防滲膜做為防滲材料的一種垂直防滲技術(shù)，包括機械開槽、鋪膜和溝槽回填3個工序。目前有刮板式、旋轉(zhuǎn)式、往復式、高壓水沖式等多種開槽鋪塑機械。垂直鋪塑對解決堤身散滲、集中滲流、堤腳附近的滲透破壞等效果顯著，如渾河左岸蘇家屯的楊孟達、遼陽的老薄堡、臺安的東增等。

5.9 生物措施

生物措施就是在險工處植樹造林,使其形成河岸帶，利用樹林的挑流、掛淤、減速、固土等作用而護岸。河岸帶又是陸地生態(tài)系統(tǒng)和河流生態(tài)系統(tǒng)的交錯區(qū)，它還可以維持河道的景觀和保持水土、維持河道生物的能量和生存環(huán)境、維持河道良好的水文和水質(zhì)狀況等。

6.結(jié)語

通過對渾河險工的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，渾河河道的護岸工程、沙基、沙堤防滲工程措施種類繁多，且這些工程都在發(fā)揮著作用。但決不能高枕無優(yōu)、無事可做,要應隨時注意觀測,及時維護,確保各類工程運行情況完好,才能實現(xiàn)渾河治理的目標。

在對渾河的險工治理中，除采取必要的工程措施外，還應采取一定的非工程措施。必須加強宣傳，讓河流生態(tài)意識深入人心，人們自覺愛護渾河及河邊綠地，共同創(chuàng)建美好生態(tài)河流景觀。為保證渾河各類工程的安全穩(wěn)定運行和維持渾河河道的自然生態(tài)平衡，要嚴格管理和控制在渾河河道內(nèi)采沙。用現(xiàn)代的科學技術(shù)加強對河道的監(jiān)測,分析研究河床演變規(guī)律,建立河道GIS，用現(xiàn)代的科學的方法對渾河險工的成因、治理措施的選擇、工程布置情況、治理時機、治理長度等因素進行分析、研究，為渾河治理提供依據(jù)，科學合理地制定渾河治理規(guī)劃。