基于海河流域河道險(xiǎn)工防治回顧

梁發(fā)彪

（河北省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，天津300250）

1 概況

海河水系由河北省南運(yùn)河、子牙河、大清河、永定河及北三河（北運(yùn)河、潮白河、薊運(yùn)河）等五大水系組成。包括京、津、冀、魯、晉、蒙、遼等八省、市、自治區(qū)的局部或全部。流域總面積26.5萬km2，其中河北省占14.7萬km2。

海河南系地處大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，冬季較長，春秋季較短，全年平均氣溫在7.6～13.1℃，全流域多年平均降雨量500～600mm；降雨量年內(nèi)分配極不均勻，全年降雨量8%集中在6～9月份，且暴雨洪水多發(fā)生在汛期的7、8月份。

2 海河流域護(hù)險(xiǎn)工程技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

2.1 護(hù)險(xiǎn)工程及歷史發(fā)展?fàn)顩r

建國初期海河流域，護(hù)險(xiǎn)工程沿用老河工的傳統(tǒng)方法，主要以埽土、灰土工為主；20世紀(jì)50～60年代護(hù)險(xiǎn)工程以磚料為主，大部分護(hù)岸工程采用拋磚結(jié)構(gòu)；進(jìn)入20世紀(jì)70年代初期，海河流域各河系采取了“分區(qū)防守，分流入?！钡闹卫矸结?。護(hù)險(xiǎn)工程以石料為主，采用拋石、干砌石、漿砌石結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)70年代，鋼筋混凝土開始應(yīng)用到護(hù)險(xiǎn)工程中，主要以鋼筋混凝土井柱樁導(dǎo)流排；20世紀(jì)80年代后，護(hù)險(xiǎn)工程以石料和鋼筋混凝土為主要材料，有干砌石、漿砌石、鋼筋混凝土井柱樁導(dǎo)流排、預(yù)支混凝土塊護(hù)坡及土工織物等；20世紀(jì)90年代，為解決沙基、沙堤和重要提防土體密實(shí)度不夠的問題，在海河流域境內(nèi)的大清河、滹沱河、東店北大堤分別實(shí)施了帷幕灌漿、劈裂灌漿、混凝土防滲樣、土工膜等防滲治理措施。

近幾年來，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，河道護(hù)險(xiǎn)工程的新材料、新工藝、新技術(shù)不斷創(chuàng)新和涌現(xiàn)，但隨之流域內(nèi)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)地位和發(fā)展要求，河道治理任務(wù)仍然很艱巨。

2.2 護(hù)險(xiǎn)技術(shù)

險(xiǎn)工整治與護(hù)險(xiǎn)技術(shù)是保證防洪安全，減免提防決口的重要措施。河北省在長期的河道險(xiǎn)工中，其護(hù)險(xiǎn)技術(shù)主要采取措施：

（1）丁壩導(dǎo)流、拋石護(hù)腳和水工模袋混凝土、軟體排等。

（2）治理堤防措施主要有：重力灌漿防滲、高壓噴射帷幕灌漿防滲、混凝土防滲墻防滲、垂直鋪土工膜等。

（3）堤坡防護(hù)措施有土壤固化護(hù)坡、草皮護(hù)坡、改變河道走向、退堤還灘等治理險(xiǎn)工措施。

2.2.1 傳統(tǒng)的護(hù)險(xiǎn)技術(shù)

主要有廂埽護(hù)岸、柳輥沉枕、挑水簾子、臥柳護(hù)坎、拋磚拋石護(hù)坡、干砌石護(hù)坡、漿砌石護(hù)坡、土石盤頭、丁壩、柳丁壩等。

2.2.2 護(hù)險(xiǎn)新技術(shù)

2.2.2.1 鏈鎖混凝土板防護(hù)

這種板塊不用任何支撐可鋪設(shè)在1∶2的斜坡上。板塊底部鋪設(shè)無紡?fù)凉げ家苑乐够亮魇?。其表層特殊的?gòu)型具有吸收波浪和水流運(yùn)動(dòng)能量的作用。這種新型結(jié)構(gòu)已在海河流域境內(nèi)永定河上應(yīng)用。

2.2.2.2 土工膜袋防護(hù)

土工模袋防護(hù)技術(shù)具有地形適應(yīng)性強(qiáng)、 整體性好、抗沖刷能力強(qiáng)和施工快捷、經(jīng)久耐用、價(jià)格合理、可以水下施工等優(yōu)點(diǎn)。這種防護(hù)材料已在引灤工程中應(yīng)用。

2.2.2.3 水泥土護(hù)坡

水泥土現(xiàn)已應(yīng)用于國外幾十年歷史，但在我國尚未得到很好推廣。

水泥土是水泥與土以一定比例混合而成的一種建筑材料，具有取材容易、施工簡單、較經(jīng)濟(jì)、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。

（1）水泥土護(hù)坡要求筑在穩(wěn)定的岸坡上，原則上要求岸坡為原狀土。

（2）水泥采用32.5#水泥即可，土料為砂土及砂壤土，只需過5mm篩，除去雜質(zhì)，但黏粒含量過多和含有機(jī)質(zhì)的土不得使用。

（3）配合比為1∶8，水泥含量為12.5%（按質(zhì)量比），厚度采用20cm，以5m一分縫，形成5m×5m的網(wǎng)格。

（4）水泥土護(hù)坡設(shè)計(jì)并不復(fù)雜，而施工質(zhì)量至關(guān)重要。施工中要嚴(yán)格清基削坡，配料拌合，分層填筑。

（5）水泥土護(hù)坡經(jīng)濟(jì)效益明顯，與干砌石護(hù)坡（厚30cm）相比，可節(jié)省投資60%以上。

2.2.2.4 鋼筋混凝土管樁透水丁壩

此壩由互不相連的若干根鋼筋混凝土管樁構(gòu)成。管樁主要作用是控導(dǎo)水流，穩(wěn)定河槽，緩流落淤，造灘保壩。這種壩型結(jié)構(gòu)簡單，工期短，造價(jià)低，是應(yīng)用于海河流域的一種新型河工建筑材料。

2.2.3 生物護(hù)坡

（1）生物護(hù)坡是利用樹和草的根系固結(jié)土壤，以抵抗水流的沖擊，保護(hù)岸坡免受沖刷。

（2）這種護(hù)坡要選在河岸和臨水堤腳處，要選種耐水性好，根系發(fā)達(dá)，防浪防沖效果好的柳條、柳桿及背河堤腳選種的柳樹。

（3）生物護(hù)坡不但能達(dá)到防沖落於保護(hù)岸坡的效果，且有很好的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益。

（4）生態(tài)護(hù)坡一般要求選擇堤坡坡面較緩，柳樹和灌木叢護(hù)坡，邊坡系數(shù)不小于2.0，可抗御2.5m/s的流速； 草皮邊坡系數(shù)不小于1.5，能防御1～2m/s的流速。

2.2.4 生態(tài)格網(wǎng)

生態(tài)格網(wǎng)屬于傳統(tǒng)護(hù)坡結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，但又區(qū)別于傳統(tǒng)護(hù)坡，是當(dāng)前更重視生態(tài)、自然和環(huán)境景觀條件下的新階段。隨著生態(tài)環(huán)保理念的深入，傳統(tǒng)單一的護(hù)坡結(jié)構(gòu)必然要向新型的生態(tài)型技術(shù)轉(zhuǎn)變。

生態(tài)格網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益體現(xiàn)在直接效益和間接效益兩方面。

2.2.4.1 直接效益

（1）對石材的要求較寬松，可直接選用當(dāng)?shù)夭牧稀?/p>

（2）對地基承載力要求較低，可減低地基處理費(fèi)，不需設(shè)變形縫。

（3）施工方式為干砌，節(jié)省用水、用電費(fèi)用，運(yùn)輸成本低。

（4）對氣候無特殊要求，可縮短工期，降低投資。

2.2.4.2 間接效益

（1）可減少水泥用量，減少污染，改善環(huán)境。

（2）不改變河道自然狀態(tài)，可促進(jìn)地表水和地下水的交換。

（3）施工較為簡單，但應(yīng)關(guān)注鋪設(shè)、擺放、加隔片，裝填石材，絞接、覆土、植草等。

3 結(jié)語

通過回顧河道險(xiǎn)工治理，對傳統(tǒng)的河道治理技術(shù)和護(hù)岸工程新技術(shù)進(jìn)行了論述，對規(guī)劃設(shè)計(jì)和施工中的生態(tài)護(hù)岸及修復(fù)工程具有借鑒作用。