對2020年汛期同馬大堤懷寧石牌段險工成因的思考

田 野

(安徽省懷寧長江河道管理局，安徽 安慶 246053)

1 堤防概況

同馬大堤懷寧石牌段屬國家二級堤防同馬大堤的組成部分，位于長江安徽段左岸一級支流-皖河的右岸，全長17.048km，對應(yīng)同馬大堤樁號156+477-173+525。堤防的防洪標(biāo)準(zhǔn)與堤頂高程按皖河50a一遇洪水遭遇長江干流“五四型”洪水的防洪標(biāo)準(zhǔn)加固。堤防迎水坡比1∶3，背水坡設(shè)6m寬平臺，平臺至堤頂坡比1∶3，平臺至內(nèi)堤腳坡比1∶5，堤腳至護堤地設(shè)有蓋重，堤身堤質(zhì)壤土基為砂。沿堤有穿堤建筑物(閘、站)4座，堤防迎水坡面混凝土(干砌石)或草皮護坡、塑性混凝土防護墻、黏土鋪蓋、生物防護、護岸(坎)、河勢控導(dǎo)等岸坡防護及防滲工程。背水坡面全部為草皮護坡，內(nèi)堤腳建有填塘蓋重等除險加固工程，2005年12月，安徽省同馬大堤懷寧石牌段通過了由水利部委托長江水利委員會主持組織的加固工程建設(shè)竣工驗收。

2 河道洪水特征

同馬大堤懷寧石牌段汛期的三線水位標(biāo)準(zhǔn)是以石牌水位站為控制站,設(shè)防水位18.00m(吳淞高程，下同)，警戒水位20.10m，保證水位22.72m，其防御的皖河河道洪水是由上游皖河流域降水形成，洪水的季節(jié)特點、時空變化與其所在的地區(qū)降水一致。本流域每年4-5月就有洪水發(fā)生，但峰值均不大；6-7月份為洪水的主要季節(jié)，多年平均6-7月份出現(xiàn)洪水的頻次占總洪水次數(shù)的80%以上，洪水過程具有“四大、兩快、一短”的特征，即洪水流速大、沖刷力大、含砂量大、破壞力大；“兩快、一短”是指洪水過程漲得快、落得快、歷時短。主汛期洪水多呈復(fù)式峰型，其主峰出現(xiàn)的先后與洪水的區(qū)域分布有關(guān)，低水情況下由于受長江水位頂托或高水位時長江水位上漲較快的情況下，處于長江回水末端的石牌站會出現(xiàn)零流量甚至負流量。

自1954年同馬大堤懷寧段石牌水文站有水文資料記載以來，實測水位排在前6位的最高洪水位分別是1983年、1955年、2020年、2016年、1975年、1954年，最高水位分別是：21.3m、20.89m、20.56m、20.51m、20.47m、20.40m(吳淞高程)；實測流量前4位的洪水為1983年、1996年、1969年、2020年，洪峰流量分別是4700m3/s、4290m3/s、4100m3/s、3570m3/s。

3 2020年洪水及險工

3.1 洪水

2020年同馬大堤懷寧段河道出現(xiàn)了石牌水位站自有記載以來的第3位高洪水位，2020年7月5日，石牌水位站水位達18.00m(設(shè)防水位)，當(dāng)日瞬時流量為1920m3/s，2020年7月6日，石牌站水位達20.10m(警戒水位)，當(dāng)日瞬時流量為2640m3/s，2020年7月7日，石牌站水位上漲至20.56m，當(dāng)時瞬時流量為3570m3/s，2020年7月29日，石牌站水位回落至17.98m(略低于設(shè)防水位)，瞬時流量為1380m3/s。全年汛期在設(shè)防水位線以上洪水期共持續(xù)了25d。

3.2 險工

2020年汛期，同馬大堤懷寧石牌段在進入設(shè)防水位后，先后出現(xiàn)了管涌、散浸、堤腳沼澤化等險情，險情描述如下：

3.2.1 管涌

2020年7月13日，在位于樁號172+980處距內(nèi)堤腳80m出現(xiàn)管涌，管涌砂環(huán)內(nèi)徑約1.2m，涌水量為2cm3/s,采取反濾圍井導(dǎo)滲進行處理。

2020年7月23日，在位于159+900處距內(nèi)堤腳140m處出現(xiàn)管涌，管涌砂環(huán)內(nèi)徑1.8m，當(dāng)日涌水流量為3.5cm3/s，采取反濾圍井導(dǎo)滲進行處理后，涌水變清水，涌水至涌口高程與外河水位持平(14.5m)才停止。

3.2.2 散浸

2020年汛期在位于157+000-157+200、159+700-159+950處背水坡面出現(xiàn)散浸險情，采用開挖導(dǎo)滲溝處理后險情得以處理。

4 險工成因分析

針對2020年汛期同馬大堤懷寧石牌段出現(xiàn)的險工，結(jié)合河道水情和堤防的工情分析，產(chǎn)生的原因有以下4個方面：

1)堤身堤基為砂質(zhì)土壤(層)。同馬大堤懷寧石牌段堤身堤基均為砂質(zhì)，堤防建在古河道河床上，全段堤防僅159+000-161+000、171+000-171+700段長2.7km實施塑性混凝土防滲墻外，其它堤段均未實施堤基防滲工程，因此堤防易出現(xiàn)管涌險情。

2)非法采砂導(dǎo)致河道鋪蓋層破壞。2017年前，同馬大堤懷寧石牌段境內(nèi)河道非法采砂現(xiàn)象十分嚴重，雖然在2017年4月份后，對該段河道已實施全面禁采，但時由于前期無序性開采河砂，一方面致使近岸河床的覆蓋層造成破壞，加上枯水期有些采砂戶在堤防岸灘上偷采河砂，運砂作業(yè)車輛碾壓堤腳，開采的河砂隨意堆壓堤防防滲鋪蓋，從而削弱了堤基的防滲能力，導(dǎo)致一些已建工程失去其功能發(fā)揮。另一方面無序采法已打破河床沖淤平衡、造成了河床下切，主流進一步右擺、貼、切右岸堤防岸線。

3)河道工程功能性退化。同馬大堤懷寧石牌段除險加固工程始于1983年，至2003年才全部完成，工程建設(shè)前后歷經(jīng)30余年，一些工程完工后至今已運行近40a，而且由于九十年代受國家投資限制，除險加固工程的分年分次實施，堤防加培土方工程是靠投工投勞和當(dāng)?shù)厝罕娞籼嵤?，工程質(zhì)量存在土方流失嚴重，坡比不達標(biāo)。隨著運行時間的推移，堤防護坡工程存在塊石松動、風(fēng)化，黏土鋪蓋工程砂質(zhì)化、防滲土工膜老化等功能性退化現(xiàn)象，是導(dǎo)致堤防汛期散浸的主要原因[1]。

4)人為損毀堤防蓋重工程。同馬大堤懷寧石牌段156+477-161+600段，1983年汛期曾出現(xiàn)多處管涌險情，1985年至1990年對該段實施填塘蓋重和堤身加培工程，工程建設(shè)蓋壓了當(dāng)?shù)厝罕姴糠洲r(nóng)田，因當(dāng)時征地補償標(biāo)準(zhǔn)較低且當(dāng)?shù)厝司夭蛔?.03hm2，1995-2000年期間，當(dāng)?shù)厝罕姴捎藐懤m(xù)采取“蠶食”方式拋砂還田，致使該段蓋重工程受到損毀，導(dǎo)致設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不足。

5 對堤防工程的建議

同馬大堤懷寧石牌段自2005年底通過竣工驗收以來，防御了皖河河道干流幾次較大洪水，保護了圩內(nèi)人民生命財產(chǎn)的安全，為地方經(jīng)濟的發(fā)展提供了防洪保障，但是通過今年汛期暴露出的一些險工以及新時期人們期盼的“幸福河、幸福堤”的目標(biāo)，堤防工程還是存在一些短板和弱項，建議應(yīng)從“防洪保障、綠色生態(tài)、人水共處、活力河道”4個方面來提升堤防工程建設(shè)。

1)對堤防實施“補缺補差”工程。對由于水土流失或人為因素導(dǎo)致斷面設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)不足的堤段，要按設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)對堤防進行一次全面加培整坡。

2)實施生態(tài)護坡工程。同馬大堤懷寧段迎水坡面大部分為20世紀(jì)90年代建設(shè)的干砌石或混凝土護坡，長度11.648km，占堤線長度的68.33%。由于護坡工程建設(shè)年代悠久,護坡工程松動破損且坡面上不長一草一木，沿堤一片灰白色，不能滿足新時代所倡導(dǎo)的生態(tài)式堤防的要求、因此應(yīng)對干砌石護坡工程實施生態(tài)試塊護坡，對混凝土護坡坡面進行植物復(fù)綠工程[2]。

3)實施風(fēng)景化堤防工程。同馬大堤懷寧石牌段毗鄰素有“京黃故里”之稱的安徽省懷寧縣石牌鎮(zhèn)，該鎮(zhèn)于2017年被列入國家戲劇文化特色小鎮(zhèn)并于2018年已啟動項目建設(shè)，為促進地方經(jīng)濟和文化的發(fā)展，本著科學(xué)合理地加入現(xiàn)代景觀、休閑、人為體驗元素，對生物防護綠化工程實施“改弦擴張”更新?lián)Q代，將堤防城區(qū)段內(nèi)護堤地林單一的意楊樹種更新為四季常春，春香秋果的多樹種并存的風(fēng)景防護林，努力構(gòu)建一條既是生態(tài)防護林，又是風(fēng)景堤防。

4)實施堤腳排水體系。同馬大堤懷寧石牌段因堤防除險加固的要求，于20世紀(jì)90年代，將沿堤內(nèi)的方塘全部實施了填塘蓋重工程，工程的實施一方面提高了堤防的防洪能力，但是另一方面在汛期堤防內(nèi)坡面徑流不能匯集，導(dǎo)致堤腳沼澤化，對防護林木生產(chǎn)極為不利，同時也給沿堤群眾的生產(chǎn)和生活帶來了一定的影響。為此應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)厝司迎h(huán)境建設(shè)，在內(nèi)堤腳30m護堤地外緣新建排水溝，與當(dāng)?shù)剞r(nóng)排水渠道連成排水體系，這些一方面能及時排出汛期坡面雨水，避免汛期堤腳積水和護堤地沼澤化，另一方面防止沿堤群眾養(yǎng)殖的牲畜進入堤防[3]。

6 結(jié) 語

同馬大堤懷寧石牌段做為國家二級堤防——安徽省同馬大堤的組成部分，自1983年開始國家陸續(xù)投資除險加固以來，先后防御了1983年安徽省皖河流域，1998年、1999年、2020年長江出現(xiàn)的罕見的高洪水位，保護了圩內(nèi)9.47萬hm2耕地，124萬人口的安全，為地方經(jīng)濟發(fā)展發(fā)揮了重要的作用。但是隨著堤防工程運行年度的遞增以及新時期人們對“幸福河、幸福堤”的向往，堤防工程還存在一些短板和弱項。因此應(yīng)圍繞“防洪保安全、堤防健康生態(tài)化、河道水清岸綠景觀化”等方面對堤防實施綜合提升擴面工程，為人民群眾創(chuàng)造一條人水和諧共處、生態(tài)優(yōu)美的河道工程。