大遼河河道險(xiǎn)工治理工程分析

王曉華，楊春普

（1.遼寧江河水利水電工程建設(shè)監(jiān)理有限公司,遼寧沈陽110003；2.遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧沈陽110003）

1 工程概況

此次工程治理范圍為大遼河大石橋段，河道全長49.41km，該工程段防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。包括北萬段平順護(hù)岸工程500m、鮑家段丁壩護(hù)岸工程1713m、維修18座丁壩，賞軍段丁壩護(hù)岸工程1169m、維修17座丁壩，水源段維修24座丁壩，恢復(fù)八一段平順護(hù)岸596m、維修9座丁壩，維修加固穿堤建筑物22座。工程投資概算1.16億元。

2 工程技術(shù)難點(diǎn)及先進(jìn)性

1）以尊重自然、綠色水利、因地制宜為設(shè)計(jì)理念，符合城市總體規(guī)劃發(fā)展要求。大遼河系感潮河段，枯水期潮區(qū)界可達(dá)渾河的三界泡和太子河的官草溝附近，潮流界可達(dá)三岔河。河口系不規(guī)則半日周潮，潮流速、潮流量隨潮水向上游推進(jìn)而減小，同一次漲潮營口站潮流量最大可達(dá)5400m3/s，田莊臺(tái)站達(dá)1975m3/s，三岔河站僅為462m3/s。

大遼河各河段的河道特性由其所受的河水與潮水作用的不同而有所差異。根據(jù)實(shí)測資料統(tǒng)計(jì)分析，可將大遼河劃分為3個(gè)河段。

三岔河至田莊臺(tái)段河長55.29km，為河流段，具有洪沖枯淤的特性，河道蜿蜒曲折，灘槽分明，有大小彎道14處，是較典型的平原彎曲型河道，造床流量為1000～1200m3/s，右側(cè)有支流外遼河、新開河匯入。該河段既受河水控制又受潮水影響，使彎道凹岸不斷上提下挫，造成塌岸，形成多處險(xiǎn)工。河岸土質(zhì)多為均勻分布的亞粘土和沙壤土。

田莊臺(tái)至營口段河長29.38km，為過渡段，主要受潮水控制。平面形態(tài)較上段略為平順，主槽由上至下逐漸擴(kuò)寬，縱向沖淤交替，塌岸較輕，河道中出現(xiàn)沙洲，水流分散為分岔型河道，泄流以主槽為主。

營口至河口段河長11.33km，為潮流段，完全受潮水控制。平面形態(tài)較平順，有彎道2處，河槽寬深，平面擺動(dòng)不大。

此次設(shè)計(jì)北萬、鮑家、賞軍、水源、八一險(xiǎn)工段，沿大遼河自上游北萬段平順護(hù)岸工程至下游八一丁壩護(hù)岸工程，河長24.03km。河道從上游北萬至西南方向流入，水流流向與堤防夾角為0°～45°，呈典型的“幾”字型彎道，河寬為200～700m，河道水深較大，彎頂處河道最大水深超過18m。

近年經(jīng)歷過多次的維修和加固，但由于該段處于河道環(huán)流頂沖處，河槽較深且緊鄰凹岸，彎頂處河道最大水深超過18m，受彎道環(huán)流的強(qiáng)烈作用且汛期流速較大，河床質(zhì)顆粒較細(xì)，抗沖性能較差，不同流量下河道頂沖點(diǎn)上提下挫，加之限于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件等原因，近幾年雖經(jīng)局部維修，險(xiǎn)情卻仍未減緩。

①工程設(shè)計(jì)符合大石橋市總體規(guī)劃發(fā)展要求。大遼河全河均為感潮河段，獨(dú)特的地理自然環(huán)境孕育了區(qū)域內(nèi)高度發(fā)達(dá)的農(nóng)業(yè)和水產(chǎn)殖業(yè)，干支流河道內(nèi)魚塘、蝦池及水稻田廣泛分布，是典型的魚米之鄉(xiāng)。此次設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，在確保防洪安全的前提下，兼顧環(huán)境、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等多重效益，讓工程建設(shè)與城市發(fā)展完美結(jié)合，符合城市規(guī)劃發(fā)展要求。

②大遼河河道險(xiǎn)工治理工程以尊重自然、綠色水利、因地制宜為設(shè)計(jì)理念。根據(jù)歷史、近期河道演變及河岸崩塌情況，分析治理河段內(nèi)深泓、洲灘、漢道、岸線等平面變化、斷面變化及河床沖淤特性，分析河道將來的演變趨勢(shì)，統(tǒng)籌兼顧，合理布局，就地取材，采用工程措施與生物措施相結(jié)合的方式進(jìn)行防護(hù)，穩(wěn)固岸灘，消除隱患，方便施工，大大節(jié)約了工程投資，同時(shí)，為河道生態(tài)建設(shè)和恢復(fù)提供了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的外部環(huán)境和更為廣闊的空間。

2）采用淤積探測技術(shù)解決水下拋石探測技術(shù)難題。治理段水深坡陡，彎頂處河道最大水深超過18m，傳統(tǒng)檢測方法很難摸清原有水下險(xiǎn)工段防護(hù)工程破損程度和受環(huán)流影響河道深泓線變化發(fā)展趨勢(shì)。

設(shè)計(jì)開始前采用引進(jìn)德國先進(jìn)水庫淤積勘察和水下三維全景識(shí)別系統(tǒng)，對(duì)險(xiǎn)工段進(jìn)行水下探測，摸清水底深度、深泓線位置及水下已有防護(hù)措施破損程度。通過側(cè)掃淺剖主機(jī)參數(shù)設(shè)置反復(fù)試驗(yàn)，獲取了達(dá)到最佳測掃淺剖數(shù)據(jù)采集效果和最佳實(shí)時(shí)圖像效果的各項(xiàng)參數(shù)。利用獲取探測效果圖像，實(shí)時(shí)觀測分析水底地形起伏及障礙物分布情況，水深變化及拋石分布情況等。采集數(shù)據(jù)經(jīng)一系列專用軟件處理后，得到測線水底拋石剖面圖，及測線位置的水底大地坐標(biāo)和經(jīng)緯度坐標(biāo)和水深值。并通過這些數(shù)據(jù)計(jì)算出探測區(qū)域段的深泓線位置。通過對(duì)處理數(shù)據(jù)計(jì)算及得到圖像進(jìn)行分析，獲得險(xiǎn)工段原有拋石分布區(qū)域。根據(jù)獲取拋石測掃圖像分析，部分區(qū)域拋石為石籠狀，其它位置水底拋石為散狀不規(guī)則分布。此次探測結(jié)果為河道險(xiǎn)工設(shè)計(jì)提供水底拋石現(xiàn)狀圖像及位置等數(shù)據(jù)支持，使設(shè)計(jì)工作更有針對(duì)性，同時(shí)，為提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，節(jié)省工程成本打下基礎(chǔ)。此外，探測成果為研究河道演變、河床沖淤特性提供了技術(shù)支撐。

3）應(yīng)用軟基條件下丁壩新技術(shù)解決了大遼河河床軟弱、防護(hù)難度大的難題。治理段河道屬于感潮河段，海水、潮水反復(fù)沖刷，冬季結(jié)冰，凍脹嚴(yán)重，地基軟弱，在洪水時(shí)河道主槽沖刷下切引起護(hù)底沉陷，傳統(tǒng)丁壩護(hù)坡修建后極易出現(xiàn)地基不穩(wěn)定、不均勻沉降的狀況發(fā)生。

此次設(shè)計(jì)創(chuàng)新性地使用了軟基條件下的丁壩技術(shù)，此防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獲得了國家實(shí)用新型專利授權(quán)，專利名稱為“一種適用于軟基條件下的丁壩”（ZL201620781437.8）。一種適用于軟基條件下的丁壩，包括丁壩結(jié)構(gòu)軟基基面。丁壩結(jié)構(gòu)軟基基面上鋪設(shè)長絲機(jī)織土工布，長絲機(jī)織土工布上層鋪設(shè)雙拉塑料格柵，長絲機(jī)織土工布的邊緣向上包圍住雙拉塑料格柵的邊緣，并相互固定。雙拉塑料格柵上方為壩體。利用土工合成材料有較高的強(qiáng)度和韌性等力學(xué)性能，且能緊貼于地基表面，施工方便，便于一次性大面積鋪設(shè)。該種丁壩結(jié)構(gòu)適用的土工合成材料，抗拉強(qiáng)度高，能很好地保護(hù)和增強(qiáng)地基，避免不均勻沉降。

3 工程效益

1）生態(tài)效益。大遼河河道險(xiǎn)工治理工程的實(shí)施，穩(wěn)定河勢(shì)，穩(wěn)固現(xiàn)狀岸灘，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，有利于沿岸的水土保持和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，為河道生態(tài)建設(shè)和恢復(fù)提供一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的外部環(huán)境和更為廣闊的空間，工程建設(shè)具有明顯的生態(tài)效益。

2）社會(huì)效益。河道險(xiǎn)工的治理保證了河道沿岸城市的安全，保障城鎮(zhèn)人民安居樂業(yè)，保護(hù)沿岸的農(nóng)田免受洪澇災(zāi)害的威脅，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和民族團(tuán)結(jié)，對(duì)推動(dòng)大石橋地區(qū)的工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的健康有序運(yùn)行，促進(jìn)大石橋的經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有非常積極的現(xiàn)實(shí)意義。

3）經(jīng)濟(jì)效益。大石橋段險(xiǎn)工險(xiǎn)段受彎道環(huán)流頂沖，防護(hù)工程破損嚴(yán)重，一直是汛期防洪工程的隱患，也是每年防汛搶險(xiǎn)的重點(diǎn)。近年隨著防護(hù)工程損壞程度的增加，河岸的沖刷也在加劇，雖幾經(jīng)維修和加固，險(xiǎn)情卻仍未減緩。太子河（含大遼河）河道險(xiǎn)工治理工程實(shí)施后，緩解了防洪壓力，減少了每年防汛搶險(xiǎn)的投入，可有效減少因洪災(zāi)發(fā)生導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失。

4 結(jié)語

該工程以尊重自然、綠色水利、因地制宜為設(shè)計(jì)理念，立意新穎。工程設(shè)計(jì)過程中，更多地引進(jìn)了國內(nèi)新產(chǎn)品和新技術(shù)，用于解決感潮河段、水深較大、防護(hù)難度大的技術(shù)難題，同時(shí)，也注重自主研發(fā)創(chuàng)新，設(shè)計(jì)了一種適用于軟基條件下的丁壩結(jié)構(gòu)，首次將淤積探測技術(shù)用于河道險(xiǎn)工設(shè)計(jì)。該工程的建設(shè)有利于推動(dòng)大石橋地區(qū)工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)健康有序運(yùn)行，促進(jìn)大石橋市經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。