遼河干流臺安縣險工治理對策

楊小宸，郝林南

（1.遼寧省水利水電科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，遼寧沈陽110003；2.遼寧省防汛抗旱保障中心，遼寧沈陽110003）

1 概述

臺安縣位處遼河下游，境內(nèi)河長82km，大部分河段屬于蜿蜒型河段，河道彎道凹岸眾多。遼河含沙量高，主槽擺動性大，在水流沖擊和泥沙沖淤影響下，河道主槽橫向擺幅逐年加大，危及堤防，形成多處兌岸險工。加之汛期強降雨后，河道行洪流量和水流的挾沙能力均大幅度增大，致使部分險工段險情持續(xù)加重，使遼河干流沿岸居民生活、生產(chǎn)安全受到威脅。因此，開展遼河干流臺安縣險工治理工程十分必要。

2 險工治理技術(shù)

2.1 治理原則

遼河干流臺安縣段險工覆蓋范圍較廣，河道、堤防險工存在的問題、所處的環(huán)境均有所差異。根據(jù)歷史、近期河道演變及河岸崩塌情況，研究治理河段內(nèi)深泓、岸線等平面變化、斷面變化及河床沖淤特性，進(jìn)而分析河道未來的演變趨勢，因地制宜、因勢利導(dǎo)，順應(yīng)河道自然走勢，依地形和實際情況合理布局，確定防護(hù)型式。根據(jù)河勢，蜿蜒型河段的治理思路基本分為兩大類：一是穩(wěn)定并維持河勢現(xiàn)狀，防止險工發(fā)展擴(kuò)大；二是改變河勢，促進(jìn)河勢向有利的方向發(fā)展[1]。此次遼河干流臺安縣險工治理，對于兌岸險工主要采用以穩(wěn)定河勢的平順護(hù)岸型式為主，護(hù)岸采用抗沖性能和生態(tài)效果均較好的石籠護(hù)岸，護(hù)腳采用軟體沉排型式。對堤腳串溝，修建高洪丁壩增加挑流消浪、促進(jìn)落淤固腳，減少對大堤的沖刷。以“尊重自然、生態(tài)優(yōu)先、因地制宜”為設(shè)計理念，在設(shè)計時將水利建設(shè)與生態(tài)保護(hù)統(tǒng)籌考慮，融入新理念，結(jié)合新工藝、新技術(shù)的研發(fā)，將生態(tài)環(huán)境水利工程技術(shù)運用于遼河干流臺安段險工治理中。

2.2 軟體沉排護(hù)岸結(jié)構(gòu)

護(hù)腳穩(wěn)定是護(hù)岸穩(wěn)定的前提，因此，護(hù)腳應(yīng)具備較好的抗沖刷、抗變形、耐浸泡等特性。險工傳統(tǒng)護(hù)腳形式主要有柴排、丙烯布軟體排、綠濱墊、混凝土塊體、沉枕或拋石等。在遼河臺安段險工治理中，采用復(fù)合土工格柵為排體、塊石和鉛絲石籠圓枕為壓載體的新型軟體沉排結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)形式具有較好的抗沖刷性、形變適應(yīng)性、整體性和耐久性[2]。

排體和排體上的壓載體是該種新型軟體沉排護(hù)岸的主要結(jié)構(gòu)部分。其中，排體為復(fù)合土工格柵，通過熱熔復(fù)合工藝將加筋層和反濾層加工成型，提高了排體強度和抗沖刷性能。排體邊緣和排體上表面一定距離內(nèi)布置筒狀鉛絲石籠枕壓載，排體其他位置采用塊石壓載，通過用鐵絲固定的方式將石籠枕和排體之間及多個石籠枕的交叉位置連接，增強了排體整體穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。與僅用塊石壓載的傳統(tǒng)方式相比，采用石籠枕與塊石壓載相結(jié)合的方式抗水流沖刷破壞的能力更強，一旦某一部位受到?jīng)_刷破壞，也不會影響沉排整體結(jié)構(gòu)，因此，排體耐久性能更強。此防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計獲得了國家實用新型專利授權(quán)[2]。

圖1 軟體沉排護(hù)岸結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 軟基條件下丁壩技術(shù)

在遼河臺安段險工治理中，對于堤防堤腳外有連續(xù)坑塘的情況，針對汛期洪水漫灘堤腳臨水產(chǎn)生淘刷，導(dǎo)致堤防出險的問題，通過修建高洪丁壩，增加挑流的效果，促進(jìn)落淤，減少堤腳淘刷和波浪對大堤的沖刷，消除堤防險情隱患。但由于該河段為淤泥軟基，基礎(chǔ)承載力不足，丁壩在此修建容易產(chǎn)生不均勻沉降，從而導(dǎo)致壩體基礎(chǔ)蜇勢失穩(wěn)。為解決該問題，該河段采用了一種適用于軟基條件下的丁壩技術(shù)。

這種丁壩的主要結(jié)構(gòu)為軟基基面，軟基基面上自下而上依次鋪設(shè)長絲機(jī)織土工布、聚丙烯雙拉塑料格柵，上方則為壩體。長絲機(jī)織土工布橫向?qū)挾嚷源笥诰郾╇p拉塑料格柵，由此包裹住聚丙烯雙拉塑料格柵并進(jìn)行固定，結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。土工合成材料強度和韌性較強，且能緊貼地基表面，便于施工，易于一次性大面積鋪設(shè)。因此，采用該種工藝處理的壩體基礎(chǔ)，抗拉強度高，施工工藝簡單，能很好地保護(hù)和增強地基強度，避免不均勻沉降。此防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計獲得了國家實用新型專利授權(quán)[3]。

圖2 丁壩結(jié)構(gòu)示意圖

3 險工治理效益分析

遼河干流臺安縣段險工段治理工程于2018年底通過竣工驗收，幾年來取得了較好的效果。根據(jù)六間房水文站實測數(shù)據(jù)，2020年9月14—15日，遼河流量達(dá)805m3/s，遼河臺安縣段險工與現(xiàn)狀堤防工程共同發(fā)揮作用，使該河段的河勢基本得到控制，有效改善了由河道游蕩擺動帶來的諸多問題，岸線和水流趨于穩(wěn)定，沿岸防洪保安全能力進(jìn)一步提高，保護(hù)沿岸的農(nóng)田免受洪澇災(zāi)害的威脅，減輕水流兌岸、堤防崩塌潰堤給正常生產(chǎn)、生活等造成的影響，對推動臺安縣工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的健康有序運行，促進(jìn)臺安縣的經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有非常積極的現(xiàn)實意義。同時，險工治理與岸上生態(tài)措施相結(jié)合，有效穩(wěn)定河勢、理順主槽、固岸保灘、防治水土流失、促進(jìn)生物多樣性和生境重建、改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，為河道生態(tài)恢復(fù)創(chuàng)造了更為廣闊的空間，取得明顯的環(huán)境效益。