黃河防汛中現(xiàn)場搶險方案編制原則研究

1 引言

一直以來防汛搶險都是一項涉及地質(zhì)、 水文氣象等方面的系統(tǒng)化工作，不僅技術(shù)含量高，且針對性很強(qiáng)。 要求工作人員必須充分考慮黃河流域現(xiàn)場險情的實際水情與雨情， 經(jīng)過預(yù)測與分析之后，選擇最適當(dāng)?shù)默F(xiàn)場搶險方式，遵循因地制宜的原則編制搶險工作方案，加強(qiáng)對防汛搶險施工技術(shù)的應(yīng)用，針對堤防險情的實際嚴(yán)重程度做出有效評估， 確保各項工作的高效落實。

2 黃河防汛中現(xiàn)場搶險方案的編制原則

2.1 目的性原則

黃河流域現(xiàn)場搶險方案具體指的是在防汛期間， 技術(shù)人員根據(jù)當(dāng)?shù)貙嵡椴扇∨R時應(yīng)急防護(hù)措施。 由于方案在汛期內(nèi)會受到各類不確定因素的干擾， 搶險方案和除險加固方案無法及時得到調(diào)整，所以人們必須按照“搶早和搶小”的工作原則，控制險情蔓延，將其控制在一定范圍內(nèi)，這是方案編制的目的。 一旦險情爆發(fā)，需要按照實際類別和嚴(yán)重程度采取防治措施，抑制險情擴(kuò)大，甚至將一部分險情及時扼殺，為防汛現(xiàn)場爭取足夠的時間。 控制了險情之后，應(yīng)在原有搶險方案基礎(chǔ)上完善搶護(hù)工作方案，協(xié)助居民及時脫險[1]。

2.2 時效性原則

黃河防汛搶險工作不僅任務(wù)重，且時間緊迫，搶險難度較大，所以搶險方案編制應(yīng)保持一定的實效性。 負(fù)責(zé)人必須在第一時間來到險情爆發(fā)的地區(qū)，結(jié)合歷史險情與當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況，判斷危害的嚴(yán)重程度， 經(jīng)過基本了解后初步擬定搶險工作措施，其中涵蓋人員調(diào)配和材料設(shè)備等內(nèi)容。 在險情十分嚴(yán)重的情況下，要求人員、材料以及設(shè)備同時前往搶險現(xiàn)場，而不是在確定了方案后再調(diào)配。 技術(shù)人員來到現(xiàn)場后，需要以了解險情為前提，對過去的方案做出補(bǔ)充與完善，按照上級部門的指示做好搶險工作。

2.3 有效性原則

防汛搶險方案的編制必須根據(jù)險情和堤段的實際情況來進(jìn)行，遵循因地制宜的原則，保證搶險方案的有效性。 除險加固方案一般強(qiáng)調(diào)內(nèi)容的經(jīng)濟(jì)性， 而現(xiàn)場防汛搶險方案會更注重內(nèi)容整體的有效性， 確保參與人員充足， 材料設(shè)備數(shù)量足夠。 充分考慮搶險工作期間所涉及的材料和設(shè)備，兼顧人員組織情況，按照方案預(yù)估搶險所需物資，準(zhǔn)備出比實際更多的物資，以備不時之需。

2.4 針對性原則

黃河防汛搶險工作期間， 同樣的位置會因為險情類別不同而采取具有針對性的搶險方案。 相同的險情如果發(fā)生的地點(diǎn)不同，人們就要編制不同的搶險方案。 所以專業(yè)人員編制搶險方案時必須充分考慮具體的險情類別與所發(fā)生的位置，判斷險情特征，使方案更具有針對性。 比如面對管涌險情，如果沒有形成砂環(huán)，此時觀察即可；如果涌口位置形成砂環(huán)，涌出大量渾水，此時應(yīng)做好反濾圍井工作，或者在流量較小的情況下設(shè)置導(dǎo)濾堆。

3 黃河防汛中現(xiàn)場搶險方案編制的要點(diǎn)

3.1 做好險情分類，對堤防險情的嚴(yán)重程度加以評估

搶險工作期間，常見的黃河防汛堤防險情大致包含漏洞、管涌、滲水、漫溢等類別，面對不同類別所采取的搶險措施會有一定差異。 編制搶險方案時應(yīng)做好險情的分類工作，確定具體的險情種類后再進(jìn)行下一階段的工作。 汛期來臨前，各地會對堤防展開安全評估工作，以便完成汛前的險情調(diào)查，同時應(yīng)將該部分工作與汛期巡查、安全評估相結(jié)合，從而判斷險情的嚴(yán)重程度，為后續(xù)除險加固工作的開展奠定基礎(chǔ)。 堤防險情的安全評估工作大致包含以下幾種情況：（1）平均每隔幾年就在汛期來臨之前測量堤防地形，對比往年數(shù)據(jù)，從中分析差距產(chǎn)生的原因；（2） 定期對堤身和堤基兩部分的土質(zhì)進(jìn)行試驗分析，確定相應(yīng)的物理力學(xué)指標(biāo)；（3）計算重點(diǎn)險工地段的沉降情況，做好穩(wěn)定性計算；（4）安排人員定期巡查護(hù)坡與護(hù)岸情況，保證結(jié)構(gòu)的完整性。

綜合以上要點(diǎn)即可確定汛期險情給防汛搶險工作造成的嚴(yán)重程度。 一般情況下，汛期險情會隨著時間的推移而加重，技術(shù)人員無法對險情做出定量判斷分析。 建議將險情程度劃分為3 個等級，分別為“一般”“較大”以及“重大”險情。 只有做好以上工作，才能保證搶險方案編制具有科學(xué)性與針對性，提高搶險方案實施的可行性[2]。

3.2 重視防汛搶險技術(shù)的應(yīng)用

3.2.1 河道工程搶護(hù)技術(shù)

做好根石坍塌險情搶護(hù)工作， 這是河道工程中比較常見的險情。 根石坍塌一般是指壩岸護(hù)根石被水沖失，從而引發(fā)坍塌風(fēng)險。 對此，有必要做好拋填物料搶修加固工作，比如散拋亂石或土袋，或者拋四面體、大網(wǎng)兜以及大塊石等。 對于坦石坍塌險情搶護(hù)工作， 該情況指的是壩岸基礎(chǔ)被嚴(yán)重淘刷造成的根石走失，需迅速加高，及時護(hù)根，做到保土抗沖。 可使用柳石枕搶出水面，隨后散拋石塊，再固根即可。

3.2.2 防漫溢技術(shù)

做好堤防滲水控制。 當(dāng)滲漏問題無法及時解決時，滲漏處將會成為防洪搶險工作的重大隱患。 為保證堤防搶險工作的安全性，需要采用多種技術(shù)來避免滲水。 首先，溝穿法預(yù)防滲水。 在水線以下的位置挖掘?qū)Я鳒希瑸楸ＷC防水效果，可填入砂石，強(qiáng)化該處的排水性能。 其次，采用滲透法，以原有的堤防為基礎(chǔ)進(jìn)行加固，降低水位的同時強(qiáng)化滲透效果。 最后，采用逆濾波法，堤防表面提前鋪設(shè)濕土，此時可以用粗礫石代替濕土，同時覆蓋塊石袋，必要時可在堤防表面塑造表面層，整個表面層無法透水。

極端狀態(tài)下，黃河洪水的高度有時會超過堤壩的頂部，為解決漫溢與倒塌的問題，建議對壩頂做出適當(dāng)?shù)募庸ぁ?因堤壩長度比較長，人們無法大量運(yùn)輸材料，需就地取材。 比如使用黏性土壤， 風(fēng)力偏小或者沒有降水的情況下使用黏性土壤即可，在堤防坡距離水面1 m 的位置建設(shè)純土壤結(jié)，然后清除雜物，碾平黏土層，保證頂部可以超過洪水的最高水位。 再比如使用土袋，如圖1 所示，風(fēng)力較大的情況下挖土難度很大，此時可使用編織袋，在其中裝滿土，填充內(nèi)部80%左右的空間即可，隨后以袋口向內(nèi)的方式不斷堆疊，要求堆疊的坡度保持在1∶0.5，后續(xù)再回填土壤，使該處位置更加夯實可靠。

圖1 編織袋防漫溢

3.2.3 管涌搶險技術(shù)

管涌險情產(chǎn)生的原因有很多， 堤防基礎(chǔ)一般都是二元結(jié)構(gòu)，上層采用了不透水的黏性土壤，下一層是粉砂或者細(xì)砂，再下一層為砂礫卵石等強(qiáng)透水層，該層可以和河水相同。 當(dāng)汛期處于高水位的時候，強(qiáng)透水層的滲透水頭損失通常比較小，此時堤防的背水側(cè)大約幾百米范圍內(nèi)的表土層底部需要承受較大的水壓力，一旦這股壓力沖破黏土層，如果沒有反濾層的保護(hù)，此時粉砂與細(xì)砂將會隨之流出，進(jìn)而造成管涌事故。 掌握管涌險情形成的原因，接下來就要做好險情的有效判斷，即判別管涌的嚴(yán)重程度。 管涌通常發(fā)生于背水堤腳附近地面或者距離偏遠(yuǎn)的坑洼位置，距離堤腳越近，危害性就越大，一般以距離堤腳15 倍水位差范圍之內(nèi)的管涌險情最嚴(yán)重。

對于管用問題通常會采取“上堵下排”的方式，土工膜形成的軟體可做第一道封堵， 將滲漏源頭及時切斷， 然后在堆筑圍井，及時排除壩基內(nèi)的水分，加強(qiáng)對水位的有效控制，防止?jié)B水給搶險加固工程帶來任何不良影響。對于管涌險情進(jìn)行搶護(hù)時，應(yīng)及時制止涌水帶砂，留有滲水出路，防止砂層被破壞，降低滲水壓力，實現(xiàn)險情的有效控制，保持險情穩(wěn)定。

關(guān)于管涌的搶護(hù)方法，主要包含以下幾種：（1）砂石反濾圍井。 這是搶護(hù)管涌險情的常見形式，使用級配不同的反濾材料，將其用在不同土層的管涌搶險。 圍井搶筑的時候，提前清理周圍雜物，編織袋裝土填筑圍井，按照管涌的程度鋪填反濾料。 如果管涌口不大，水量較小，可以從細(xì)到粗地鋪填，先裝入細(xì)料，再加入過渡料，最后填入粗料，要求每級濾料厚度都保持在20 cm 以上。 如果管涌口比較大， 建議先填入較大的石塊，消殺水勢，再采用上述方法鋪填反濾料即可。 （2）土工織物反濾圍井。 清理平整管涌口的周圍，尤其不能有尖銳的雜物，管涌口位置使用碎石或者礫石這類粗料充填， 在鋪土工織物之前先鋪一層粗砂，厚度達(dá)到30 cm 以上即可。 當(dāng)管涌帶出的土屬于粉砂時，不能使用針刺型的土工織物。 土工織物之間需要用線做好縫合，上層使用塊石壓蓋。 （3）梢料反濾圍井，該方法就是使用梢料代替砂石材料，下層可以使用稻草或者麥秸，鋪設(shè)大約30 cm 厚即可，上一層鋪設(shè)柳枝、蘆葦?shù)却至?，厚度達(dá)到40 cm。 填料后為防止梢料上浮，梢料上面壓塊石等透水材料。 圍井修筑方法及井內(nèi)水位控制與砂石反濾圍井相同。

如果堤內(nèi)產(chǎn)生了大面積的管涌，在料源充足的情況下，建議采取反濾層壓蓋的方式降低管涌的流速， 避免泥砂過度流失。 反濾層壓蓋必須用透水性好的材料， 切忌使用不透水材料。 根據(jù)所用反濾材料不同，選用砂石反濾壓蓋、梢料反濾壓蓋等，以便及時控制險情，降低管涌危害。

3.3 構(gòu)建黃河流域防汛智能化體系

在流域防汛工作中，歷史上黃河流域頻發(fā)自然洪水災(zāi)害，且氣候與人類活動頻繁造成氣象不穩(wěn)定， 這是造成災(zāi)害風(fēng)險的重要原因之一。 比如， 小浪底到花園口區(qū)間存在著超過18 000 km2的無工程控制區(qū)， 其中100 年一遇的洪峰流量最高可以達(dá)到12 000 m3/s，一旦發(fā)生災(zāi)害，這將直接對下游居民造成威脅。 因此，有必要構(gòu)建專門的防汛智能化體系。 整個體系中主要包含 “監(jiān)測感知”“通信網(wǎng)絡(luò)”“水旱災(zāi)害防御” 等部分，信息采集傳輸系統(tǒng)可以實時獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，同時發(fā)揮數(shù)據(jù)資源池的重要作用，加強(qiáng)黃河防汛智能化建設(shè)。

4 結(jié)語