黃河下游河道工程備防石儲備定額修正探討

□段麗娜（河南省白龜山水庫管理局）

1.引言

黃河是我國第二大河流,以“善淤、善決、善徙”聞名于世。黃河的防洪任務(wù)艱巨,責(zé)任重大。防洪工程、防汛隊伍與防汛物資是黃河抗洪搶險的3 大要素。防汛物資是防汛搶險的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，黃河防汛物資儲備為黃河近六十多年來伏秋大汛的歲歲安瀾提供了重要保障。防汛物資儲備要本著“寧可備而不用、不可用而不備”的原則，確保防汛物資的數(shù)量和質(zhì)量，搞好防汛物資的儲備與管理，確保防汛搶險所需。

石料則是黃河抗洪搶險與防洪工程建設(shè)的重要物資，是防洪物資儲備中的主要物資。備防石是指在堤防工程險工段和控導(dǎo)工程處及附近區(qū)域儲備的一定數(shù)量的石料,用以滿足防汛搶險急需。在河南黃（沁）河主要防汛物資儲備定額中險工工程的石料儲備定額是3000m3/km，控導(dǎo)工程的石料儲備定額是2500m3/km。按這個定額計算險工、控導(dǎo)工程每道壩、垛每年的石料儲備只有幾百立方米。根據(jù)近幾年黃河下游河道工程每年出險情況來看，這個數(shù)量的石料儲備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠搶險所需。

2.項目概述

2.1 研究背景

在重大險情搶護過程中，搶險料物消耗量大，所以國家常備搶險物資儲備往往不夠用，其中以備防石的儲備顯得尤為不足。黃河下游是地上懸河，出險突發(fā)性強，一旦決口、潰壩，必將造成毀滅性的災(zāi)害，后果不堪設(shè)想。從黃河歷年抗洪搶險料物消耗情況看，黃河物資儲備定額嚴(yán)重不足。黃河防汛物資儲備定額的編制因受限于國家對黃河的經(jīng)費投入，通常以防洪工程的工程量為依據(jù)，以中常洪水時某類工程的單位工程量來儲備一定數(shù)量的防汛物資。為此，國家常備物資已不能滿足防御大洪水時的需要和中常洪水時出現(xiàn)的各種險情搶護需要。特別是一些新修的防洪工程，根石基礎(chǔ)薄弱，沒有經(jīng)受過大洪水的考驗，一旦來水流量大，極易出現(xiàn)險情，搶險用石會比較多，所以一道壩上幾百方的備防石儲備顯得杯水車薪。

2.2 實施目的

近幾年，黃河隨著小浪底工程的建成和運用，調(diào)水調(diào)沙正常運行，主河槽淘刷，減少了漫灘機率，增大了過流流量，同時，由于受小流量、長時間行洪的影響，某處河段工程長時間受主流影響，更加容易形成大險、惡險，如2003年的蔡集搶險、順河街搶險、2005年的王庵搶險。險情發(fā)生后，由于壩上所儲備的石料不足，需要外調(diào)石料，給搶險帶來了不利因素，違反了“搶早、搶小、搶了”的搶險原則。所以建議對備防石的定額儲備進行適當(dāng)?shù)男拚?，使石料的儲備能夠滿足工程每年的搶險所需。

3.技術(shù)路線

目前，河道工程的施工方法大致分為土工布鉛絲籠沉排深基筑壩、旱工土石結(jié)構(gòu)筑壩、柳石摟廂水中進占筑壩和塊石進占筑壩，這3 種施工方法的代表工程分別為柳園口險工39 壩4 支壩、王庵控導(dǎo)工程-11 壩、黑下延控導(dǎo)工程1 壩，通過近幾年的搶險加固，目前這三道壩已基本趨于穩(wěn)定，筑壩及搶險所用石如下：

3.1 鉛絲籠沉排壩

柳園口險工39 壩4 支壩采用了土工布鉛絲籠沉排深基筑壩的施工方法。土工布鉛絲籠沉排在水流作用下，排體隨著壩前沖刷坑的發(fā)展逐步下沉，自行調(diào)整坡度，直至達到穩(wěn)定坡度后，排體則形成防沖斜墻，起到護底、護腳、防止沖刷保護壩體安全之目的。壩頂設(shè)計高程81.18m，灘面平均高80.60m，基坑設(shè)計挖深4～4.5m，底寬11m，鉛絲籠長10m，籠高1m。整體結(jié)構(gòu)所用材料，土工布兩層（有紡、無紡）、秸料、鉛絲籠網(wǎng)片、石料、木樁等。

2011年6月黃河進入汛期以來，柳園口險工工程39 壩3支壩、4 支壩一直緊靠大河主流，工程長時間受到大流沖刷，致使柳園口險工工程39 壩4 支壩不斷發(fā)生險情，險情類別均為根坦石下沉，為一般險情。6月30日，小浪底水庫按3400m3/s 均勻控泄，由于小浪底減少出庫流量，39 壩4 支壩又是送流至北岸大宮工程的最后一道壩，工程一直受大流沖刷，并且由于長時間受到大流量高水位的沖刷和浸泡，壩前沖刷水深，已超過沉排下沉深度，在排體下面坡度突然變陡，形成“頭重底空”，在重力的作用下，拉斷鉛絲籠，以強大的下滑力撕裂上部的土工布，拔下壩頂木樁，致使根坦石下沉、壩基坍塌，出現(xiàn)了突變的大險。該壩在2011年7月1日至7月6日先后發(fā)生6 次較大險情，出險體積達2868m3。本壩的石料已遠(yuǎn)不夠用，又從其它壩上緊急調(diào)運了石料來搶險。

因此，這種鉛絲籠沉排結(jié)構(gòu)壩易出大險，并且險情發(fā)展速度快，險情需及時得以控制。截至目前該壩搶險用石8068m3，筑壩用石4024m3，所以該壩達到基本穩(wěn)定狀態(tài)所用石料為12092m3。

3.2 旱工土石壩

王庵控導(dǎo)工程-11 壩采用了旱工土石結(jié)構(gòu)筑壩的施工方法。為了保持原工程的連續(xù)性，-11 壩設(shè)計為橢圓型壩。橢圓型壩可以改善壩前水流條件，減小壩前沖刷。壩頂高程為80.09m，壩長100m，壩頂寬15m，散拋石護坡，挖槽深3m，內(nèi)拋頂寬2.5～4m，厚2m，外坡1：1.5 的散拋石，散拋石內(nèi)側(cè)鋪設(shè)復(fù)合土工布。

自2002年以來王庵控導(dǎo)工程河勢不斷上提，特別是2003年秋汛期間，在順河街至王庵工程間，主溜南移經(jīng)大宮工程前直逼東南至王庵控導(dǎo)工程上首，-5～4 靠邊溜，-10～-6 靠大溜，-11 壩緊靠大溜，王庵控導(dǎo)工程-10、-11 壩上首灘地不斷坍塌，造成該工程不斷發(fā)生險情，特別是-11 壩險情不斷。形勢非常嚴(yán)峻，為防止抄王庵工程后路修建了-14 垛～-12 垛。-7～-11壩均為新修工程，根石基礎(chǔ)薄弱，沒有經(jīng)受過大洪水的考驗，且-6、-9～-11 壩為旱灘施工，基礎(chǔ)較淺，易出現(xiàn)險情。由于離王庵位置偏遠(yuǎn)，如果從其他地方調(diào)運石料，一是道路狹窄，途經(jīng)村莊，施工場地?fù)頂D，二是運距比較遠(yuǎn)，搶險設(shè)備大量集中，堵塞現(xiàn)象極為嚴(yán)重，將會出現(xiàn)一邊急需料物，一邊料物在附近無法到位的狀況，供需嚴(yán)重脫節(jié)。如果再臨時從其它地方調(diào)運石料，就會貽誤搶險時機，險情若不能及時控制，就有可能會進一步惡化，到最后所用搶險石料會比石料充足時用的多。這樣搶險費用就會加大。

截至目前，該壩搶險用石累計達6887m3，筑壩用石4912m3，所以該壩達到基本穩(wěn)定狀態(tài)所用石料為11799m3。

3.3 柳石摟廂水中進占壩

黑下延控導(dǎo)工程1 壩生根于原黑崗口險工41 壩，壩的直線長度為100m，壩頭為圓頭型，壩頂寬15m，壩頂高程84.95m，采用柳石摟廂水中進占結(jié)構(gòu)。水中進占施工程序是柳石摟廂進占，水中倒土筑壩基，拋枕護根，拋石護坦坡。

黑崗口河段為黃河下游典型的游蕩性河段，主流擺動頻繁，河勢上提下挫，黑崗口至柳園口河段發(fā)生平工出險、險工脫河，橫、斜河增多。為改善黑崗口～古城河段河勢，穩(wěn)定送溜至左岸順河街工程而修建該工程。1999年該壩一直靠大溜，6月份由于受大溜頂沖、大溜淘刷的影響，1 壩壩前頭、迎水面、上跨角、下跨角頻繁出現(xiàn)根坦石下蟄等險情。

截至目前，該壩搶險用石累計達4552m3，筑壩用石6152m3，所以該壩達到基本穩(wěn)定狀態(tài)所用石料為10704m3。

綜上所述，無論是采用土工布鉛絲籠沉排深基筑壩的施工方法、旱工土石結(jié)構(gòu)筑壩的施工方法、還是柳石摟廂水中進占筑壩的施工方法，雖然施工方法在逐步的改良，但是河道整治工程一般在非汛期施工，沖刷深度較小，工程基礎(chǔ)較淺，汛期遇大水壩體基礎(chǔ)易受淘刷出險。工程一般通過壩前受溜沖刷成坑，根石下蟄，搶險加固數(shù)年，當(dāng)根石深度達到10～15m，坡度達到1:1～1:1.5 時，所用石料在10000m3 左右時才能逐漸達到穩(wěn)定。在壩根基沒有穩(wěn)定以前，受河勢等因素的影響是很容易出險的。

通過對這些實際情況的分析，石料的儲備定額應(yīng)適當(dāng)加以修改，對于新修的河道工程，建議每道壩儲備5000m3的石料作為搶險常用備石，可以儲備在背河的空壩地上，既能滿足搶險所需又不會浪費。

4.理論技術(shù)主要創(chuàng)新點

黃河下游河道工程備防石儲備定額修正探討是對備防石儲備定額數(shù)量提出的一種新的思想，是根據(jù)所轄河道工程近幾年的搶險情況分析得出的一個結(jié)論，具有很強的可行性和適用性，其創(chuàng)新點為：

4.1 在全河所有工程管理單位中，首次對防汛物資定額儲備方面提出了這種新理念。

4.2 具有科學(xué)性和實用性，通過對物資定額的適當(dāng)修改，可以使資源得到有效配置和利用，能夠較好的解決黃河下游新修工程搶險石料不足的問題，又可以節(jié)省大量的人力、物力、財力，可以把有限的資金發(fā)揮最大的效益。

4.3 為以后的工程的設(shè)計方向帶來了新的思考，為黃河工程前期規(guī)劃設(shè)計者、決策者提供了科學(xué)的依據(jù)。

5.前景分析

黃河安危，事關(guān)大局，黃河屬于國家確定的重要江河，也是世界上聞名的“地上懸河”。黃河下游河道是黃河防汛的關(guān)鍵河段，防汛任務(wù)十分艱巨，同時，黃河下游河道，又是黃河宣泄洪水的重要通道和區(qū)域。一旦出現(xiàn)大的險情并能及時得到控制，所產(chǎn)生的效益是無法估量的：

一是險情的及時控制能確保河道工程的安全。

二是能確保黃河安全行洪。

三是黃河下游灘區(qū)是百萬群眾賴以生存的場所，黃河能夠安全行洪，能確保灘區(qū)群眾生命和財產(chǎn)安全，保障國民經(jīng)濟的快速穩(wěn)定發(fā)展。

6.結(jié)語

近幾年世界各地的極端天氣頻繁發(fā)生，加之黃河自然條件復(fù)雜，河情特殊，河道情況千變?nèi)f化。黃河下游河勢可能發(fā)生重大改變，“二級懸河”形勢加劇，“小流量、高水位、大漫灘”的局面不可避免。所以河勢的游蕩多變和惡劣的河道形態(tài)相偶合，即使中小洪水也有可能發(fā)生“橫河”、“斜河”，一旦發(fā)生“橫河”、“斜河”，形勢將會十分嚴(yán)峻。根據(jù)黃河下游河道的特殊情況，通過對工程實例的分析統(tǒng)計后得出：對于新修的河道工程，每道壩儲備5000m3的石料作為搶險常用備石，足額的搶險常用備石，既能化解搶險中所遇到的各種矛盾，又做到了常備不懈、確保安瀾的防汛工作方針。居安思危，防患未然，認(rèn)真落實“及早動手、防重于搶”的防汛措施，積極探討新時期防汛物資定額儲備的新機制，以適應(yīng)新時期防洪搶險新形勢的需要。