德州市险工治理丁坝技术研究

郭 霞 张长忠 曲军超

（德州市水利勘察设计研究院 253000） （德州市水利局 253000）

德州市险工治理丁坝技术研究

郭 霞 张长忠 曲军超

（德州市水利勘察设计研究院 253000） （德州市水利局 253000）

德州市三干流河道险工大部分位于河道坐弯迎流段，本文对此类险工的成因进行了分析，得出了比较适合此类险工的治理技术——丁坝治理技术，并重点对丁坝治理技术进行了深入的探讨研究。

三干流河道险工 险工治理 丁坝

德州市隶属海河流域，境内所辖三条干流河道为德州市主要行洪河道，分别为徒骇河、马颊河、德惠新河。三干流河道全长380多km，堤防长688.7km，现有险工25处，总长16000余m。其中18处险工位于坐弯迎流段，为德州市险工的主要类型。因此，笔者重点对此类险工成因、相应治理技术进行深入的研究探讨。

1 险工成因

险工多位于坐弯迎流段河道，在汛期行洪时，水流冲向凹岸，在弯道顶端处受离心力和惯性作用，形成横向环流，在横向环流作用下，表层含沙量较小的水流不断流向凹岸并插入河底，而底层含沙量较大的水流不断流向凸岸并爬上河滩，形成横向输沙的不平衡。加之纵向水流不断冲击凹岸，使其岸边坍塌，泥土不断被横向环流带到凸岸，这样长期的相互作用，便形成凹岸不断坍塌后退及凸岸边滩逐渐延伸的演变规律，并使河相、水流形态发生明显变化，进而形成险工。在2010年行洪过程中，比较典型的为各户屯险工，各户屯险工位于徒骇河德聊边界处，2010年徒骇河长时间高水位行洪，其左岸滩地及堤防被冲刷20余m，右岸滩地向河道延伸10余m。

2 治理措施

为稳定河道基本流路，缩小河势游荡摆动范围，宜采用单岸整治方案，遵循河势演变规律，确定整治流路，因势利导，就势护弯，通过采取工程措施，减小对凹岸的冲击力度，使其不能坍塌，保证两岸堤防的相对稳定性。对于此，单纯地采取混凝土或浆砌石护坡工程，已不能满足治理需求，而在弯道上连续布置丁坝群，则有利于控导水流，掩护坝裆减少冲刷，保证工程安全。下面对适合德州市河道险工治理的丁坝治理技术进入深入研究。

3 丁坝的一般组成

丁坝一般由护底、坝体、坝根及护坡组成。坝根与河岸相连，坝头伸向河槽，在平面呈丁字形，丁坝坝头位置以河道整治线为依据，即通过丁坝工程来实现所规划的河槽形态。

a.护底。护底是为防止坝基河床冲刷，保护坝体稳重，而设置的。

b.坝体。在德州市丁坝的坝体一般为梯形断面。根据坝体所处平面位置和坝高及受力情况以及德州市当地取材情况，采用砂壤土填筑。

坝体的顶面宽度，根据德州市河道实际情况，一般采用2.0～3.0m，坝体的迎水坡为1∶1左右，背水坡为1∶1.5左右。

c.护根。德州市一般采用的是用混凝土直接齿坎。

d.护坡。护坡是为保护枯水位以上坝体而采取的措施，在德州市多采用混凝土板护坡。

4 丁坝的布设

丁坝均布置在河道的凹岸，且一般成组布置，坝根与原有堤岸固接，坝头一般在新计划岸线之边缘，也可通过计算确定。其布置的主要内容包括：坝长、坝间距、坝与河岸的夹角、坝高和位置等。其布置原则是上疏下密，上顺下挑，以坝护弯，以弯导流。为取得最好的固堤效果，应进一步根据整治规划、水流流势、河岸冲刷情况，参照已建同类工程的经验，适当调整丁坝的布设。

4.1 整治线的确定

整治线即为新计划岸线，为确保整治线选取科学、合理，上段宜采用险工弯段较大的弯曲半径，以利于工程和河坡结合顺流；顶冲段尽量采用较小的曲率半径，以便在较短的弯曲河段内调整水流；尾段采用适中的曲率半径，以利工程与下游河坡的结合和送水出湾。

4.2 坝轴线与河岸线夹角的确定

丁坝轴线与整治线的夹角，应视丁坝所挑流及护岸长度的大小确定，为减少丁坝坝头的冲刷坑深度，根据德州市河道工程基本情况，θ角一般取30°～60°，具体到河道应根据弯道曲率半径大小适当选择。

4.3 丁坝长度的确定

整治线到河岸线的垂直距离即为丁坝的有效长度。整治线确定后即可得出有效长度，如夹角确定，则可按下式求得丁坝的实际长度

式中 L——丁坝有效长度，m；

LP——丁坝实际长度，m；

θ——丁坝与河岸夹角，（°）。

4.4 丁坝间距的确定

丁坝间距指各坝中心线间的距离，与坝的长度和夹角有关。其确定与河流的性质有关，要求在丁坝的掩护下，急流不流入坝间，发生冲刷破坏；挟沙缓流能顺畅流入坝间，达到落淤护滩的目标。根据德州市河道工程基本情况，其间距可由下式确定：

4.5 坝顶高程的确定

坝顶高程一般由破坏力较强的造床流量确定。根据德州市实际情况，一般取与滩地同高。洪水上滩时，丁坝即被淹没。故此种丁坝也称淹没式下挑丁坝。

5 丁坝的结构

德州市主要采用粘土心丁坝，用混凝土护坡护脚，坝体外壳为混凝土或浆砌石护坡，最小厚度为0.3m，反滤层（可用炉灰渣代替）厚度为0.2m，坝心用粘土，密度为1.5g/cm3，坝体心墙用1∶2∶2三合土封顶，厚度为0.5m，。坝头采用半圆形，其基础可铺垫一厚0.8m、宽1.5m的块石层，外面进行混凝土护脚，厚度为0.5m，从坝头坡脚外沿向外延伸2～3m即可，以防在坝头局部形成冲刷坑，所用块石粒径为0.3m，边坡为1∶1.2。以上丁坝结构，经验算和实际应用，地基和坝体稳定性都达到要求。

6 丁坝在德州市河道中的应用效果

德州市险工中有11处采用了丁坝整治，取得了良好的治理效果。其中乐陵市马颊河唐家险工，修建丁坝14条。自建丁坝以来，主流向左偏移20m左右，坐弯迎流段不断淤积，弯曲段逐渐平顺下溜，左岸河滩被冲刷掉20m，右岸已不再坍塌，两坝之间明显淤积，最深处达5m，平均淤深3m，达到了治理目的。由此可见，采用丁坝治险能起到控导水流、掩护坝裆减少冲刷、改变河床形态的作用，实现了由“护”到“治”的转变，且具有投资小、取材方便、施工简单、维修方便等优点，在德州市河道险工治理中值得推广应用。