聊城市徒骇河谢天贡险工成因及治理措施

付爱静 高鹏 董保忠 孙爱芹

摘要：本文主要介绍了聊城徒骇河谢天贡河段险工治理工程概况，分析了险工的成因，通过多方案比较，确定了治理措施，该工程实施多年来经历了多次洪水的考验，此处河段险工完整无缺，工程治理效果良好。

关键词：险工成因治理措施

Abstract: this paper mainly introduces the tuhaihe river had day gong liaocheng working treatment project status, analyzes the causes of the working, through the many alternatives, determine the management measures, this project implementation for many years experienced repeated the test of the flood, the river here working intact, project management effect is good.

Keywords: working cause controlling measures

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

1工程概况

谢天贡河段险工位于聊城徒骇河陶桥闸上游5km处（桩号128+000-130+600）间。此处河段呈正弦曲线型，设计堤距宽240m，河口宽100m，左岸（现凸岸）滩地宽119m，右岸（现凹岸）滩地宽21m。防洪流量611 m3/s，排涝流量401 m3/s。该河段常年受到引黄尾水的侵入，造成河槽断面不规则的淤积，改变了河道的水流结构，促使河床轴线向凹岸单侧发展，形成座弯顶冲险工，严重威胁堤防安全。2006年对谢天贡河段险工进行了治理，采用了砌石护脚、草皮护坡措施。完成护砌河坡580m，水簸箕37个，滩地集水沟580m，砌体1200 m3，土方2000 m3，工日4600个，共计投资185.6万元。

2 河段险工的成因

2.1河道横向输沙不平衡

谢天贡河段险工位于位山引黄二干渠灌区流域面积控制范围内，由于目前引黄采用排灌一条沟，各排涝沟大部分成了灌排两用支渠，使大量引黄尾水进入徒骇河。由于黄河水入槽后流速降低，造成了不同程度的泥沙沉积。谢天贡河段险工上游左岸因受杜庄引黄支渠的影响，近几年来淤积成长1500m、宽45m、厚3-4m的二边滩，二边滩上杂草灌木丛生。汛期河道行洪流经此段时，洪水水流将挑向对岸，对河岸造成严重的冲刷。当洪水水位猛涨超过二滩时，水流在座弯顶冲处因受重力和离心力的综合作用，形成横向环流，致使表面含沙量小的水流不断地流向凹岸并沉入河底，而底层含沙量较大的水流不断地流向凸岸并上涨到岸坡（边滩），形成横向输沙的不平衡，使河道凹岸因不断坍塌而后退，凸岸因不断淤积而逐年加宽延长，日积月累形成了谢天贡河段险工。下表为四年来河槽实测横断面演变过程情况。（详见表1）

表1谢天贡险工实测横断面演变情况

2.2长期蓄水对河道坡岸的侵蚀

因当地连年干旱，徒骇河陶桥拦河闸除汛期外，枯水期总是关闸蓄水。蓄水时间长，水位高（蓄水位高出二滩0.2-0.3m），对河道坡岸的侵蚀作用大。加上汛期前后闸门泄水启闭频繁，河水下泄流量大，水位下降快，坡脚处饱和土壤深水压力大，渗流速度快，泥沙随渗水带出，促使坡岸坍塌形成陡坡。水流下泄速度过大，水流对河道坡岸的冲刷力过大，致使坡岸坍塌，也是该河段险工形成的一个重要原因。

2.3风浪对河道坡岸的冲掏

谢天贡河段险工上游是比较顺直的东北-西南走向，受当地季风气候的影响，风浪直冲河段的座弯顶冲处，又因土壤地质松软（粉沙粒细），易于冲刷，使坡脚水土大量流失，导致河坡坍塌形成险工。

3 险工治理

3.1确定治理方案

通过上述河段险工成因的分析，一致认为要想有效地制止河道险工的继续发展，必须采用切实可靠的措施，有效地制止险工处河道凹岸坍塌及水土流失。结合已建工程经验和实际情况拟选用以下四种方案进行比较：

方案Ⅰ－1：干砌石护坡，自外而内依次为：干砌方块石厚20厘米；粒径2～4厘米碎石垫层厚为10厘米；粒径0.5～2.0厘米厚碎石垫层厚度为5.0厘米；复合土工膜200g/0.3mm/200g。

方案Ⅰ－2：浆砌块石护坡合，自外而内依次为M10浆砌块石厚20厘米；粒径2～4厘米碎石垫层厚10厘米；复合土工膜200g/0.3mm/200g。

方案Ⅱ：预制砼板护坡，自外而内依次为：C20预制砼板厚8厘米，（网格长8.4米，宽3.0米，网格梁断面40×60厘米）；粒径2～4厘米碎石垫层厚为10厘米；粒径0.5～2.0厘米厚碎石垫层厚度为5.0厘米；复合土工膜200g/0.3mm/200g。

方案III：植物护险

各种方案的经济技术比较见表2。通过方案对比分析，可清楚看出，从护坡效果、施工难度、工程投资等角度综合考虑，采取植物护险比单独采用砌石护坡和预制砼板措施，显然投资要省些，但是根据座弯顶冲河段险工每年演变3-5m的速度和特点，单独采取植物护险，不能有效地快速固定河槽。最后确定以下解决方案：一是在险情严重且发展快的座弯顶冲处（580m长）采用砌石护脚、草皮护坡措施；二是在险情较轻且演变较慢的座弯顶冲段的下游段采用植物护险措施。通过近几年的洪水考验。此方案既能起到固定河槽、护住堤脚、防止河坡继续坍塌的作用，又节约投资。

表2护坡方案经济技术比选表

3.2确定治理工程位置线

3.2.1确定平面位置線

护险工程平面位置线的确定是河道险工治理中很重要的环节，在工程施工放样时，首先应根据险工演变的规律和河道水流的流向，确定好险工可能出现洪水的最外位置线，护险工程的起点应布置到该位置线以外，以免洪水主流方向改变而直接从护险工程背后穿过，造成工程倒塌失去护险功能。根据该工程的特点，采用了连续弯道式的护险形式，工程呈两条圆滑的曲线，曲线的半径逐渐变化。在治理工程的上段采用了较大的弯道半径（R=1000-500m），以利用工程和护坡结合行洪；工程的中段（座弯顶冲处），采用了较小的弯曲半径（R=350-500m），以便在较短的弯曲河段内调整水流方向；工程尾部段采用了较中段大的弯曲半径（R=650-850m），以利于工程与下游河坡的接合和送水出弯。

3.2.2确定工程位置线

基础和顶部工程位置线的确定，直接关系着工程的成败和工程的投资。如果基础位置线确定的过低，虽然增强了稳定性，提高了护险能力，但所需投资大。如果基础位置线太高，虽然减少了工程投资，但会引起基础被水流掏空，造成工程坍塌，失去了护险作用。根据谢天贡河段险工成因分析可知，造成险工的主要原因是由于水流的冲刷、蓄水的侵蚀和风浪的冲掏，所以应当把治理工程的重点放在河坡的底部。即将整个河坡分成两步治理：一是河坡坡脚采用砌石护脚，基础底部埋置在二滩以下0.75m，砌石护坡顶部放置在第二造床流量水位（二滩水位）以上2.5m；二是砌石护脚的顶部到河滩的河坡采用草皮护坡。这样的险工治理措施既防止了汛期大水流的冲刷，又防止了河道长时间蓄水的侵蚀和风浪的冲掏。同时又考虑到了河床流量对坡岸的强烈冲刷作用。

3.3工程治理措施

谢天贡河段险工治理主要采取的工程措施有座弯顶冲处580m长的砌石护脚、坡面植草护坡、以及所属滩地的一条集水沟和37个水簸箕。

3.3.1根据设计意图预先确定的治理工程位置线施工放样，然后进行河坡整修，开挖基槽，铺筑粘土垫层，素土夯实系数为0.95。

3.3.2在夯实的基础上，平整铺设复合土工膜（200g/0.3mm/200g）；再铺设粒径2～4厘米碎石垫层10厘米；浆砌块石厚20厘米。砌石护坡脚严格按照施工规范和施工程序，自下而上砌筑护坡基础和坡面，做到块石安放稳固、大面朝下、表面平整，接缝上下均匀，相互错搭。为防止放浪对砌石护坡的冲掏，进行沙石灌缝、砂浆勾缝。

3.3.3根据当地气候和土壤条件，选用易生根、能蔓延、耐寒的草类，在砌石护脚以上的河坡上，播种均匀，洒水护理。每30m修筑一条浆砌石水簸箕和集水沟，防止雨水冲刷。

3.4 治理效果

本工程于2006年实施并竣工，经历了多年的洪水考验，特别是2010年，聊城市遭遇了“8.9”200年一遇特大暴雨，徒骇河水位和流量均超过河道“64年雨型”除涝设计标准。谢天贡险工治理段除个别石块因冲刷力过大稍有松动外，其余均完整无缺，达到了固定河槽、顺直河道、除险加固之目的，工程治理效果良好。

2011年山东水利优秀论文参评作品

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。