三门峡库区治理工程探析

2016-04-08高权

山西水利 2016年7期

关键词：河势砌石三门峡

高权

（山西省三门峡库区管理局，山西运城 044000）

三门峡库区治理工程探析

高权

（山西省三门峡库区管理局，山西运城 044000）

分析了三门峡库区基本情况，针对三门峡库区蓄清排浑特殊运用方式下，对多年治理过程中不同河段采用的治理和防护的方法和措施进行了简要分析。通过治理，对改善和稳定河势起到了很好的作用，同时可防止滩岸坍塌，保护沿岸村庄道路码头引水站安全。该治理方法可供以后该段及相似河道的治理参考借鉴。

水库治理；河段防护；三门峡库区

1 三门峡库区概况

黄河三门峡库区潼关至三门峡大坝段（简称潼三段）,河道长113.5km，位于陕、晋、豫三省交界处，左岸有山西省芮城县和平陆县，右岸有陕西省潼关县和河南省灵宝市、陕县、湖滨区。三门峡水库修建前，潼三段属山区峡谷型河段，水库蓄水运用后，泥沙淤积严重，老河床不复存在。水库于1973年底开始采用“蓄清排浑”调水调沙控制运用，在来沙少的非汛期蓄水防凌、春灌、发电；汛期降低水位防洪排沙，把非汛期淤积在库内的泥沙调节到汛期，特别是洪水期出库。潼三河段上段受蓄水影响小，绝大部分处于河道状态，河床冲淤变化剧烈，河势游荡多变，上提下挫，坐湾淘刷，塌岸严重。库周两岸多由第四纪黄土类土组成，土质松散，抗冲能力差，主流变化频繁，在水流、波浪的冲击下，经常发生塌地、塌村、塌扬水站等塌岸现象。

2 库区河段划分

根据三门峡水库非汛期不超过318m运用的控制条件，将库区分成自然河道段、过渡段和库区段，各库段特性如下。

2.1 自然河道河段

黄淤41断面—黄淤30断面，河段长45.6km，非汛期该段受水库蓄水影响较小，汛期库区敞泄排沙，冲淤变化较大，主槽宽浅，河势变化频繁，为自然河道段。该库段岸距平均3.46km，最大滩岸间距在黄淤32断面处,为5.7km,主槽宽1.07km，滩地宽2.39km，河槽比降2.33‰。有8个弯道，弯道半径大，送流段长，最长10km。

2.2 过渡段

黄淤30断面—黄淤22断面为过渡段，河段长25.58km，非汛期水库蓄水具有水库特点，为主要淤积区；汛期水库降低库水位运用，又具有河道特点，河道发生冲刷。该库段岸距平均3.45km，最大滩岸间距在黄淤29断面处，为5.7km，主槽宽0.69km，滩地宽2.76km，河槽比降2.59‰。有10个弯道,弯道半径较大，送流段较长，最长4km。

2.3 库区段

黄淤22断面—大坝为水库段，河段长42.28km，为典型的库区段。该库段已形成高滩深槽式的单一河势，主槽相对稳定。汛期中小洪水一般不出槽，非汛期受蓄水的影响，风浪对高岸上掏刷。该库段岸距平均2.05km，最大滩岸间距在黄淤18-19断面处，为3.8km，主槽宽0.55km，滩地宽1.5km，河槽比降2.5‰。有14个弯道，弯道半径小，送流段短，最长3.8km。

3 工程类型及布置形式

根据潼三段河道特性，上段（黄淤30断面以上，长45.64km）采取河道整治方法进行治理。上游河道状态与黄河下游类似，冲淤变化剧烈，河势游荡多变。借鉴黄河下游的成功经验，选用了微弯治理方案，从近期实施效果来看，微弯治理方案基本上符合该河段的实际情况。

库区工程按工程作用可分为控导工程和护岸工程（防冲工程、防浪工程、双防工程）。控导工程主要用于库区中上段，为了控制河流来回摆动，使河势有规律的发展变化，能够起到迎送流的作用，按河道规划治导线布置工程。护岸工程主要防止滩岸坍塌而修筑的工程，其中防冲工程是为防止主流冲刷造成坍塌而修建的工程，防浪工程是为防止蓄水期防浪拍击造成库岸坍塌而修建的工程，双防工程是兼有防冲防浪两种功能的工程。

工程平面布置形式及断面结构型式

3.1 平面布置形式

河道整治工程可分为凸出型、平顺型和凹入型。凸出型和平顺型不能控制流向，因而其控导河势的效果较差，而凹入型工程不但能适应不同的来溜方向，而且导流送流能力强，能很好地控制河势，因而是比较理想的平面布置形式。

工程控导由丁坝、垛、护岸等一种或几种组成，坝头连线选用凹入型。为改善河势起到送流作用，一般采用丁坝，丁坝采用下挑式，坝头为圆头形，为适应潼三段上段河势游荡多变的特点，选用短丁坝，小间距的布置形式，丁坝长100m，坝间距100m，丁坝在迎水面距坝根30m处开始裹护，至坝圆头下跨角以下，裹护长度100m。在岸线与工程线大体一致及坝间流势变化大时建设护岸，护岸迎水坡全裹护，以防水流淘刷。为稳定现有河势，防止河势后退，可采取垛坝，垛的轴线长度较丁坝短，一般为10～30m，垛起迎托水流，消减水势的作用，库区为雁翅坝。

护岸一般工程采用就岸护岸型式。在受主流顶冲强烈、库岸冲刷严重的地段布置防冲工程；在地势陡峻、土质较差受蓄水风浪淘刷、拍击严重地段布置防浪工程。

3.2 断面结构

控导工程和防冲工程结构断面基本一致，根据工程位置可分为水中进占和旱地施工。

水中进占：用编织袋土枕进占，进占体顶宽3m，迎水坡边坡1∶1.3，背水坡边坡1∶0.5，高出施工水位1m；坝体采用壤土填筑，顶宽10m，裹护部分边坡1∶1.3，非裹护部分1∶2，采用铅丝石笼及散抛石裹护，裹护顶宽1m(水平宽度)，外坡1∶1.5，内坡1∶3。

在水大流急的情况下，为保证占体填料少流失采用散抛石和笼石做占体进占体，顶宽4.0m，临、背水坡1∶1，背水坡1∶0.5，顶部高程超施工水位0.5m。迎水面裹，护体与土坝体间铺设水平厚度0.3m的碎石垫层或一层土工布上铺0.2m的碎石。土坝基背水坡采用土工包防护，裹护体与土坝体顶齐平，顶宽1m，内外坡均为1∶2。连坝坝顶宽15m（含迎、背水面裹护体宽度），迎水面边坡1∶1.3背水面边坡1∶2，采用壤土填筑。土坝基背水坡采用土工包防护。从实际应用情况，散抛石笼石较编织袋装土进展投资稍大，但稳定性较好，抗冲刷能力强，占体本身施工后又可作为预抛石护底，容易适应河床变形，从而达到了减少工程初期遇水易出险的不利状况。

旱地施工：坝岸前挖槽深2m，底宽5m，槽内预摆铅丝笼，预留冲刷，其他尺寸同水中进占结构。这种形式能很好地预防滩岸坍塌后退引起河势及边界条件发生变化后再采取措施布置工程的被动局面。

防浪工程以解决风浪淘刷侵蚀为主，结合工程所在地的现状地形、地质情况，兼顾工程管理、生态环境保护等因素，力求做到工程线平顺，尽可能利用原岸线，部分岸段可裁弯取直，使堤线自然顺直；结合场区地形，优化工程线，尽可能减少投资。

潼三段现状防浪工程有三种型式：干砌石护坡、浆砌石护坡、浆砌混凝土板护坡、浆砌石挡墙、混凝土挡墙。干砌石护坡适应变形能力强，排水通透性好，布设于地形不太陡峻的填方或地质条件较差的地段。干砌石水平宽1m，内外边坡均为1∶2，下衬水平厚0.3m的碎石垫层，使库岸饱和土中的水能够及时外排，避免失去支撑力的库岸滑塌后退，底部设1m×1m的干砌石护脚，护脚埋于土中，以防风浪淘刷。当护坡高于10m时分级，每级设2m宽戗台。

浆砌石护坡适应变形能力较干砌石差，但整体性较好，对于风浪拍击和蓄水侵蚀有很好的防御效果，布设于地形较陡挖方地段。浆砌石垂直厚0.4～0.5m，内外边坡均为1∶1.5，下衬水平厚0.3m的反滤层，以利排水，底部设1m×1m的浆砌石基础，基础埋于土中，以防风浪淘刷。并设有排水孔，以排渗水。当护坡高于6m时分级，每级设2m宽戗台。戗台坡脚设0.8m×1m的浆砌石基础，基础埋于土中，以防风浪淘刷。

浆砌混凝土板护坡和浆砌石护坡适应条件相近，风浪拍击和蓄水侵蚀防御效果好，因结构较薄没有浆砌石耐冲击，但比较美观，便于养护，布设于地形较陡挖方地段。浆砌混凝土板采用0.5m×0.5m×0.05m混凝土板浆砌而成，内外边坡均为1∶1.5，下衬水平厚0.3m的反滤层，以利排水，底部设1m×1m的浆砌石基础，基础埋于土中，以防风浪淘刷。当护坡高于6m时分级，每级设2m宽戗台。戗台坡脚设0.8m×1m的浆砌石基础，基础埋于土中，以防风浪淘刷。

浆砌石和混凝土挡土墙整体性好，抗风浪拍击效果好，挖填土方少，适用于地形陡峻的地段，墙高一般不超过5～6m，需布设分级挡土墙，或采用挡土墙与护坡相结合的结构形式。浆砌石挡土墙顶宽0.5m，内侧垂直，外侧边坡1∶0.4，基础底板厚0.5m，两侧悬臂部分，内外侧分别为0.2m和0.7m，外侧下设0.5m×0.5m齿墙，埋于土中，以增加抗滑稳定性，并可避免风浪淘刷。为排放墙后渗透水流，在挡土墙上设排水孔，每隔一定距离设沥青伸缩缝，以防不均匀沉陷和温度裂缝。

另外，库区在地形较缓，高差不大的部位铺设一定厚度卵石护坡，也有很好的防风浪效果。堤坝背部一般采用有草皮护坡，对工程有很好的稳固作用。