游荡型河道防洪护岸结构型式分析

王克强

（阿克苏塔河源勘测设计院有限公司，新疆 阿克苏843000）

0 引言

游荡型河道具有河床宽而浅、河道冲淤变幅大、河势多变等特性，这对游荡型河道的整治提出了更高的安全要求［1］。塔里木河第一师阿拉尔段作为典型的游荡型河道，表现为河段内主流摆动范围大，防洪标准不高，防洪措施不完善，整治难度较大。鉴于游荡型河道在比降、河相、冲淤变化及河床演变规律上均具有其特殊性，文章深入分析塔河阿拉尔段基本水力特性，结合历史治理经验提出了相应的护岸结构型式，以彻底解决洪水威胁。

1 河道概况及水文特性

塔里木河是我国最长的内陆河，自西向东从天山流向塔克拉玛干大沙漠北。作为典型的游荡型河流，其表现为主流频繁摆动、河床断面变幅大，无固定主河槽。涨水冲刷，落水淤积，致使河床变迁，主流顶冲河岸，冲刷严重。

1.1 河道比降

塔河总体平面特征：河道较为顺直，但是由于主流南冲北折，经常肆意摆动，顶冲河岸造成曲率系数大于1，阿拉尔河段河床比降在1/3000～1/5000范围内。

1.2 横断面宽度

根据塔河阿拉尔站多年观测资料可知塔河主流汛期频繁摆动，河床断面变化很大且无固定河槽。据阿拉尔水文站1958年以来的测流资料表明，当河道流量在500 m3/s以上时水面宽度变化范围在180 m～1010 m之间，平均水深为0.71 m～2.43 m，最大水深为1.67 m～9.3 m。河床断面主要表现为宽浅形态。

1.3 河床质

塔河丰枯流量变化大，洪峰水位上涨快历时段，洪水变差系数0.35，偏差系数为0.7，表现为多峰型的洪水过程线。塔河河床、河岸土壤主要为细沙和粉砂，相间有少量厚度不大的亚砂土或亚粘土层，边岸可冲性极强，且沿河两岸均无人工约束。

1.4 河道演变

塔河主槽一次洪峰涨落过程的冲淤变化一般规律是：涨水冲刷，落水淤积，相同流量时的落洪水位低于涨洪水位。塔河之所以落洪水位低于涨洪水位，是因为汛期水流自身的造床作用，加大了河槽过水能力，已经足以抵偿并超过洪水波传播所带来的附加比降影响的缘故。它与黄河下游段及其它平原游荡性河流的水位流量变化规律也大致相似。

塔里木河阿拉尔段，河坎高度2 m～3 m左右，根据40年来观测，没有发现河床有淤高情况，两岸又无低洼垭口，不具改道条件。因此，塔里木河近期主要是河槽横向摆动和周期性的冲淤变化而已。从宏观上讲，堆积平原上的河流，缓慢地淤高是必然的，只不过需要历时较长，目前可暂不考虑。

2 防洪护岸结构设计

2.1 护岸结构型式选择

塔里木河上游段具有游荡性河道特有的“宽、浅、乱”特点，主流摆动频繁、以旁蚀河岸为主。河床母质为深厚的细砂和粉细砂组成，易被水流淘刷。洪枯流量悬殊，汛期含沙量大；洪峰历时较短，落洪速度较快，河床、河岸抗冲性较差，而且“横河、斜河”的发生具有突发性和不可预测性。

鉴于河床土壤以粉砂和细沙为主，易被水流冲刷淘蚀，若作墙式护岸，工程施工中基坑开挖和排水难度极大，施工难以进行，且完建后大部分工程位于水下、河底以下，不利于开展工程运行维护和安全观测工作。另外，参考黄河下游段治理工程成功范例，本工程采用坝式护岸、坡式护岸结合型式，坝式护岸又分为丁坝和顺坝两种型式。

结合塔河阿拉尔市城区段河道特征若采用丁坝护岸出险的机率较大，出现“横河”时，丁坝坝头、相邻丁坝之间势必发生严重险情，抢险十分困难。而顺坝依托老河岸、沿治导线采取曲直相间布置，设计河宽不影响河道过洪断面，不压缩原河床和原河道的泄洪、滞洪能力，水流平顺。因此，塔河上游阿拉尔段永久性护岸工程的建设设计选择顺坝方案作为护岸型式。

2.2 断面结构型式选择

在对与塔河河道特征相似的阿克苏河、和田河河道上所采用的各类防塌岸护岸结构形式的适应性和局限性分析比选后，按照护岸结构型式必须满足抗冲缓流、维护岸坡稳定、保护堤脚及保护堤岸的要求。本河段护岸结构主要由土坝体、裹护体、抛石护根、进占体几部分组成。

2.2.1 土坝体

土坝体采用壤土筑成，护岸防冲工程采用顺坝体修建，考虑施工抢险及堆放抢险料物的需要，土坝基坝顶宽取6.0 m（不包含迎水面裹护体宽度），迎水面边坡1∶1.3；背水面边坡施工水位以上1∶2，施工水位以下1∶4。施工水位采用施工期流量273 m3/s对应的水位。

2.2.2 护坡

护坡是为保护土坝体修筑，用抗冲材料将可能被淘刷坝坡裹护起来，采用抛石裹护，护坡与土坝体顶齐平，顶宽1 m，外坡1∶1.5，内坡1∶1.3。护坡表面30 cm进行干砌块石（城区段）或乱石粗排（非城区段）。护坡与土坝体间铺设0.1 m的砂砾石垫层无纺布。土坝体背水坡为1∶2。

2.2.3 抛石护根

护岸工程所在河段河床土壤多为沙性土，坝体靠溜后，易被水流淘刷，在坝体前形成冲坑，为了保护坝体安全，防止冲坑扩大，应在护坡前放置散抛石护根。抛石护根应根据冲刷深度计算确定，但根据以往应急防塌岸工程多年运行管理经验，工程很难一次性做到稳定深度，只能通过多次的除险加固使工程日趋稳定。水中进占坝体利用进占体的一部分作为护根；旱地施工坝体在护坡外预抛石作为备蹋体，设计抛石槽由滩面向下挖至施工断面，在其上预摆块石，摆放高度为2.5 m。但此备蹋体远不能满足设计需求，应在坝顶配置备防石，以备抢险需要。

2.2.4 进占体

进占体采用抛石填筑。结合施工机械进占要求，占体顶宽取4.0 m，临水坡1∶1，背水坡1∶0.5，顶高程高出施工水位0.5 m。根据各整治段防塌岸标准，设计流量及对应设计水位，确定期护堤顶高程，城区段采用设计洪水位加1 m；非城区段采用设计洪水位加0.5 m，但不得高于当地地面。离开高岸部分与整治流量相应水位平。结合以上护岸结构，根据各整治河段施工期水位的不同，确定了三种横断面形式（1）水中进占（深水）设计断面；（2）水中进占（浅水）设计断面；（3）旱地施工设计断面以供各河段选用。

（1）水中进占（深水）设计断面

施工具有一定难度，采用水中进占并结合施工机械进行施工，占体顶宽取4.0 m，临水坡1∶1，背水坡1∶0.5，顶高程高出施工水位0.5 m。土坝坝顶宽取6.0 m（不包含迎水面护坡裹护宽度），迎水面边坡1∶1.3；背水面边坡施工水位以上1∶2，施工水位以下1∶4。护坡采用0.3 m厚干砌块石（城区段）或乱石粗排（非城区段）裹护，护坡与土坝体顶齐平，顶宽1 m，外坡1∶1.5，内坡1∶1.3。护坡裹护体与土坝体间铺设0.1 m砂砾石垫层无纺布。设计断面见图1。

图1 水中进占（深水）设计断面

（2）水中进占（浅水）设计断面

施工较为方便，可先填筑土坝体至一定高度，后采用施工机械上坝并向河床内堆放备蹋体，备蹋体顶宽6.0 m～12.0 m，其石方量根据冲刷深度确定。临水坡1∶1.5，背水坡1∶2，高程与设计洪水位齐平，护坡采用干砌块石（城区段）或乱石粗排（非城区段）裹护0.3 m。土坝体、裹护体同形式一。设计断面见图2。

图2 水中进占（浅水）设计断面

（3）旱地施工设计断面

设计抛石槽由滩面向下挖至施工断面，在其上预摆备蹋体，摆放高度为2.5 m，顶宽取5.9 m～6.1 m，备蹋体石方量根据冲刷度确定，临水坡1∶1，背水坡1∶1.5，顶部采用乱石粗排30 cm。土坝体、裹护体同形式一。设计断面见图3。

图3 旱地施工设计断面

3 结语

游荡型河道由于冲淤形态多变，易造成河床淤积堆高，洪水上涨往往导致溃堤。通过整治河岸，有效控制了河势的游荡范围，显著增强了河流抵御洪水的主动性。本工程采用的护岸结构在黄河防洪工程建设中有过类似实践，在抗冲性能、促淤保堤、安全稳定性方面均有较好的效果。本河段根据防塌岸保护对象重要程度的不同，经济合理地选择了各整治段的防塌岸护岸型式，这有效防止了坍塌毁堤，保障了沿河生产生活的正常进行。