黄河下游河道工程备防石储备定额修正探讨

□段丽娜（河南省白龟山水库管理局）

1.引言

黄河是我国第二大河流,以“善淤、善决、善徙”闻名于世。黄河的防洪任务艰巨,责任重大。防洪工程、防汛队伍与防汛物资是黄河抗洪抢险的3 大要素。防汛物资是防汛抢险的重要物质基础，黄河防汛物资储备为黄河近六十多年来伏秋大汛的岁岁安澜提供了重要保障。防汛物资储备要本着“宁可备而不用、不可用而不备”的原则，确保防汛物资的数量和质量，搞好防汛物资的储备与管理，确保防汛抢险所需。

石料则是黄河抗洪抢险与防洪工程建设的重要物资，是防洪物资储备中的主要物资。备防石是指在堤防工程险工段和控导工程处及附近区域储备的一定数量的石料,用以满足防汛抢险急需。在河南黄（沁）河主要防汛物资储备定额中险工工程的石料储备定额是3000m3/km，控导工程的石料储备定额是2500m3/km。按这个定额计算险工、控导工程每道坝、垛每年的石料储备只有几百立方米。根据近几年黄河下游河道工程每年出险情况来看，这个数量的石料储备远远不够抢险所需。

2.项目概述

2.1 研究背景

在重大险情抢护过程中，抢险料物消耗量大，所以国家常备抢险物资储备往往不够用，其中以备防石的储备显得尤为不足。黄河下游是地上悬河，出险突发性强，一旦决口、溃坝，必将造成毁灭性的灾害，后果不堪设想。从黄河历年抗洪抢险料物消耗情况看，黄河物资储备定额严重不足。黄河防汛物资储备定额的编制因受限于国家对黄河的经费投入，通常以防洪工程的工程量为依据，以中常洪水时某类工程的单位工程量来储备一定数量的防汛物资。为此，国家常备物资已不能满足防御大洪水时的需要和中常洪水时出现的各种险情抢护需要。特别是一些新修的防洪工程，根石基础薄弱，没有经受过大洪水的考验，一旦来水流量大，极易出现险情，抢险用石会比较多，所以一道坝上几百方的备防石储备显得杯水车薪。

2.2 实施目的

近几年，黄河随着小浪底工程的建成和运用，调水调沙正常运行，主河槽淘刷，减少了漫滩机率，增大了过流流量，同时，由于受小流量、长时间行洪的影响，某处河段工程长时间受主流影响，更加容易形成大险、恶险，如2003年的蔡集抢险、顺河街抢险、2005年的王庵抢险。险情发生后，由于坝上所储备的石料不足，需要外调石料，给抢险带来了不利因素，违反了“抢早、抢小、抢了”的抢险原则。所以建议对备防石的定额储备进行适当的修正，使石料的储备能够满足工程每年的抢险所需。

3.技术路线

目前，河道工程的施工方法大致分为土工布铅丝笼沉排深基筑坝、旱工土石结构筑坝、柳石搂厢水中进占筑坝和块石进占筑坝，这3 种施工方法的代表工程分别为柳园口险工39 坝4 支坝、王庵控导工程-11 坝、黑下延控导工程1 坝，通过近几年的抢险加固，目前这三道坝已基本趋于稳定，筑坝及抢险所用石如下：

3.1 铅丝笼沉排坝

柳园口险工39 坝4 支坝采用了土工布铅丝笼沉排深基筑坝的施工方法。土工布铅丝笼沉排在水流作用下，排体随着坝前冲刷坑的发展逐步下沉，自行调整坡度，直至达到稳定坡度后，排体则形成防冲斜墙，起到护底、护脚、防止冲刷保护坝体安全之目的。坝顶设计高程81.18m，滩面平均高80.60m，基坑设计挖深4～4.5m，底宽11m，铅丝笼长10m，笼高1m。整体结构所用材料，土工布两层（有纺、无纺）、秸料、铅丝笼网片、石料、木桩等。

2011年6月黄河进入汛期以来，柳园口险工工程39 坝3支坝、4 支坝一直紧靠大河主流，工程长时间受到大流冲刷，致使柳园口险工工程39 坝4 支坝不断发生险情，险情类别均为根坦石下沉，为一般险情。6月30日，小浪底水库按3400m3/s 均匀控泄，由于小浪底减少出库流量，39 坝4 支坝又是送流至北岸大宫工程的最后一道坝，工程一直受大流冲刷，并且由于长时间受到大流量高水位的冲刷和浸泡，坝前冲刷水深，已超过沉排下沉深度，在排体下面坡度突然变陡，形成“头重底空”，在重力的作用下，拉断铅丝笼，以强大的下滑力撕裂上部的土工布，拔下坝顶木桩，致使根坦石下沉、坝基坍塌，出现了突变的大险。该坝在2011年7月1日至7月6日先后发生6 次较大险情，出险体积达2868m3。本坝的石料已远不够用，又从其它坝上紧急调运了石料来抢险。

因此，这种铅丝笼沉排结构坝易出大险，并且险情发展速度快，险情需及时得以控制。截至目前该坝抢险用石8068m3，筑坝用石4024m3，所以该坝达到基本稳定状态所用石料为12092m3。

3.2 旱工土石坝

王庵控导工程-11 坝采用了旱工土石结构筑坝的施工方法。为了保持原工程的连续性，-11 坝设计为椭圆型坝。椭圆型坝可以改善坝前水流条件，减小坝前冲刷。坝顶高程为80.09m，坝长100m，坝顶宽15m，散抛石护坡，挖槽深3m，内抛顶宽2.5～4m，厚2m，外坡1：1.5 的散抛石，散抛石内侧铺设复合土工布。

自2002年以来王庵控导工程河势不断上提，特别是2003年秋汛期间，在顺河街至王庵工程间，主溜南移经大宫工程前直逼东南至王庵控导工程上首，-5～4 靠边溜，-10～-6 靠大溜，-11 坝紧靠大溜，王庵控导工程-10、-11 坝上首滩地不断坍塌，造成该工程不断发生险情，特别是-11 坝险情不断。形势非常严峻，为防止抄王庵工程后路修建了-14 垛～-12 垛。-7～-11坝均为新修工程，根石基础薄弱，没有经受过大洪水的考验，且-6、-9～-11 坝为旱滩施工，基础较浅，易出现险情。由于离王庵位置偏远，如果从其他地方调运石料，一是道路狭窄，途经村庄，施工场地拥挤，二是运距比较远，抢险设备大量集中，堵塞现象极为严重，将会出现一边急需料物，一边料物在附近无法到位的状况，供需严重脱节。如果再临时从其它地方调运石料，就会贻误抢险时机，险情若不能及时控制，就有可能会进一步恶化，到最后所用抢险石料会比石料充足时用的多。这样抢险费用就会加大。

截至目前，该坝抢险用石累计达6887m3，筑坝用石4912m3，所以该坝达到基本稳定状态所用石料为11799m3。

3.3 柳石搂厢水中进占坝

黑下延控导工程1 坝生根于原黑岗口险工41 坝，坝的直线长度为100m，坝头为圆头型，坝顶宽15m，坝顶高程84.95m，采用柳石搂厢水中进占结构。水中进占施工程序是柳石搂厢进占，水中倒土筑坝基，抛枕护根，抛石护坦坡。

黑岗口河段为黄河下游典型的游荡性河段，主流摆动频繁，河势上提下挫，黑岗口至柳园口河段发生平工出险、险工脱河，横、斜河增多。为改善黑岗口～古城河段河势，稳定送溜至左岸顺河街工程而修建该工程。1999年该坝一直靠大溜，6月份由于受大溜顶冲、大溜淘刷的影响，1 坝坝前头、迎水面、上跨角、下跨角频繁出现根坦石下蛰等险情。

截至目前，该坝抢险用石累计达4552m3，筑坝用石6152m3，所以该坝达到基本稳定状态所用石料为10704m3。

综上所述，无论是采用土工布铅丝笼沉排深基筑坝的施工方法、旱工土石结构筑坝的施工方法、还是柳石搂厢水中进占筑坝的施工方法，虽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，冲刷深度较小，工程基础较浅，汛期遇大水坝体基础易受淘刷出险。工程一般通过坝前受溜冲刷成坑，根石下蛰，抢险加固数年，当根石深度达到10～15m，坡度达到1:1～1:1.5 时，所用石料在10000m3 左右时才能逐渐达到稳定。在坝根基没有稳定以前，受河势等因素的影响是很容易出险的。

通过对这些实际情况的分析，石料的储备定额应适当加以修改，对于新修的河道工程，建议每道坝储备5000m3的石料作为抢险常用备石，可以储备在背河的空坝地上，既能满足抢险所需又不会浪费。

4.理论技术主要创新点

黄河下游河道工程备防石储备定额修正探讨是对备防石储备定额数量提出的一种新的思想，是根据所辖河道工程近几年的抢险情况分析得出的一个结论，具有很强的可行性和适用性，其创新点为：

4.1 在全河所有工程管理单位中，首次对防汛物资定额储备方面提出了这种新理念。

4.2 具有科学性和实用性，通过对物资定额的适当修改，可以使资源得到有效配置和利用，能够较好的解决黄河下游新修工程抢险石料不足的问题，又可以节省大量的人力、物力、财力，可以把有限的资金发挥最大的效益。

4.3 为以后的工程的设计方向带来了新的思考，为黄河工程前期规划设计者、决策者提供了科学的依据。

5.前景分析

黄河安危，事关大局，黄河属于国家确定的重要江河，也是世界上闻名的“地上悬河”。黄河下游河道是黄河防汛的关键河段，防汛任务十分艰巨，同时，黄河下游河道，又是黄河宣泄洪水的重要通道和区域。一旦出现大的险情并能及时得到控制，所产生的效益是无法估量的：

一是险情的及时控制能确保河道工程的安全。

二是能确保黄河安全行洪。

三是黄河下游滩区是百万群众赖以生存的场所，黄河能够安全行洪，能确保滩区群众生命和财产安全，保障国民经济的快速稳定发展。

6.结语

近几年世界各地的极端天气频繁发生，加之黄河自然条件复杂，河情特殊，河道情况千变万化。黄河下游河势可能发生重大改变，“二级悬河”形势加剧，“小流量、高水位、大漫滩”的局面不可避免。所以河势的游荡多变和恶劣的河道形态相偶合，即使中小洪水也有可能发生“横河”、“斜河”，一旦发生“横河”、“斜河”，形势将会十分严峻。根据黄河下游河道的特殊情况，通过对工程实例的分析统计后得出：对于新修的河道工程，每道坝储备5000m3的石料作为抢险常用备石，足额的抢险常用备石，既能化解抢险中所遇到的各种矛盾，又做到了常备不懈、确保安澜的防汛工作方针。居安思危，防患未然，认真落实“及早动手、防重于抢”的防汛措施，积极探讨新时期防汛物资定额储备的新机制，以适应新时期防洪抢险新形势的需要。