马伦下段护岸工程冰凌水毁修复设计方案

徐立凯

（哈尔滨市道里区人民政府防汛抗旱指挥部办公室，哈尔滨15001）

马伦下段护岸工程冰凌水毁修复设计方案

徐立凯

（哈尔滨市道里区人民政府防汛抗旱指挥部办公室，哈尔滨15001）

马伦下段护岸、导流坝、固床工程位于塔河县开库康乡马伦村所在地的黑龙江右岸。工程处于马伦—盘古河口江段，江中洲岛汊道较多，江道演变复杂。俄侧岛屿有乌斯塔诺夫斯基岛、拉格林斯基岛、乌瓦利内岛；我国侧有马伦站上岛、车地营子浅滩岛、盘古河口岛，我国侧滩岛背汊串沟发育，易受中高水切割。马伦村所在江岸地处弯道凹岸，直接受水流顶冲，加之土质松散、冰排撞击、水流风浪冲淘，冲刷塌岸严重。介绍马伦护岸工程水毁情况，分析水毁原因及工程修复的必要性，制定冰凌水毁设计方案。

护岸工程；水毁原因；工程修复；冰凌水毁

1 工程水毁情况

2009年凌汛期间，漠河—塔河江段发生了历史上开江时间最早的倒开江，并形成了冰坝，塔河县马伦江段冰排上到了岸顶，导致已建成的马伦下段护岸、导流坝和固床工程严重损毁。

2009年10月10日—15日，由省水利厅建设处组织，质量监督部门、设计、监理、施工等相关单位到工程现场进行实地查勘，凌汛过后，导流坝整体被冲毁，坝顶高程整体降低了1.5 m左右，坝体块石被水流带走冲至下游，马伦固床整体损坏，马伦下段护岸损毁严重，经实际勘测，800 m长护岸水毁段有9处，水毁段总长度645.5 m，其中有4处严重段长度497.5 m。

工程水毁情况详见表1及图1～图2。

2 水毁原因

由于2009年春季黑龙江在马伦江段倒开江形成了冰坝，使该江段水位壅高，冰排上岸，在马伦导流坝处，流冰水位高于设计坝顶高程，使坝顶过冰，坝体被冰排层层摧毁，造成毁坏。

正常凌汛只是冰凌在河道内随水流动，低水位时一般凌汛构不成灾害，中高水位时，由于冰排随水流动，撞击江岸，并伴随水流冲刷，才会对江河岸边产生塌岸、滩地产生切割等危害［1］。

冰坝则是凌汛中较严重的灾害形式，主要是因为地理位置、温度要素等必要因素同时出现才会形成，多发生在春季四、五月份的开江流冰期，多由倒开江形成，表现为流冰卡塞，封堵河道，水位急剧升高，冰块层层叠起，成为横江冰坝［2－3］。

黑龙江干流主要发生在上游中段，中游（黑河以下）江段不发生冰坝。

马伦下段护岸、导流坝、固床工程位于冰坝易发区，顶高程是按不过冰设计的，正常流冰期在设防标准下，坝顶不允许过冰，由于形成冰坝，水位雍高导致坝顶过冰，造成工程毁坏。

3 工程修复的必要性

黑龙江干流上游段，属山区性河流特征，水位涨落幅度较大，江汊岛屿较多，主流左右摆动。

马伦—盘古河口江段，江中洲岛汊道较多，江道演变复杂。

俄侧岛屿有乌斯塔诺夫斯基岛、拉格林斯基岛、乌瓦利内岛。

我国侧有马伦站上岛、车地营子浅滩岛、盘古河口岛，我国侧滩岛背汊串沟发育，易受中高水切割，

大水时马伦站下岛、车地营子浅滩岛漫滩水深达4.0 m以上。

马伦村所在江岸地处弯道凹岸，直接受水流顶冲，加之土质松散、冰排撞击、水流风浪冲淘，冲刷塌岸严重。

表1 马伦下段护岸水毁情况统计表

图1 马伦下段护岸水毁照片

图2 马伦下段护岸水毁照片

据分析调查，从1964年至工程建成前，此段江岸已退岸100 m之多，年平均冲刷退岸达3～4 m，马伦下段护岸建成后，与原已建的马伦护岸工程（2 160 m）形成整体防护体系，不仅保证了马伦村人民生命财产的安全，而且对马伦站下岛、车地营子浅滩岛3.763 km2的国土起到了良好的防护作用，避免了大水漫滩时主流切滩改道的危险。

此次冰凌水毁造成马伦导流坝和固床整体毁坏，坝体块石被水流冲走、坝顶高程降低；马伦下段护岸损毁严重，水毁总长度645.5 m，占工程长度的81%，其中77%无法按原设计修复，护岸工程基本失去了原有的防护作用。

因此为恢复工程的防护作用，保护马伦村人民生命财产的安全和防止国土流失，对马伦下段护岸工程进行修复是非常必要的。

但是，由于本江段是冰坝的易发区，冰坝发生几率频繁，且对固床工程破坏巨大，本工程中的导流坝和固床原设计均未考虑冰坝的影响，因此如仍按原设计恢复导流坝和固床工程，再发生冰坝时还会发生水毁。

目前工程虽已毁坏，但还剩余高约1 m的潜坝，也起到一定的作用，本次考虑冰坝对固床工程的破坏力，维持工程现状，不按原设计进行恢复。

4 冰凌水毁设计方案

4.1 总体思路

马伦下段护岸、导流坝、固床工程为综合整治工程，其中马伦下段护岸主要保护马伦村附近江岸不受高水冲刷退岸；导流坝、固床工程为低水整治建筑物，主要是防止低水位时内汊受水流冲刷扩宽，进而形成主江道导致马伦站下岛、车地营子浅滩岛的国土流失［4－5］。

本次修复设计考虑三项工程的作用，为防止马

伦村附近江岸后退造成国土流失，先对护岸工程进行修复。

由于冰坝对导流坝和固床工程的破坏力巨大，而目前没有可靠的结构和措施能够抵御冰坝的破坏，因此，先维持导流坝和固床工程现状，并监测现有工程情况下，内汊左岸的冲刷退岸情况，如今后内汊有继续拓宽发展的可能，再研究采取可靠结构型式恢复导流坝和固床工程或采取护岸措施防止内汊左岸的进一步冲刷退岸。

4.2 漠河县大河西村固床过冰物理模型试验

4.2.1 试验研究内容

主要包括观测固床工程不同设计高程时的排冰状况以及河道流冰时固床上下游是否有冰坝产生，并分析流冰时冰排对于护岸的影响，推荐护岸工程参数。

4.2.2 试验工况

试验河段的流冰特征参考漠河站，其流冰期为每年的4月20日—5月13日。流冰期冰块尺寸最大约为40～50 m，最大冰厚为1.48 m，一般冰块尺寸为15 m，一般冰块厚度为1.1～1.3 m。

模型上游流量边界采用加林达站设计流量，该站流冰期特征同漠河站一致，设计频率洪水P＝50%、P＝20%、P＝10%相当于流冰期P＝10%、P＝2%、P＝1%洪水流量。

4.2.3 试验主要结论

1）在现状河道情况下，流冰期古城岛上游分汊河段前极易形成水力加厚型冰塞，经过多次的试验验证，在此江段形成冰坝的几率有7成。经试验观测，形成此种冰坝从而造成的冰坝上下游水位差最大可达到5.5 m。在古城岛（2）、（3）岛和右岸间的狭窄河道内易形成圆拱，造成冰坝。

经过多次的试验验证，在此江段形成冰坝的几率有3成。此种冰坝造成的壅水较小，一般在2～2.5 m。

2）通过有限元计算，冰排对坝体的荷载为6238.25t，说明固床在冰排巨大冲击作用下将很容易受损。

4.3 导流坝与固床处理方案

本工程所在河段江道形态与漠河县古城岛河段较为相似，均属分汊性河道，在河道分汊处均布置有固床工程，且两个河段均属冰坝易发区范围。由于冰坝对工程的破坏力非常大，常常发生毁灭性破坏，因此为检验工程布置的合理性和确定固床工程在冰坝作用下的效果。2010年9月针对漠河县古城岛河段进行了冰水力学物理模型试验，根据试验结论，在冰坝易发区的河段，尤其是古城岛河段，通过设置固床工程来控制分汊河道的分流比防止内汊冲刷的方案，工程受冰坝威胁很大，由于冰坝原因极易导致工程毁坏。

因此，根据此模型试验结论，本次设计对马伦导流坝、固床工程不采取修复措施，工程虽已毁坏，但还剩余高约1 m的潜坝，也起到一定的作用，本次可维持工程现状，不进行加高处理。

4.4 马伦下段护岸处理方案

2011年7月和9月，测量队伍分两次对水毁工程进行了实际测量，实测了护岸段的1／500条带地形图和纵横断面图，护岸段每间距20 m测一横断面，对于坡面水毁较轻段，实测了水毁面积，落于1／500条带图上，并在实地对剩余石料可利用率进行了估算。

对于坡面水毁严重段，其起止点均加测横断面，其中较长段每10～20 m即加测一横断面。

经实际测量，马伦下段护岸水毁段9处，总长度645.5 m，根据水毁程度不同，采取不同的处理方案，对于坡面部分毁坏、有部分完好的水毁段，采取按原设计干砌石修复处理措施，对于坡面完全毁坏的护岸段，采取抛石护岸措施。

经实际勘察测量，有5处水毁段可按原设计采取修复措施，修复段长148 m；有4处水毁严重段长度497.5 m，采用抛石护岸措施。

［1］齐海林，张晓鲁，郭友文.呼玛燃料公司护岸水毁修复工程沉排及护坡施工方法［J］.黑龙江水利科技，2013，41（08）：281－282.

［2］王黑铁，王成才，葛素梅.黑龙江干流国境界河国土防护护岸工程结构型式选择［J］.黑龙江水利科技，2003，31（03）：40.

［3］卜汉臣.黑龙江干流界河段已建防护工程存在问题分析［J］.水利科技与经济，2006，12（09）：616－617.

［4］于亿年，刘兴贵，孙鹏.辽河单一下挑短丁坝护岸工程水毁原因及整治措施［J］.东北水利水电，1989（01）：17－21.

［5］苏东喜，郑微微，端木灵子.塔里木河帕满引水口防护工程设计［J］.人民黄河，2015，32（01）：54－56.

TV861

B

2014－10－31

徐立凯（1981－），男，山东黄县人，工程师。

1007－7596（2015）06－0079－03