李 陽(yáng)，趙建宇

(黑龍江省引嫩工程管理處，黑龍江大慶163000)

黑龍江省小型攔河閘壩工程有800多座，控制灌溉面積10.87萬hm2。大部分?jǐn)r河閘壩為砂石壩、柴石壩和堆石壩，永久性攔河閘壩采用的型式近20種，如消能壩，混凝土L型和h型壩、裝配式面板壩、橡膠壩、立軸翻轉(zhuǎn)閘、雙支點(diǎn)水力自動(dòng)翻版閘等。從地域上看，各種小型攔河壩多分布在山區(qū)和半山區(qū)的水稻種植帶。

小型攔河閘壩工程規(guī)模小，但數(shù)量多，分布面廣。群眾自建的臨時(shí)性工程，差不多年年都需要加固或修復(fù)1～2次。近幾年各地修建的永久性攔河壩，也多存在著盲目引進(jìn)和設(shè)計(jì)粗糙等問題，每年汛期都有一定數(shù)量永久性工程發(fā)生不同程度的水毀。系統(tǒng)地總結(jié)近兩年的洪水對(duì)小型攔河閘壩的破壞情況，探討小型合閘壩設(shè)計(jì)中應(yīng)解決的問題，提出不同類型攔河閘壩的適應(yīng)條件，是我省山區(qū)和半山區(qū)小型攔河閘壩建設(shè)急待解決的問題。

1 小型攔河閘壩的水毀程度和形式

近幾年，黑龍江省各市縣廣泛交流了攔河閘壩設(shè)計(jì)、施工、管理等方面的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。綜合全省小型攔河閘壩的水毀程度和水毀形式為:

1.1 水毀程度

為了與水毀攔河閘壩的重建、局部改建和局部修補(bǔ)結(jié)合起來，我們將攔河閘壩的水毀程度劃分成4級(jí)，即嚴(yán)重水毀、局部水毀、輕度水毀和無水毀。

臨時(shí)性攔河壩(包括砂石壩、柴石壩和堆石壩等)全省近700座，嚴(yán)重水毀占60%以上，其余的30%以上為局部水毀。在東部地區(qū)，臨時(shí)性攔河壩基本上都是毀滅性的損失。

永久性攔河閘壩(包括鐵絲石籠壩、轉(zhuǎn)配式面板壩、鑄鐵架式插板閘等。鐵絲石籠壩屬于半永久性攔河工程，因其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，極易遭到洪水破壞;如訥河市共有36座鐵絲石籠壩，全部遭到嚴(yán)重和局部水毀，其中屬于嚴(yán)重水毀的占9座。裝配式面板壩因壩體結(jié)構(gòu)整體性較差，設(shè)計(jì)和施工中的問題較多，水毀也較嚴(yán)重;如嫩江縣嚴(yán)重水毀的6座永久性攔河壩中，裝配式面板壩就占5座;富?？h共有6座裝配式面板壩，嚴(yán)重水毀就有4座。鑄鐵架式插板閘是由混凝土拆線堰和鑄鐵閘架組成的閘壩結(jié)合式攔河工程，由于河流漂浮的枝柴多，嚴(yán)重的著掛在鑄鐵扎架上形成了枝柴壩，嚴(yán)重阻水，造成鑄鐵架式插板閘壩嚴(yán)重水毀，如克山縣有鑄鐵架式插板閘十幾座，洪水中全部嚴(yán)重和局部水毀，大部分?jǐn)r河工程還造成了河流漫灘或改道。

水毀程度較輕的有雙支點(diǎn)水力自動(dòng)翻板閘等，消能壩的消能效果好，壩體穩(wěn)定性強(qiáng)，水毀程度較輕;在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的5座鈄流消能壩中，有2座屬于局部和輕度水毀，多因攔河壩阻水造成壩段繞流沖刷破壞;另外4座皆完好無損，皆屬于幾種或分散設(shè)置泄洪排沙口的多孔口鈄流消能壩。雙支點(diǎn)水力自動(dòng)翻板閘，能根據(jù)水位變化自動(dòng)開關(guān)，泄洪能力強(qiáng)，運(yùn)行較為可靠。據(jù)調(diào)查全省現(xiàn)有雙支點(diǎn)水力自動(dòng)翻板閘中，無一水毀，且閘前無淤積無掛柴無淹沒現(xiàn)象。

1.2 水毀的主要形式

按著攔河閘壩水毀部位劃分，其主要水毀形式有以下4種:

1.2.1 壩段繞沖

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的我省東部永久性攔河閘壩，出現(xiàn)壩段繞沖的占74%，其中因壩肩失穩(wěn)被沖開或上游河堤決口，使主河槽改道的幾座多發(fā)生在砂礫質(zhì)河灘，單一種形式的攔河壩，攔河壩上無泄洪排沙閘口或泄排口很少的情況下。

1.2.2 壩體破壞

永久性攔河閘壩中嚴(yán)重水毀的站20%，多數(shù)為壩體破壞。主要發(fā)生在砂礫質(zhì)河床，壩基較淺的輕型攔河壩和整體性較差的裝配式面板壩上。如一些人字架式面板壩，連拱壩，裝配式面板壩等，工程基礎(chǔ)埋深一般僅1～2 m，因消能不好造成壩下嚴(yán)重沖刷，壩體失穩(wěn)而遭到全部水毀;克山縣龍頭樁基框架薄壁壩，也是座落在沙礫地基上，洪水期壩下框架內(nèi)的塊石被淘空，造成滲徑短路，框體與樁基間的節(jié)點(diǎn)被剪斷，壩體向下移傾覆破壞。

1.2.3 引水閘渠破壞

多與壩端繞沖或洪水漫談相關(guān)。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，進(jìn)水閘水毀的約占30%，閘后渠道水毀或嚴(yán)重淤積的占49%。

1.2.4 淤積

除全部為攔河閘和閘壩結(jié)合型的攔河閘壩之外，大部分單一型式的攔河壩淤積嚴(yán)重，砂礫質(zhì)都淤平樂壩頂上游;水土流失嚴(yán)重地區(qū)的礫石質(zhì)河道，也有嚴(yán)重淤積的，如克山縣光復(fù)人字架面板壩，在壩上游卵石最大淤高超過壩頂0.8 m，壩下游也基本淤平至壩頂。

2 小型攔河閘壩設(shè)計(jì)應(yīng)解決的問題

全省小型攔河閘壩工程水毀嚴(yán)重，除了因大部分地區(qū)洪水超標(biāo)之外，很多縣區(qū)在小型攔河閘壩設(shè)計(jì)中，缺乏必要的水情、穩(wěn)定和強(qiáng)度計(jì)算，設(shè)計(jì)粗糙，盲目引進(jìn)是其根本原因。攔河閘壩工程只有適應(yīng)山區(qū)河流的特性和運(yùn)行特點(diǎn)，才能保證它的安全運(yùn)行和使用壽命。為此，小型攔河閘壩設(shè)計(jì)必須解決好以下4個(gè)問題:

2.1 在總體布局上應(yīng)處理好設(shè)障與行洪的關(guān)系

山區(qū)河流比降大，流速大，洪水暴漲暴落，破壞力強(qiáng)。在河道上修建攔河壩，實(shí)際上是在河道主槽上設(shè)障，勢(shì)必影響行洪，使不該出槽或造成上游河堤決口，影響灘地農(nóng)業(yè)，危機(jī)攔河壩的自身安全。這就要求在攔河閘壩的總體布局和設(shè)計(jì)上，盡量加大主河槽的泄洪流量，保護(hù)壩頭和灘地，使其在超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，盡量減少攔河工程和灘地農(nóng)業(yè)的損失。

2.1.1 攔河閘壩要有足夠的長(zhǎng)度

建設(shè)攔河混閘壩，上游河寬必然增加，為保證行洪閘壩長(zhǎng)度一般應(yīng)比上游正常河寬增加1.2～1.5倍。為保持河勢(shì)和減少投資，在攔河閘壩設(shè)計(jì)中，可取壩長(zhǎng)的1/4～1/5作為自潰壩，以保證超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)自潰，防治河流繞沖改道。

2.1.2 在攔河工程的選型上，應(yīng)盡量選擇閘壩結(jié)合型

這里所說的閘不是指一般攔河工程設(shè)的1～2孔沖砂閘，而是指在攔河工程主流斷面上設(shè)置必要長(zhǎng)度的泄洪閘和泄洪口，以控制河勢(shì)，增大洪水時(shí)的泄洪流量。

2.1.3 加強(qiáng)壩頭防護(hù)

攔河壩端除設(shè)置必要長(zhǎng)度的導(dǎo)流翼墻和護(hù)岸外，在與軟灘地聯(lián)接時(shí)，還應(yīng)按順壩方向向?yàn)﹥?nèi)設(shè)置一定長(zhǎng)度的防滲防繞沖的暗刺墻攔河閘壩上游側(cè)無河堤或?yàn)榈蜆?biāo)準(zhǔn)砂土河堤時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)護(hù)岸林帶建設(shè)。

2.2 處理好枝柴，泥沙排泄與引水的關(guān)系

山區(qū)河流洪水期漂流的枝柴多，粗顆粒的推移質(zhì)砂礫石多。極易著掛在攔河建筑物上和堆積在攔河壩前，影響行洪堵塞引水口。因此，必須處理好洪水期枝柴和泥沙下泄問題。

1)洪水期漂浮枝柴較多的較大河流，攔河閘壩不宜采用鑄鐵閘架立軸翻轉(zhuǎn)閘盒橡膠壩，易于掛柴和被枝柴破壞的結(jié)構(gòu)形式。應(yīng)盡量采用雙支點(diǎn)水力自動(dòng)翻版閘或多孔鈄流消能壩等。

2)洪水期推移質(zhì)泥沙較多，易造成攔河建筑物上游淤積時(shí)，不宜采用單一種類型的攔河壩，應(yīng)盡量采用閘壩結(jié)合型和全閘型的攔河閘壩。在進(jìn)水閘口側(cè)的沖砂閘，應(yīng)有足夠的深度和寬度，以保證進(jìn)水閘正常引水。

2.3 處理好水毀攔河壩改造與舊壩利用的關(guān)系

小型攔河壩的水毀破壞往往是由于總體布置不適宜山區(qū)河流的特性而造成的。因此當(dāng)小型攔河壩出現(xiàn)嚴(yán)重或局部水毀時(shí)，不要盲目的封堵沖口，不宜全部拆除急于重建攔河壩，應(yīng)認(rèn)真分析水毀成因再充分利用剩余壩段和原基礎(chǔ)材料的前提下，適當(dāng)改變沖口部位的閘壩形式，是恢復(fù)后的攔河壩變成多排泄孔口壩，永久與自潰相結(jié)合壩、閘與壩相結(jié)合等復(fù)合型攔河閘壩，以適應(yīng)山區(qū)河流的特性。

2.4 處理好攔河閘壩老化病害與應(yīng)用新材料修補(bǔ)的關(guān)系

小型攔河閘壩多用傳統(tǒng)的建筑材料修筑，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，施工質(zhì)量差。經(jīng)多年運(yùn)用極易出現(xiàn)老化病害，在攔河閘壩的不同部位出現(xiàn)混凝土和漿砌石結(jié)構(gòu)的沖蝕、磨蝕、凍蝕剝蝕等現(xiàn)象是很普遍的，如不及時(shí)修補(bǔ)勢(shì)必造成工程水毀。因此，應(yīng)有針對(duì)性的選用防滲、抗沖耐磨、抗凍融等新材料進(jìn)行修補(bǔ)。如土工膜和土工布等防滲反濾材料;直接加入拌合混凝土和砂漿中而祈禱改性作用的無機(jī)膠凝材料和高分子聚合物材料等。

3 不同類型攔河閘壩的適應(yīng)條件

從攔河閘壩的水毀程度和水毀形式分析中可以看出，不同類型的攔河閘壩的適應(yīng)條件是不同的。根據(jù)某一條河流上某一壩址的具體情況，有真對(duì)性的選擇閘壩型式，才能做到設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行安全可靠，造價(jià)相對(duì)低廉。把各種小型永久性攔河閘壩劃分成4種基本類型:即單一型攔河壩、多孔型攔河壩、閘壩結(jié)合型和全閘型。四類攔河閘壩其適應(yīng)條件為:

3.1 單一型式的攔河壩

壩高＜1.2 m的輕型壩，如L和H型混凝土薄壁壩、人字架裝配式面板壩、裝配式連拱壩等;壩高＜2.0 m的重力式壩，如裝配式面板壩等。一般僅在進(jìn)水閘側(cè)設(shè)1～3孔沖砂閘。這類單一形式的攔河壩，是目前我省采用最多的，也是近兩年洪水中破壞最重的一類。但其造價(jià)比較低廉，一般在下列條件下采用:

1)攔河設(shè)障后對(duì)行洪影響不大，出現(xiàn)超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，漫灘淹地?fù)p失較小。

2)洪水期推移質(zhì)砂量重，不存在壩前嚴(yán)重淤積影響正常引水的問題。

3)河床平坦，以礫石和卵石為主，河槽和岸灘都比較穩(wěn)定，不易出現(xiàn)河流改道問題。

依安縣1997年在建的紀(jì)三攔河壩，為單一型的鋼筋混凝土L壩，壩長(zhǎng)180 m，壩高1.2 m，埋壓部分的底寬為3.5 m，河床為卵石，采用鐵絲石籠護(hù)坦消能。經(jīng)兩次超標(biāo)準(zhǔn)洪水仍完好無損。右側(cè)灘地多次過水，但眼底損失很小，無壩段繞沖，無壩前淤積，僅是鐵絲銹蝕嚴(yán)重應(yīng)予改造。

3.2 多孔口形式的攔河壩

多孔口攔河壩的單孔寬度一般為1.5～2.0 m，孔口的多少根據(jù)泄洪沖砂要求確定。一般采用較多的是多孔口鈄流消能壩，在壩高＜1.2 m地基穩(wěn)定的條件下，也可采用輕型壩，如鋼筋混凝土L和H型薄壁壩等。對(duì)V型河槽孔口應(yīng)在主流部位幾種設(shè)置;對(duì)平底河槽孔口可沿壩長(zhǎng)均勻布置。孔口一般采用疊梁式木制插板閘們，在洪水來臨前拆除;也可設(shè)計(jì)成木框架－土工膜式閘板，洪水時(shí)能自毀泄洪排砂。在壩長(zhǎng)數(shù)百米的中型河道上，除設(shè)有一定數(shù)量的排泄孔口外，最好按3～10 a一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置一段自潰壩，以保證較大洪水時(shí)的泄洪排砂能力，這類多孔口型攔河壩適合如下條件:

1)壩址處灘地寬闊，建壩后對(duì)行洪影響較大，洪水期易造成漫灘淹地，設(shè)置河主流改道。

2)河流上游植被較差，洪水期漂浮的枝柴很多，推移質(zhì)泥沙量較大。

訥河縣拉哈鎮(zhèn)多孔口消能壩，設(shè)計(jì)壩長(zhǎng)139 m，壩高2.0 m，設(shè)18孔單寬2.0 m的泄洪沖砂口，均勻分布在壩體上。經(jīng)近10 a洪水考驗(yàn)，壩上水深僅1.5 m，除部分孔口洪水期末及時(shí)拆除疊梁閘板，造成上游部分淤積外，工程完好無損。

3.3 壩閘結(jié)合型

當(dāng)攔河壩高＞2.0 m時(shí)，宜修建閘壩結(jié)合型式的攔河工程，此處所謂的閘壩結(jié)合型可分為兩種型式:

1)是下半部采用固定式的壩體，一般為混凝土拆線堰或?qū)嵱醚?上半部采用閘式結(jié)構(gòu)，如單鉸門翻板閘、立軸翻轉(zhuǎn)閘等，這類閘體的高度一般＜1.0 m。

2)是攔河工程的兩側(cè)或一側(cè)為固定式的壩體，較適宜的壩型為鈄流消能壩和裝配式面板壩;在攔河工程的中部端或另一側(cè)采用閘式結(jié)構(gòu)，目前較適宜的閘型為鋼筋混凝土雙支點(diǎn)水力自動(dòng)翻板閘。

閘壩結(jié)合的型式其泄洪排砂能力要大于多孔口型的攔河壩，但小于全部閘式的攔河工程。閘壩結(jié)合型的攔河工程，具有較強(qiáng)的泄洪排砂能力，洪水期不易出現(xiàn)河水漫灘和主流改道現(xiàn)象，枯水季節(jié)又有一定的調(diào)蓄水量的功能。尤其是后一種橫向布置的閘壩結(jié)合型式，在攔河壩局部水毀的改建中，應(yīng)廣泛采用。前一種上下部結(jié)合的攔河閘壩型式，在洪水期漂浮枝柴較多的較大河道上應(yīng)謹(jǐn)慎采用。

3.4 全閘型

立軸翻轉(zhuǎn)閘、單鉸門翻板閘、雙支點(diǎn)水力自動(dòng)翻板閘、橡膠壩、膜片拉索壩等，這類洪水期能自動(dòng)開閉或用人工輔助開閉的閘盒軟體壩類，我們統(tǒng)稱為全閘型。全閘型攔河工程的最大優(yōu)點(diǎn)是基本上不影響河道正常行洪，泄洪排沙能力強(qiáng)，調(diào)蓄水量能力強(qiáng)。但在山區(qū)河流洪水期漂浮枝柴多，工程管理不善的條件下，多數(shù)閘型適用壽命較短。目前較好的全閘型為鋼筋混凝土水力自動(dòng)翻板閘，在大連地區(qū)已推廣25座，運(yùn)行效果良好。因其工程造價(jià)偏高，在其他地區(qū)推廣較少。

本文提出的探討性意見，意在對(duì)今后新建和改建攔河閘壩中能有所幫助。

［1］ 王富強(qiáng).水力自控翻板閘門的應(yīng)用發(fā)展及運(yùn)行中存在的問題［J］.黑龍江水利科技，2008，36(6):80－82.

［2］ 祁慶和.水工建筑物［M］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2004.