徐立凱

（哈爾濱市道里區(qū)人民政府防汛抗旱指揮部辦公室，哈爾濱15001）

馬倫下段護(hù)岸工程冰凌水毀修復(fù)設(shè)計(jì)方案

徐立凱

（哈爾濱市道里區(qū)人民政府防汛抗旱指揮部辦公室，哈爾濱15001）

馬倫下段護(hù)岸、導(dǎo)流壩、固床工程位于塔河縣開(kāi)庫(kù)康鄉(xiāng)馬倫村所在地的黑龍江右岸。工程處于馬倫—盤古河口江段，江中洲島汊道較多，江道演變復(fù)雜。俄側(cè)島嶼有烏斯塔諾夫斯基島、拉格林斯基島、烏瓦利內(nèi)島；我國(guó)側(cè)有馬倫站上島、車地營(yíng)子淺灘島、盤古河口島，我國(guó)側(cè)灘島背汊串溝發(fā)育，易受中高水切割。馬倫村所在江岸地處彎道凹岸，直接受水流頂沖，加之土質(zhì)松散、冰排撞擊、水流風(fēng)浪沖淘，沖刷塌岸嚴(yán)重。介紹馬倫護(hù)岸工程水毀情況，分析水毀原因及工程修復(fù)的必要性，制定冰凌水毀設(shè)計(jì)方案。

護(hù)岸工程；水毀原因；工程修復(fù)；冰凌水毀

1 工程水毀情況

2009年凌汛期間，漠河—塔河江段發(fā)生了歷史上開(kāi)江時(shí)間最早的倒開(kāi)江，并形成了冰壩，塔河縣馬倫江段冰排上到了岸頂，導(dǎo)致已建成的馬倫下段護(hù)岸、導(dǎo)流壩和固床工程嚴(yán)重?fù)p毀。

2009年10月10日—15日，由省水利廳建設(shè)處組織，質(zhì)量監(jiān)督部門、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等相關(guān)單位到工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地查勘，凌汛過(guò)后，導(dǎo)流壩整體被沖毀，壩頂高程整體降低了1.5 m左右，壩體塊石被水流帶走沖至下游，馬倫固床整體損壞，馬倫下段護(hù)岸損毀嚴(yán)重，經(jīng)實(shí)際勘測(cè)，800 m長(zhǎng)護(hù)岸水毀段有9處，水毀段總長(zhǎng)度645.5 m，其中有4處嚴(yán)重段長(zhǎng)度497.5 m。

工程水毀情況詳見(jiàn)表1及圖1～圖2。

2 水毀原因

由于2009年春季黑龍江在馬倫江段倒開(kāi)江形成了冰壩，使該江段水位壅高，冰排上岸，在馬倫導(dǎo)流壩處，流冰水位高于設(shè)計(jì)壩頂高程，使壩頂過(guò)冰，壩體被冰排層層摧毀，造成毀壞。

正常凌汛只是冰凌在河道內(nèi)隨水流動(dòng)，低水位時(shí)一般凌汛構(gòu)不成災(zāi)害，中高水位時(shí)，由于冰排隨水流動(dòng)，撞擊江岸，并伴隨水流沖刷，才會(huì)對(duì)江河岸邊產(chǎn)生塌岸、灘地產(chǎn)生切割等危害［1］。

冰壩則是凌汛中較嚴(yán)重的災(zāi)害形式，主要是因?yàn)榈乩砦恢?、溫度要素等必要因素同時(shí)出現(xiàn)才會(huì)形成，多發(fā)生在春季四、五月份的開(kāi)江流冰期，多由倒開(kāi)江形成，表現(xiàn)為流冰卡塞，封堵河道，水位急劇升高，冰塊層層疊起，成為橫江冰壩［2－3］。

黑龍江干流主要發(fā)生在上游中段，中游（黑河以下）江段不發(fā)生冰壩。

馬倫下段護(hù)岸、導(dǎo)流壩、固床工程位于冰壩易發(fā)區(qū)，頂高程是按不過(guò)冰設(shè)計(jì)的，正常流冰期在設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)下，壩頂不允許過(guò)冰，由于形成冰壩，水位雍高導(dǎo)致壩頂過(guò)冰，造成工程毀壞。

3 工程修復(fù)的必要性

黑龍江干流上游段，屬山區(qū)性河流特征，水位漲落幅度較大，江汊島嶼較多，主流左右擺動(dòng)。

馬倫—盤古河口江段，江中洲島汊道較多，江道演變復(fù)雜。

俄側(cè)島嶼有烏斯塔諾夫斯基島、拉格林斯基島、烏瓦利內(nèi)島。

我國(guó)側(cè)有馬倫站上島、車地營(yíng)子淺灘島、盤古河口島，我國(guó)側(cè)灘島背汊串溝發(fā)育，易受中高水切割，

大水時(shí)馬倫站下島、車地營(yíng)子淺灘島漫灘水深達(dá)4.0 m以上。

馬倫村所在江岸地處彎道凹岸，直接受水流頂沖，加之土質(zhì)松散、冰排撞擊、水流風(fēng)浪沖淘，沖刷塌岸嚴(yán)重。

表1 馬倫下段護(hù)岸水毀情況統(tǒng)計(jì)表

圖1 馬倫下段護(hù)岸水毀照片

圖2 馬倫下段護(hù)岸水毀照片

據(jù)分析調(diào)查，從1964年至工程建成前，此段江岸已退岸100 m之多，年平均沖刷退岸達(dá)3～4 m，馬倫下段護(hù)岸建成后，與原已建的馬倫護(hù)岸工程（2 160 m）形成整體防護(hù)體系，不僅保證了馬倫村人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，而且對(duì)馬倫站下島、車地營(yíng)子淺灘島3.763 km2的國(guó)土起到了良好的防護(hù)作用，避免了大水漫灘時(shí)主流切灘改道的危險(xiǎn)。

此次冰凌水毀造成馬倫導(dǎo)流壩和固床整體毀壞，壩體塊石被水流沖走、壩頂高程降低；馬倫下段護(hù)岸損毀嚴(yán)重，水毀總長(zhǎng)度645.5 m，占工程長(zhǎng)度的81%，其中77%無(wú)法按原設(shè)計(jì)修復(fù)，護(hù)岸工程基本失去了原有的防護(hù)作用。

因此為恢復(fù)工程的防護(hù)作用，保護(hù)馬倫村人民生命財(cái)產(chǎn)的安全和防止國(guó)土流失，對(duì)馬倫下段護(hù)岸工程進(jìn)行修復(fù)是非常必要的。

但是，由于本江段是冰壩的易發(fā)區(qū)，冰壩發(fā)生幾率頻繁，且對(duì)固床工程破壞巨大，本工程中的導(dǎo)流壩和固床原設(shè)計(jì)均未考慮冰壩的影響，因此如仍按原設(shè)計(jì)恢復(fù)導(dǎo)流壩和固床工程，再發(fā)生冰壩時(shí)還會(huì)發(fā)生水毀。

目前工程雖已毀壞，但還剩余高約1 m的潛壩，也起到一定的作用，本次考慮冰壩對(duì)固床工程的破壞力，維持工程現(xiàn)狀，不按原設(shè)計(jì)進(jìn)行恢復(fù)。

4 冰凌水毀設(shè)計(jì)方案

4.1 總體思路

馬倫下段護(hù)岸、導(dǎo)流壩、固床工程為綜合整治工程，其中馬倫下段護(hù)岸主要保護(hù)馬倫村附近江岸不受高水沖刷退岸；導(dǎo)流壩、固床工程為低水整治建筑物，主要是防止低水位時(shí)內(nèi)汊受水流沖刷擴(kuò)寬，進(jìn)而形成主江道導(dǎo)致馬倫站下島、車地營(yíng)子淺灘島的國(guó)土流失［4－5］。

本次修復(fù)設(shè)計(jì)考慮三項(xiàng)工程的作用，為防止馬

倫村附近江岸后退造成國(guó)土流失，先對(duì)護(hù)岸工程進(jìn)行修復(fù)。

由于冰壩對(duì)導(dǎo)流壩和固床工程的破壞力巨大，而目前沒(méi)有可靠的結(jié)構(gòu)和措施能夠抵御冰壩的破壞，因此，先維持導(dǎo)流壩和固床工程現(xiàn)狀，并監(jiān)測(cè)現(xiàn)有工程情況下，內(nèi)汊左岸的沖刷退岸情況，如今后內(nèi)汊有繼續(xù)拓寬發(fā)展的可能，再研究采取可靠結(jié)構(gòu)型式恢復(fù)導(dǎo)流壩和固床工程或采取護(hù)岸措施防止內(nèi)汊左岸的進(jìn)一步?jīng)_刷退岸。

4.2 漠河縣大河西村固床過(guò)冰物理模型試驗(yàn)

4.2.1 試驗(yàn)研究?jī)?nèi)容

主要包括觀測(cè)固床工程不同設(shè)計(jì)高程時(shí)的排冰狀況以及河道流冰時(shí)固床上下游是否有冰壩產(chǎn)生，并分析流冰時(shí)冰排對(duì)于護(hù)岸的影響，推薦護(hù)岸工程參數(shù)。

4.2.2 試驗(yàn)工況

試驗(yàn)河段的流冰特征參考漠河站，其流冰期為每年的4月20日—5月13日。流冰期冰塊尺寸最大約為40～50 m，最大冰厚為1.48 m，一般冰塊尺寸為15 m，一般冰塊厚度為1.1～1.3 m。

模型上游流量邊界采用加林達(dá)站設(shè)計(jì)流量，該站流冰期特征同漠河站一致，設(shè)計(jì)頻率洪水P＝50%、P＝20%、P＝10%相當(dāng)于流冰期P＝10%、P＝2%、P＝1%洪水流量。

4.2.3 試驗(yàn)主要結(jié)論

1）在現(xiàn)狀河道情況下，流冰期古城島上游分汊河段前極易形成水力加厚型冰塞，經(jīng)過(guò)多次的試驗(yàn)驗(yàn)證，在此江段形成冰壩的幾率有7成。經(jīng)試驗(yàn)觀測(cè)，形成此種冰壩從而造成的冰壩上下游水位差最大可達(dá)到5.5 m。在古城島（2）、（3）島和右岸間的狹窄河道內(nèi)易形成圓拱，造成冰壩。

經(jīng)過(guò)多次的試驗(yàn)驗(yàn)證，在此江段形成冰壩的幾率有3成。此種冰壩造成的壅水較小，一般在2～2.5 m。

2）通過(guò)有限元計(jì)算，冰排對(duì)壩體的荷載為6238.25t，說(shuō)明固床在冰排巨大沖擊作用下將很容易受損。

4.3 導(dǎo)流壩與固床處理方案

本工程所在河段江道形態(tài)與漠河縣古城島河段較為相似，均屬分汊性河道，在河道分汊處均布置有固床工程，且兩個(gè)河段均屬冰壩易發(fā)區(qū)范圍。由于冰壩對(duì)工程的破壞力非常大，常常發(fā)生毀滅性破壞，因此為檢驗(yàn)工程布置的合理性和確定固床工程在冰壩作用下的效果。2010年9月針對(duì)漠河縣古城島河段進(jìn)行了冰水力學(xué)物理模型試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)論，在冰壩易發(fā)區(qū)的河段，尤其是古城島河段，通過(guò)設(shè)置固床工程來(lái)控制分汊河道的分流比防止內(nèi)汊沖刷的方案，工程受冰壩威脅很大，由于冰壩原因極易導(dǎo)致工程毀壞。

因此，根據(jù)此模型試驗(yàn)結(jié)論，本次設(shè)計(jì)對(duì)馬倫導(dǎo)流壩、固床工程不采取修復(fù)措施，工程雖已毀壞，但還剩余高約1 m的潛壩，也起到一定的作用，本次可維持工程現(xiàn)狀，不進(jìn)行加高處理。

4.4 馬倫下段護(hù)岸處理方案

2011年7月和9月，測(cè)量隊(duì)伍分兩次對(duì)水毀工程進(jìn)行了實(shí)際測(cè)量，實(shí)測(cè)了護(hù)岸段的1／500條帶地形圖和縱橫斷面圖，護(hù)岸段每間距20 m測(cè)一橫斷面，對(duì)于坡面水毀較輕段，實(shí)測(cè)了水毀面積，落于1／500條帶圖上，并在實(shí)地對(duì)剩余石料可利用率進(jìn)行了估算。

對(duì)于坡面水毀嚴(yán)重段，其起止點(diǎn)均加測(cè)橫斷面，其中較長(zhǎng)段每10～20 m即加測(cè)一橫斷面。

經(jīng)實(shí)際測(cè)量，馬倫下段護(hù)岸水毀段9處，總長(zhǎng)度645.5 m，根據(jù)水毀程度不同，采取不同的處理方案，對(duì)于坡面部分毀壞、有部分完好的水毀段，采取按原設(shè)計(jì)干砌石修復(fù)處理措施，對(duì)于坡面完全毀壞的護(hù)岸段，采取拋石護(hù)岸措施。

經(jīng)實(shí)際勘察測(cè)量，有5處水毀段可按原設(shè)計(jì)采取修復(fù)措施，修復(fù)段長(zhǎng)148 m；有4處水毀嚴(yán)重段長(zhǎng)度497.5 m，采用拋石護(hù)岸措施。

［1］齊海林，張曉魯，郭友文.呼瑪燃料公司護(hù)岸水毀修復(fù)工程沉排及護(hù)坡施工方法［J］.黑龍江水利科技，2013，41（08）：281－282.

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TV861

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2014－10－31

徐立凱（1981－），男，山東黃縣人，工程師。

1007－7596（2015）06－0079－03