楊濤

摘 要：論述了引水渠及泄洪渠的壩體地下徑流對(duì)小流域土石壩徑流環(huán)境的影響及其防洪要素。通過研究魯南某泄洪灌溉渠土石壩個(gè)案的AHP，結(jié)合部分量化分析發(fā)現(xiàn)，堤壩地下徑流對(duì)堤壩壩體的損傷、動(dòng)植物環(huán)境、附近人類環(huán)境、公共安全事件中對(duì)壩體和河床的破壞、堤壩日常運(yùn)行中水蝕和沖刷對(duì)堤壩的損傷等都會(huì)影響壩體地下徑流環(huán)境。通過優(yōu)化堤壩巡檢修復(fù)工作，控制間接影響堤壩安全的因素，保證堤壩防洪的安全性。

關(guān)鍵詞：地下徑流;土石壩;防洪要素

文章編號(hào)：1004-7026（2020）06-0092-02? ? ? ? ?中國圖書分類號(hào)：TV121 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1? 地下徑流與地表徑流的關(guān)系

采用無心墻設(shè)計(jì)的土石壩結(jié)構(gòu)，在條件較好的前提下，可以認(rèn)定為均質(zhì)壩體結(jié)構(gòu)。此時(shí)其運(yùn)行環(huán)境可以分為兩個(gè)狀態(tài)，即地表徑流水位高于淺層地下水頂板水位的狀態(tài)和地表徑流水位低于淺層地下水頂板水位的狀態(tài)。前者地表徑流通過地下徑流補(bǔ)給淺層地下水，后者淺層地下水通過地下徑流補(bǔ)給地表徑流，如圖1。

滲透壓（Ph）公式如下。

P_h=∫p_w（H_r-H_g） （1）

式中，P_w為流域水體比重，H_r為地表徑流實(shí)時(shí)水位，H_g為淺層地下水頂板實(shí)時(shí)水位。

從公式（1）及圖1可以看出，當(dāng)?shù)乇韽搅髁饔蛩慌c淺層地下水頂板水位差距較小時(shí)，滲透壓較小，因?yàn)闈B透阻尼基本保持不變，此時(shí)地下徑流流量較小，動(dòng)壓較小。反之，滲透壓較大，地下徑流流量較大，動(dòng)壓較大。水位差較大時(shí)，壩體承受的安全壓力較大，反之，壩體承受的安全壓力較小。日常工作中，人們重視汛期地表徑流流域水位較高時(shí)的壩體安全保障工作，忽視了枯水期地表徑流流域水位較低時(shí)的壩體安全保障工作，導(dǎo)致壩體在枯水期的低部滲流破壞得不到有效控制，加大了壩體風(fēng)險(xiǎn)[1]。

2? 壩體防洪要素個(gè)案分析

以某泄洪灌溉渠為例，該渠位于魯南低山丘陵地區(qū)，從水渠兩側(cè)各延伸2 500 m為勘探區(qū)，區(qū)域海拔313～752 m，水渠長度32 km，經(jīng)過臨沂市及泰安市部分地區(qū)，匯入沂河。水渠流域面積212 km2，近20年年均降水量168～242 mm，平均年降水量223 mm。水渠為梯形斷面，頂寬45 m、底寬35 m、深5.5 m，壩體底寬165 m、頂寬35 m、高6 m，為無心墻土石壩結(jié)構(gòu)。流域洪水來源主要為匯聚雨水，近20年最大24 h的降水量為55 mm，流域內(nèi)的理論總洪水量為1 160萬m3，平均泄洪壓力為36萬m3/km，洪峰理論水位小于2.2 m。通過分析可知，防洪要素有以下幾點(diǎn)。

（1）防止植物根莖及鼠蟻破壞。因?yàn)榈虊伪砻娌捎弥膊莘绞奖Ｗo(hù)，草坡中的雜草有扎根較深的草種，導(dǎo)致堤壩深部結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷，可能增加局部地下徑流，導(dǎo)致堤壩內(nèi)部水蝕現(xiàn)象加劇，可能對(duì)堤壩造成局部破壞，在洪峰期形成管涌。

（2）防止地下徑流破壞。堤壩沒有發(fā)生局部破壞時(shí)，受地下徑流沖刷的影響，土石壩內(nèi)部結(jié)構(gòu)被水蝕，在淺層地下水頂板水位線附近形成水蝕層。表現(xiàn)為土層沙化、腐殖質(zhì)及黏土流失等。局部不穩(wěn)定的地下徑流可能對(duì)堤壩造成局部破壞，在洪峰期形成管涌[2]。

（3）防止人為破壞。案例中寬度為10 m的壩頂?shù)缆窞殡p向4車道，車道限高5.5 m，可通過輕型載重汽車及農(nóng)用車輛。車輛對(duì)堤壩的沖擊壓力可能影響地下不穩(wěn)定徑流的通道，加重破壞。

（4）防止邊坡沖刷損傷。案例的堤壩河道側(cè)采用草坡式水線上護(hù)坡模式，水線下采用護(hù)坡石護(hù)坡，但在洪峰期可能出現(xiàn)大流量地表徑流沖刷堤壩內(nèi)側(cè)壩坡。一方面增加地下徑流，另一方面造成壩體土石流失，給堤壩帶來雙重不良影響。

3? 基于地下徑流控制的土石壩防洪保護(hù)對(duì)策

個(gè)案中土石壩損傷的直接原因是地下徑流，但間接原因較為復(fù)雜。為了控制土石壩的地下徑流環(huán)境，阻斷可能對(duì)堤壩造成損傷的不可控地下徑流，應(yīng)該對(duì)一系列可預(yù)見的間接原因進(jìn)行有效控制，對(duì)策如下。

（1）加強(qiáng)堤壩自然環(huán)境管理。根系較深的植物和打洞的動(dòng)物會(huì)破壞堤壩，應(yīng)該密切觀察草坡中的雜草分布情況，識(shí)別根系較深的雜草并連根去除，及時(shí)查找鼠穴、蟻穴，采用誘捕、灌藥等方式殺滅并注漿。日常的堤壩自然環(huán)境管理中容易出現(xiàn)兩個(gè)問題，一是有害動(dòng)植物的殺滅不徹底，即日常巡檢工作中不能發(fā)現(xiàn)全部的有害動(dòng)植物;二是巡檢人員沒有完全了解動(dòng)植物特征，發(fā)現(xiàn)問題時(shí)不能作出有效判斷，洪峰來臨時(shí)因?yàn)槁z而發(fā)生小規(guī)模堤壩事故[3]。

（2）加強(qiáng)堤壩公共安全管理。與公安機(jī)構(gòu)合作，加強(qiáng)堤壩的公共安全管理，嚴(yán)查在堤壩壩體非法取土和在河道非法采砂等行為，且在發(fā)生相關(guān)公共安全事件后，及時(shí)對(duì)受損的堤壩及河道進(jìn)行處理。單純補(bǔ)充堤壩損失土體難以確保堤壩的穩(wěn)定性，必須進(jìn)行深孔注漿、土釘及錨索加固，保證新夯實(shí)堤壩壩體與原有壩體的融合性。損壞的水渠河床在洪峰來臨時(shí)容易擾動(dòng)地表徑流，形成漩渦、回流等局部地表徑流，減弱水渠的泄洪功能，加大局部水流對(duì)壩體的沖擊。

（3）加強(qiáng)堤壩巡檢修復(fù)工作。除自然環(huán)境及公共安全事件對(duì)堤壩造成的損傷外，堤壩實(shí)際運(yùn)行過程中也可能出現(xiàn)其他損傷，例如日常水蝕沖刷對(duì)堤壩的損傷及車輛振動(dòng)和附近施工對(duì)堤壩的損傷。在日常巡檢工作中，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)損傷且在汛期之前及時(shí)修復(fù)損傷，這是堤壩巡檢修復(fù)工作的核心任務(wù)。

4? 結(jié)束語

影響堤壩安全的直接風(fēng)險(xiǎn)來自堤壩地下徑流對(duì)堤壩壩體的損傷，動(dòng)植物環(huán)境、附近人類環(huán)境、公共安全事件中對(duì)壩體和河床的破壞、堤壩日常運(yùn)行中水蝕和沖刷對(duì)堤壩的損傷等都可能對(duì)壩體地下徑流環(huán)境造成影響。通過優(yōu)化堤壩巡檢修復(fù)工作，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)堤壩防洪安全的有效控制。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋慶平.高壓噴射灌漿在土石壩防滲加固中的應(yīng)用[J].河南水利與南水北調(diào)，2019，48（12）：48-49.

[2]陳東乾，張長飛.洪水位下土石壩滲流特性及穩(wěn)定性分析[J].工程技術(shù)研究，2019，4（22）：14-16.

[3]魏文強(qiáng)，胡繼剛，賀彪.小型土石壩防滲加固前后滲流及穩(wěn)定分析[J].珠江水運(yùn)，2019（17）：80-81.

作者簡介：楊? 濤（1993—），男，工程師，研究方向：水文、水資源。