北部引嫩渠道侵蝕及其治理措施

1、北部引嫩渠道侵蝕及其治理措施摘要：根據(jù)二十多年來(lái)北部引嫩渠道的演變情況，分析了渠道侵蝕破壞的原因，進(jìn)而提出綜合整治措施。關(guān)鍵詞：渠道侵蝕整治1前言黑龍江省北部引嫩工程位于黑龍江省西部，是以滿足大慶石油和化工消費(fèi)及生活用水為主，同時(shí)解決沿途農(nóng)業(yè)用水的綜合性大型無(wú)壩引水工程。自1976年建成通水以來(lái)，已累計(jì)引水100多億立米，獲得了宏大的經(jīng)濟(jì)，社會(huì)和生態(tài)環(huán)境效益，成為黑龍江省西部關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的重點(diǎn)工程。北部引嫩工程地處嫩江中游左岸松嫩平原腹地，地理位置在東經(jīng)124126，北緯4648之間，整個(gè)工程由渠首工程、渠道工程、三處大型穿插樞紐及兩座年調(diào)節(jié)水庫(kù)組成?？偢汕L(zhǎng)203k，分干渠長(zhǎng)40k?？偢?/p>

2、渠在烏裕爾河穿插處分為烏南和烏北兩個(gè)部分，設(shè)計(jì)年引水量4.65億立米，引水期為每年4月下旬至10月下旬。北引渠道地處高緯度地區(qū)，結(jié)凍期長(zhǎng)達(dá)180天，引水運(yùn)用20多年來(lái)，渠道凍融侵蝕強(qiáng)烈，部分渠段渠底寬已由原設(shè)計(jì)17，侵蝕擴(kuò)寬至5060，邊壁剝蝕下來(lái)的泥沙經(jīng)渠內(nèi)水流搬運(yùn)沿程發(fā)生淤積，最大淤厚1.2。渠道嚴(yán)重的沖淤變形，已影響到渠道的平安運(yùn)用，迫切需要對(duì)引嫩渠道進(jìn)展綜合治理。2渠道破壞的成因分析2.1地質(zhì)巖性北部引嫩工程位于松嫩沖積平原的中部，大地構(gòu)造單元屬松遼凹陷第四紀(jì)下沉區(qū)，構(gòu)成區(qū)內(nèi)廣布堆積地貌；二級(jí)階地、一級(jí)階地、閉流洼地和河漫灘地。表層大部分為黃土狀粘土和黃土狀亞粘土，具有濕陷性和崩介性，

3、部分鹽堿地段土質(zhì)具有分散性，親水性，易膨脹性和風(fēng)干性。此類土壤失水后干、硬、脆，遇水后滑、軟、塑。渠坡在水位變化區(qū)范圍內(nèi)由于水上邊坡與水下邊坡處于兩種狀態(tài)，下部處于飽水狀態(tài)，水的軟化作用及水流的沖刷作用呈立陡狀，坡度可達(dá)90，并逐漸剝蝕，剝落。圖1渠道凍融裂隙示意圖Frstfissure實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，當(dāng)土顆粒在0.050.005時(shí)，凍脹最強(qiáng)烈，亞粘土剛好在此范圍。由于主要凍脹活動(dòng)是在最接近0等溫線相當(dāng)?shù)膬鼋Y(jié)面進(jìn)展，而且凍脹位移和凍脹壓力的方向與熱流方向平行，亞粘土的最強(qiáng)凍脹溫度是-57。因此，充足的水分補(bǔ)給、適宜的土顆粒及凍結(jié)時(shí)間導(dǎo)致北引渠道工程的凍融破壞極為普遍。2.2氣候因素北引渠道地處高

4、緯度地區(qū)，冬季最低氣溫常在零下3040度，渠道凍融破壞嚴(yán)重。破壞形態(tài)主要是經(jīng)過(guò)一個(gè)冬季，在春季通水時(shí)，在渠坡頂部順渠道方向產(chǎn)生裂隙，裂隙深度可深達(dá)渠底，裂隙距壩肩約0.81.2(見圖1)，渠道通水后沿此裂隙?；Ｓ绊懲馏w凍脹的因素有水、土、溫、壓。土的凍結(jié)是土中存在的孔隙水的凍結(jié)，隨著溫度的下降，孔隙水由液相變?yōu)楣滔啵_始生成冰核，冰核不斷吸收外界水分，并逐漸擴(kuò)展，形成冰相，使水土體系到達(dá)熱平衡狀態(tài)，土中水逐漸集中起來(lái)，在有外界水分補(bǔ)給的情況下，冰相非常迅速地開展形成較厚的冰層。冰相會(huì)引起土外表的體積膨脹，土顆粒排列變化，土壤團(tuán)粒破壞等，造成凍融土的強(qiáng)度下降。凍結(jié)土在融解也不能恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)

5、，作為整體仍保持膨脹松軟的狀態(tài)進(jìn)入了下一個(gè)凍結(jié)融解的過(guò)程，使土的強(qiáng)度累積降低。凍脹使坡體中出現(xiàn)軟弱帶，并導(dǎo)致松弛脹裂，此軟弱帶即是冰層的位置。此外，近年來(lái)由于嫩江春季枯水，后期引水時(shí)間延長(zhǎng)，每年的引水時(shí)間都延長(zhǎng)到十月末，而此時(shí)的最低氣溫在-5以下，沿線滲漏水未及回滲，渠道坡面已經(jīng)凍結(jié)，使得裂隙現(xiàn)象頻繁發(fā)生，有的裂縫延續(xù)幾十公里，除個(gè)別填方渠段外，其余渠段均發(fā)生了不同程度的凍融破壞。2.3浸透水流作用北部引嫩渠道烏南4091k左側(cè)大部分地區(qū)廣布著大片濕地(當(dāng)?shù)胤Q雙陽(yáng)河灘地積水和明青坡地積水)，地表常年積水，渠外地下水位高而向渠內(nèi)浸透，由于浸透水流作用導(dǎo)致渠坡破壞主要表現(xiàn)為淤泥質(zhì)軟土邊坡的塑性流動(dòng)

6、，其主要原因是坡體過(guò)飽和，抗剪強(qiáng)度降低，在浸透水作用下，渠坡整體滑動(dòng)。2.4坡面來(lái)水作用北引渠道大部分流經(jīng)坡地，坡水量較大，烏北渠段坡水面積2129k2，烏南渠段坡水面積6140k2，坡面水沙對(duì)渠道造成影響。突出表如今烏北2864k，6775k左側(cè)，這兩段位于嫩江灘地前緣，微地形變化較大，部分渠段為大挖方，加之植被較差，每遇較大強(qiáng)度降雨，即可導(dǎo)致坡面?；?。2.5邊坡形態(tài)北引渠道建成于1976年，烏南段渠道邊坡系數(shù)在建立時(shí)期采用一般粘壤土的容許值11.5，但由于北部引嫩工程地處高寒區(qū)，且部分渠坡土質(zhì)具有崩介性，分散性，理論證明渠道邊坡較陡，造成邊坡的穩(wěn)定狀況較差。從烏南段的渠道整體情況看，水位變

7、化區(qū)范圍內(nèi)渠坡立陡，尤其是烏南1530k，5478k之間，變化最明顯，重要原因是坡角的選擇不合理。與該段具有一樣條件的中部引嫩干渠亦是土坡，邊坡系數(shù)采用13，經(jīng)過(guò)幾年的運(yùn)行，渠坡狀況良好。2.6彎道沖刷北引渠道烏北面經(jīng)過(guò)嫩江和烏裕爾河階地邊緣，彎道較多，在彎道環(huán)流的作用下，彎道凹岸侵蝕較為嚴(yán)重。轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.3整治措施整治病害邊坡，控制失穩(wěn)邊坡是遏制北引渠道沖淤變形的治本之策。由于病害邊坡的作用因素復(fù)雜，輸水渠道邊坡要同時(shí)滿足抗凍，抗?jié)B，抗滑，抗裂，抗沖刷，抗風(fēng)化的要求。因此必須采取綜合性防治措施。3.1構(gòu)造措施由于北引渠坡凍融破壞及水的軟化作用破壞較為普遍，采用構(gòu)造措施，對(duì)渠坡護(hù)砌應(yīng)

8、是主要措施。目前北引渠道的護(hù)坡形式主要有：塊石護(hù)坡，(即削完坡后，先鋪10的碎石墊層，塊石厚25)主要用于彎道處；碎石護(hù)坡(即削完坡后，上碎石墊層25，碎石粒徑37)主要用于順直渠段；砼預(yù)制板護(hù)坡(削完坡后，先鋪無(wú)紡布反濾層，再鋪預(yù)制板，板尺寸505010)?；ㄆ?塊石與砼預(yù)制板混合砌)。但砼預(yù)制板護(hù)砌，塊石護(hù)砌及花砌造價(jià)較高，而且砼板護(hù)砌容易破壞，即臌脹裂縫，隆起架空，滑蹋及整體上抬等。這主要是由于不均勻凍脹及河床水補(bǔ)給造成的。圖2構(gòu)造措施Strutureeasure近年來(lái)通過(guò)探究，說(shuō)明碎石護(hù)坡具有造價(jià)低，施工簡(jiǎn)單，維修方便等特點(diǎn)，且碎石層構(gòu)造呈柔性，適應(yīng)凍脹變形。只*.咂祿河*12.5即可

9、，而且可以采用輕型護(hù)腳(圖2)。碎石表層糙率較大，水中懸移質(zhì)使表層碎石日久掛淤，這同時(shí)又能滿足反濾要求。1997年筆者在烏北22k處利用當(dāng)?shù)夭牧细懔艘欢未值[石護(hù)坡，礫石最大粒徑6，層厚20，坡比13，采用厚10，高50的砼板輕型護(hù)腳，目前看效果良好。3.2防滲措施對(duì)于烏南4350k左側(cè)穿越雙陽(yáng)河灘地渠段，宜在外側(cè)設(shè)置隔水帶，隔水帶可先開挖至渠底高程處，內(nèi)下防滲膜，之后回填，此法經(jīng)濟(jì)，在渠坡內(nèi)進(jìn)展碎石護(hù)坡(見圖3)。因最深處約2.5，此方法較經(jīng)濟(jì)。圖3防滲措施圖4排水措施IperviusbarrierDrainageeasure3.3排水措施對(duì)于烏北2864k，6775k左側(cè)要結(jié)合土地劃界確定開挖截流溝(見圖4)，雨后形成的坡水經(jīng)截流溝截流由坡水入渠工程處順暢進(jìn)入渠道或在穿插涵處穿越渠道。3.4生物措施在現(xiàn)存的馬道上，烏南段可栽植耐鹽堿的沙棘，烏北栽植穴柳。對(duì)填方段渠堤可采用植生帶草皮護(hù)坡。3.5調(diào)度措施江道整治工程完畢后，枯水期引流量加大，可考慮暢流期烏北渠道最大輸水量不超過(guò)423/s，烏南