張建民,盧建旗
(1.饒河縣水務(wù)局,黑龍江饒河155700;2.黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院,哈爾濱150080)
烏蘇里江是中國與俄羅斯的界江,流域面積18.7萬km2,全長478 km;流經(jīng)饒河縣境內(nèi)128 km(其中鄉(xiāng)鎮(zhèn)所轄長度67 km),凹岸和彎道及汊道分流較多。由南向北流經(jīng)饒河縣境內(nèi),該段江岸坍塌、退岸情況嚴(yán)重,每年都造成大量的國土流失。
饒河縣直屬鄉(xiāng)鎮(zhèn)段烏蘇里江長度67 km(其余61 km為農(nóng)場段,文中暫不考慮);該段江岸俄羅斯側(cè)主要有貝科凡河和比金河等10條支流,而我國側(cè)有外七里沁河、大岱河等支流共計(jì)11條。我國一側(cè)多為平原,地勢低洼;而俄羅斯一側(cè)多為山地。我國一側(cè)有的江段主流靠近凹岸,形成橫向環(huán)流,致使江岸嚴(yán)重塌岸。
從20世紀(jì)60年代末開始至2004年,我國一側(cè)已對主要險(xiǎn)段采取了相應(yīng)的防護(hù)措施,共修護(hù)岸長度為16.4 km,但尚有20 km的岸段坍塌嚴(yán)重,同時(shí)連年塌岸已對相鄰建成的護(hù)岸工程構(gòu)成了很大的威脅。
烏蘇里江饒河縣江段大部分為凹岸,同時(shí)因主流靠近左側(cè)江岸以及地形、地質(zhì)等綜合因素,有的岸線仍以每年平均1.5~2.0 m的速度坍塌,國土流失達(dá)2萬m3/a以上。較大洪水年塌岸速度還要快些,岸線坍塌的主要原因可歸納為以下幾點(diǎn):
左側(cè)江岸地勢低洼,有的岸段岸內(nèi)大小沼澤星羅棋布,江水易出槽,出槽的江水尤其是較大洪水溝通了岸邊的沼澤并將灘地沖成數(shù)條平行于江岸的季節(jié)性河道,由于灘地土質(zhì)松散,抗沖能力低,在汛期中高水位大流量沖刷下,岸頂與附近灘地高程逐年降低,江水出槽的機(jī)會亦逐年增加,在江道水流、風(fēng)浪、船行波以及冰排的沖擊淘刷下,江岸便發(fā)生比較嚴(yán)重的坍塌。
岸坡表層1.0 m厚的黑壤土松軟,尤其是在浸水后抗沖能力低,其下層均為細(xì)砂,處在松散狀態(tài),一種情況是接近平槽水位時(shí),在水流、波浪、船行波或冰排的直接沖擊、陶刷下,表層壤土坍塌;另一種情況是中水情況,沖擊、淘刷壤土層以下的細(xì)砂基礎(chǔ),使表層壤土懸空,當(dāng)其自身的黏結(jié)力維持不了自身的穩(wěn)定時(shí),便在重力作用下斷裂、坍塌,岸線后退。
平槽水位以下的江道水流,尤其中高水位情況下,表層土壤浸土后松軟,水流直接沖淘表層淘土及其基礎(chǔ)細(xì)砂層,而在中水位時(shí),水流則沖淘細(xì)砂層,導(dǎo)致表層土懸空,兩種情況均造成了江岸坍塌,岸線后退。
由于風(fēng)浪的作用,水位變化,加快了坍塌的速度。
春季的凌汛,冬初冰封凍前的流水,此時(shí)的風(fēng)速雖不大,但冰塊的平面尺寸比較大,較大的慣性力的冰塊連續(xù)沖撞松散的彼岸,此時(shí)若水位比較高并對變得破壞比一般水流的沖擊要快一些。
此段江道的主航道大部分在左岸主流側(cè),隨著航運(yùn)事業(yè)的發(fā)展,船只數(shù)量增加,離岸近一點(diǎn)或遠(yuǎn)一點(diǎn)的大、小船只所形成的船行波拍擊岸坡,沖淘力比較大,也加快了岸坡的坍塌。
洪水期江水出槽,尤其是大、中洪水,單寬流量大,水流的流速比較大,洪水沖刷灘地,使灘地高程逐年降低而增加了江水出槽的機(jī)率,洪水也直接沖擊岸坡,或直接導(dǎo)致江岸的坍塌,或使泡水后松軟的壤土層在洪水退落所形成的橫向水流作用下,一般是江水位降落的比較快一些,在岸上水深為0.5~1.0 m左右時(shí),橫向水流可能形成跌水,近岸邊形成急流,流速比較大,極易沖掉坡度較陡的松軟壤土層而造成塌岸。
夏汛后,雨量減少,江水退落岸邊土壤由于水量的蒸發(fā)和下滲含水量明顯減小,冬季便容易在順?biāo)飨蛞騼隹s而干裂形成裂縫,春季冰雪、土層融化后,土壤含水量增加而軟化,尤其是較陡的岸坡土層有可能在重力作用下失穩(wěn)而塌落。
對于塌岸嚴(yán)重的江段采用碎石和砂礫石混合料回填,推土機(jī)壓實(shí)。使江岸恢復(fù)原狀,這樣不僅使江岸保持圓滑平順,而且改變了原江岸土質(zhì)條件,提高江岸抗沖刷能力,然后再修干砌塊石護(hù)岸工程。
1)采用干砌塊石固腳,高程一般為暢流期多年平均枯水位加0.5~1.0 m確定。斷面形式為梯形,上底寬度為1 m,下底寬為2 m,固腳厚度為1 m,最上層0.3 m采用漿砌石以增加牢固性。
2)護(hù)坡:厚度可采用相應(yīng)的公式計(jì)算,一般為0.3~0.5 m,但對塊石粒徑要求比較嚴(yán)格,平均粒徑0.3 m,最小粒徑≥0.25 m。
3)護(hù)坡以下布設(shè)反濾層,一般為0.10 m厚碎石,碎石以下鋪設(shè)土工布。
4)護(hù)肩采用混凝土結(jié)構(gòu),我縣已建護(hù)岸護(hù)肩尺寸大部分為0.3 m寬,0.6 m深,效果不錯(cuò)。除了采用干砌塊石結(jié)構(gòu)以外,也可采用混凝土板護(hù)坡。與干砌塊石相比,更加美觀、牢固,但工程造價(jià)較高,一般除了村鎮(zhèn)護(hù)岸以外,很少采用。
在采用工程措施的同時(shí),強(qiáng)化管理,減少人為因素的破壞,采用生物措施,恢復(fù)岸頂及河床植被也是有效的防護(hù)措施。