荊茂濤,李志林,張浩然,康 健
(水利部海河水利委員會漳衛(wèi)南運河管理局,253009,德州)
近年來,隨著經(jīng)濟社會發(fā)展,土地利用率逐年升高,野生動物的生存活動空間減少。獾是北方河道堤防的主要危害動物,河道堤防遠離村莊,林木較多,成為獾等害堤動物的重要活動區(qū)域。獾洞是獾睡眠、棲息、繁殖和逃避天敵的場所,洞道數(shù)量多,彼此連通且內(nèi)部構造復雜,形成“串洞”,嚴重破壞了堤身的完整性,削弱了河道堤防抗洪強度。當河道水位較高時,洪水直接從迎水面洞口涌入或滲入洞道,造成漏水、塌陷,甚至潰堤,成為影響堤防工程安全的重大風險隱患。
獾害在漳衛(wèi)南運河流域堤防由來已久。2023年4月,水利部海河水利委員會漳衛(wèi)南運河管理局(以下簡稱“漳衛(wèi)南局”)成立聯(lián)合檢查組,全面排查所轄水利工程,共發(fā)現(xiàn)獾洞群63 處,大小獾洞1314 個,分布于衛(wèi)運河、漳衛(wèi)新河、衛(wèi)河堤防背水坡、戧臺、棄土處,其中涉及堤防長度大于200 m 的獾洞群6 處(見表1、圖1)。這些獾洞洞口密集、面積大,且洞道相連,最大洞徑達30 cm,部分可探測深度超過2 m。
圖1 衛(wèi)運河排查發(fā)現(xiàn)的獾洞
表1 漳衛(wèi)南局直管堤防主要獾洞群(200 m及以上)
獾存在“故土難離”的習性,對獾洞實施開挖、回填等處理2~3年后,獾可能回到原地重新挖洞,所以獾洞問題具有敏感性和反復性。獾害防治指利用獾的生物特征,通過物理、化學、生物等方式對其進行驅趕及合法捕捉,以降低獾對堤防工程結構的危害。漳衛(wèi)南局堤防獾洞隱患防治主要分為“查”“治”“防”三個重要環(huán)節(jié)。
(1)人工巡查
分布在漳衛(wèi)南運河流域的獾以豬獾為主。據(jù)觀察,豬獾晝伏夜出,一般在夜間8至9點出洞,歸洞時間一般介于凌晨3點至早7點,通過查看洞口是否有新土、腳印及糞便,是否有呼出氣體形成的白霜可以確定獾是否歸洞。獾活動范圍小而固定,往返往往沿固定路徑,因此可以在夜間蹲點進行觀測。每年3—4月,豬獾冬眠結束,活動逐漸頻繁,此時植被不茂盛,洞口容易被發(fā)現(xiàn)。11—12月,堤上植被枯萎,堤坡裸露,豬獾開始進入冬眠,洞口會被豬獾用枯草樹枝堵塞。因此,專項排查時間宜在3—4月、11—12月,日常排查按照堤防工程巡查方案,時間宜在4—11月、12月—次年3月。專項排查采用人工徒步拉網(wǎng)式排查,排查人員對疑似獾洞的坑洼處應進行簡單挖掘,對找到的獾洞進行標記、編號并登記。
(2)信息化技術手段
①地質(zhì)雷達法。利用高頻電磁脈沖波的反射原理來實現(xiàn)探測目的,采用人工拖曳+手機接收實時成像,完成隱患區(qū)域快速排查,探測時間約20~30 min,所需人員2~3 名(圖2)。地質(zhì)雷達法對獾洞異常區(qū)信號反射明顯,但是土體的含水率、密實度,地表的平整度以及設備的行進速度等均會對探測結果產(chǎn)生影響,在實際應用中應充分考慮這些影響因素。
圖2 地質(zhì)雷達法查找獾洞
②高密度電阻率法。該方法是集電剖面和電測深為一體,采用高密度布點,進行二維地電斷面測量的電阻率法勘查技術。采用剖面測量方式,探測時間約10 h,所需人員2~3名(圖3)。該方法一次布極可完成對整個剖面的測量,探測深度與極距和電極數(shù)量有關,極距小,精度較高。因該方法為接地直流電測量方式,對接地條件有一定要求,在硬化的路面或瀝青路面無法探測。
圖3 高密度電阻率法查找獾洞
③聲波散射法。利用聲波穿透工程介質(zhì),通過聲波走時和能量衰減的觀測對工程結構成像。采用剖面測量方式,拖曳式檢波器間距10 cm,炮間距25 cm,探測精度與錘擊產(chǎn)生的彈性波頻率有關,探測時間約6 h,所需人員3名。聲波散射方法的分辨率與震源頻率和檢波器極距有關,頻率越高,分辨率越高。錘擊產(chǎn)生的震源以低頻為主,在淺部高分辨率探測要求下無法達到要求。
④瞬變電磁法。屬于時間域電磁感應方法,其探測原理為在地面布設一個回線,并給發(fā)射回線供以脈沖方波,通過觀測過渡過程衰變速率,發(fā)現(xiàn)地下電性異常體的存在。采用點測方式,適用于深度大于3 m的不密實區(qū)或空洞的探測,探測深度最大可達10 m,探測時間約5 h,所需人員2名。由于瞬變電磁表層存在盲區(qū),線框尺寸越大,盲區(qū)越大,故表層(3 m以內(nèi))的獾洞探測不建議采用此種方法。
堤防工程要達到預防獾害的目的,最重要的是改變獾的生存環(huán)境,將獾驅離堤防。獾害預防的措施主要包括物理、化學和生物三種方式。物理預防是指利用人工或天然物理障礙阻止獾的繁殖和活動,常用方法包括植樹建籬、修建圍欄等。化學防治是指利用農(nóng)藥控制獾的繁殖和活動,常用的方法包括藥劑噴霧、藥物散布等。生物預防是指利用其他生物來控制獾的繁殖和活動,常用方法包括放養(yǎng)天敵、減少食物來源等,獾雖然為雜食性動物,但其主要食物來源于田鼠等嚙齒類動物,因此可以通過開展滅鼠活動減少和切斷獾的食物來源,迫使其遷移出堤防。
(1)傳統(tǒng)治獾方式
傳統(tǒng)獾害治理多采取煙劑(主要釋放CO 煙氣)滅殺的方式將其熏殺,由于豬獾、狗獾等被列入《有重要生態(tài)、科學、社會價值的陸生野生動物名錄》,禁止非法獵捕,因此堤防管理部門對獾的治理改為灌水或煙熏驅趕。灌水法指在找到獾洞主洞口后向洞穴內(nèi)部灌水,當洞口出現(xiàn)反流時停止輸灌,以此對洞中的獾進行驅趕。煙熏法以燃燒濕辣椒秧為主,向獾洞內(nèi)灌熏煙劑。根據(jù)治獾經(jīng)驗,在獾洞群中選擇上風口灌煙,以出煙量的大小判斷洞口屬性,若煙量較小則可能為獾洞通風口,若煙量較大則需派人駐守,觀察是否有獾逃竄。
(2)工程治理方式
①開挖回填
開挖回填重筑具體工藝流程為:施工準備→堤基清理→土方開挖→土方回填碾壓→面層鋪設三七灰土→面層整修→檢查驗收。施工準備主要分為機械準備、材料準備、作業(yè)條件三部分。
堤基清理應清除開挖工程區(qū)域內(nèi)全部樹木、樹樁、樹根、雜草雜物及其他障礙物,清理邊界應在設計基面邊線外30~50 cm,清基深度一般為15~30 cm,清除的表土不得用于堤身回填。
土方開挖用挖掘機開挖獾洞,將坑壁削成階梯狀緩坡,挖至獾洞末端后,一般再超挖0.5 m,松土、彈簧土需挖除清理干凈,并做好保護,及時回填。土 方回填以堤身開挖出的土方為主,如達不到原設計斷面,宜選用黏性較大的黏土或壤土。土方分層將土層表面的硬層進行刨毛處理,刨毛厚度不少于5 cm,以保證新覆土體與原土體緊密接合。分層回填作業(yè)應從最低處開始,按水平層進行。采用機械時,每層回填土厚度應控制在20~30 cm;采用人工夯實時,鋪土厚度需小于20 cm,但不能少于10 cm。分段作業(yè)面最少長度為人工作業(yè)不小于30 m,機械作業(yè)不小于50 m。人工鋪土宜超出設計邊線10 cm,機械鋪土宜超出設計邊線30 cm。土方分層碾壓壓實度不小于0.93,機械壓實防止漏壓、欠壓、過壓。碾壓機械行走平行于堤軸線,相鄰作業(yè)面碾跡搭接寬度為平行堤軸線方向不小于3 m,垂直堤軸線方向不小于0.5 m,搭接無界溝,機械壓不到的地方采用打夯機或人工夯實。面層鋪設三七灰土,分層攤鋪碾壓,恢復至堤防設計斷面,形成石灰穩(wěn)定土面層,防止獾挖洞掏穴。
面層整修采用人工清理,掛線順直邊線,保證與接觸面平順交匯。獾洞處理全部完工后,及時進行斷面測量和檢查驗收?;靥钪卫砗蟮男Ч妶D4。
圖4 漳衛(wèi)新河左堤開挖回填治理
②充填灌漿
堤防充填灌漿工序有布孔、錐孔,同時拌漿、輸漿、注漿、封孔等過程,具體工藝流程如圖5。
圖5 堤防充填灌漿工藝流程圖
布孔及錐孔前要了解工程地質(zhì)情況、堤防隱患情況,根據(jù)堤段是平工段還是險工段等設計孔距、行距。一般情況采用密錐布孔,錐孔呈梅花形布置,行、孔距可為1~2 m,重點堤段可加密,行數(shù)可根據(jù)堤防隱患寬度而定。錐孔分為人工錐孔和機械錐孔兩種。堤防隱患充填灌漿主要材料是土料。對土料的一般要求是:黏粒不能太少,防滲性能好;土料水化性好,容易制成泥漿;泥漿流動性好,具有一定穩(wěn)定性;泥漿收縮性小,要有很好的充填性,宜選用粉質(zhì)黏土或重粉質(zhì)壤土。根據(jù)漳衛(wèi)南運河沿河土質(zhì)現(xiàn)狀及堤防灌漿經(jīng)驗,土料黏粒含量為10%~20%,砂粒為5%~20%,其余為粉粒時灌漿效果比較理想。拌漿選好的土料過篩后,加入計算出的水量進行攪拌。注漿是整個工序中的關鍵環(huán)節(jié),一般采用長、短管結合的灌漿工藝。短注漿管一般長1~1.5 m,插拔容易,1人即可操作,實踐認為效果不太好,下部易形成空眼。長注漿管一般長2.5~3.5 m,多采用變截面,易于深灌、封孔,灌漿效果較好,缺點是管較長,插拔較困難,一般需2人操作。注漿時注意排氣,灌滿孔眼后需要封口。一般情況下,拔出注漿管后,孔眼上部仍留有30~50 cm空隙,需補灌后填土搗實封住孔口。
由于獾洞較復雜,呈立體、交叉的多層結構,規(guī)模十分龐大,堤防內(nèi)部空洞較多、洞穴較大,壓力灌漿很難保證獾洞處理填充密實,一般不再采用壓力灌漿處理。
(3)新技術新工藝
根據(jù)獾的生物特性、治獾的各個環(huán)節(jié)及多年的工作經(jīng)驗,總結形成以下新技術新工藝。首先,根據(jù)獾晝伏夜出的特點,在獾經(jīng)常出沒的堤段安裝遠紅外熱成像設施便于在夜間對獾進行定位,以更好地確定獾洞的主洞口位置和主要活動場所。其次,在確定主獾洞的確切位置后,考慮采取制造超聲波噪聲的方式開展獾的驅趕捕捉工作。最后,在對獾洞進行回填土方時,考慮在土料中摻拌有刺激性氣味、無毒無害的物質(zhì),以驅離獾并避免其再次返回筑巢。也可以結合獾的生活習性,采用生態(tài)混凝土護坡技術治理獾洞,對治理段堤防進行坡面清理,鋪筑50 cm厚黏土,順堤碾壓后按200 cm×200 cm的規(guī)格澆筑混凝土框格,框格內(nèi)再澆筑生態(tài)混凝土,治理范圍覆蓋整個獾洞區(qū)域,規(guī)避適宜獾生存的環(huán)境。
2023 年5 月23 日,漳衛(wèi)新河樂陵段(堤防樁號:Y121+500~121+545)背河戧臺處獾洞群經(jīng)開挖回填處理完成后,巡查人員第二天發(fā)現(xiàn)此處又有新的獾洞,經(jīng)丈量洞口直徑0.2 m,深約1.5 m。漳衛(wèi)南局組織技術人員結合工程現(xiàn)場情況確定了處理方案,對新的獾洞進行重新開挖,同時擴大開挖范圍,對原處理完成的45 m坡面整體向下挖深0.3 m,回填土按照灰土3∶7的比例添加石灰,拌和均勻后采用人工和機械相結合的方式進行分層填筑碾壓夯實。同時為防止獾再返回此處筑洞,在周邊用高1 m 的掛網(wǎng)進行圍擋。該堤段獾洞治理后,經(jīng)汛期重點巡查未發(fā)現(xiàn)獾洞。
2020 年汛前,漳衛(wèi)南局工程管理人員在工程巡查中發(fā)現(xiàn)漳衛(wèi)新河鹽山段(堤防樁號:Z106+795~106+900)存在獾洞,經(jīng)現(xiàn)場測量獾洞順堤方向長度105 m,洞口分布于背河戧臺和戧臺坡上。漳衛(wèi)南局組織技術人員現(xiàn)場調(diào)查洞口在戧臺的分布情況,經(jīng)計算需要開挖回填處理部分斷面面積25.5 m2。由于該段堤防順直,上下游斷面一致,算得開挖工程量為2677.5 m3,考慮填筑后沉降,回填工程量按照開挖工程量1.05 倍計,為2811.38 m3,并進行土方回填碾壓和面層整修。該堤段獾洞治理后,“21·7”夏秋連汛漳衛(wèi)新河行洪期間未出現(xiàn)滲漏,2023 年獾害應急整治專項巡查也未發(fā)現(xiàn)獾洞。
采用二維地質(zhì)雷達法、三維地質(zhì)雷達法、瞬變電磁法、高密度電阻率法、相控陣聲波雷達法、聲波散射法等多種技術手段,開展典型獾害探測試驗,通過研究視電阻率、介電常數(shù)、振幅、頻率、速度等參數(shù)的變化,有效統(tǒng)合不同探測方法的有效深度、精度和實際誤差。同時采用熱成像技術,建立追蹤獾的生活習性和活動軌跡的獾害防治監(jiān)控系統(tǒng),開展在發(fā)現(xiàn)、驅離、開挖、回填等整體管理措施方面的科技應用試點研究,為系統(tǒng)精準地做好堤防獾害防治工作提供科技支撐。
堅持預防為主、防治結合原則,建立完善獾害防治長效機制,制訂漳衛(wèi)南局獾害防治管理辦法、獾害防治指南,做到獾害防治工作制度化、規(guī)范化。在獾害防治過程中充分發(fā)揮群眾聯(lián)防聯(lián)控作用,建立各種有效機制,調(diào)動沿河群眾積極性,在獾洞查找、獾的驅離等方面動員群眾力量。獾害防治涉及多方,防治過程中積極聯(lián)系農(nóng)、林、野生動物保護部門以及相關科研院所聯(lián)合開展工作,達到系統(tǒng)治理的功效。
汛期持續(xù)開展步行拉網(wǎng)式獾害專項排查,重點排查背水側堤身、戧臺、棄土處,在堤防控導、薄弱環(huán)節(jié)、險工險段以及有獾出沒跡象的地方加大檢查頻次,發(fā)現(xiàn)一處、標記一處、整治一處。