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大湖之南丨一文读懂!洞庭湖堤垸为何容易出险情?,堤防,水系,建设
2024-07-09 10:35:54
大湖之南丨一文读懂!洞庭湖堤垸为何容易出险情?,堤防,水系,建设

7月(yue)5日16时许,湖南省岳阳市华容县团洲(zhou)垸洞(dong)庭湖一线堤防(桩号(hao)19+800)发(fa)生管涌(yong)险情,引起大堤塌陷,于17时48分许,紧急封堵(du)失败,导致堤坝决堤。

截至(zhi)7月(yue)7日17时,团洲(zhou)垸大堤决口已(yi)封堵(du)91.5米。预计在(zai)7月(yue)9日12时前完成封堵(du)。

此次溃堤的团洲(zhou)垸属于洞(dong)庭湖区24个蓄洪垸之一,蓄洪垸的定义是(shi)指设置在(zai)河(he)流中下游用于蓄滞(zhi)洪水的低洼地带或堤垸,为蓄滞(zhi)洪区。

洞(dong)庭湖水系及周边情况怎(zen)样?堤垸是(shi)如何形成的?为何容易出现险情?何为管涌(yong)险情?要如何进行应对(dui)处置?

洞(dong)庭湖水系复杂,垸区相连

洞(dong)庭湖是(shi)我国第二大淡水湖,湖面面积2625平方(fang)公里,洞(dong)庭湖区涉及湖南省38个县(市、区)。洞(dong)庭湖水系复杂,北有(you)松滋口、太平口、藕池口、调弦口“四口”承接长江荆江段来水,南纳湘江、资水、沅水、澧水“四水”来水,以及汨罗江、新墙河(he)等湖周中小河(he)流,全部来水从岳阳市城陵矶七里山以下3.5公里汇入长江。

自1958年调弦口封堵(du)之后,洞(dong)庭湖水系便形成了“九九归一”的格局。正是(shi)由于水系复杂,与其他大江大河(he)保护区不同,洞(dong)庭湖区由一个个垸区相连构成,垸区与洞(dong)庭湖、垸区与河(he)流、垸区与垸区之间,通(tong)过等级不同的堤防阻隔。

洞(dong)庭湖水系范围。图源:《中国国家地理》

洞(dong)庭湖的形成经历了一个由小变大、由大变小的演变过程,历史(shi)上长江大水带来大量泥沙涌(yong)入洞(dong)庭湖区后沉降。洞(dong)庭湖区堤防基本为土堤,地基大多直接坐落在(zai)软弱的黏土、粉(fen)质黏土之上,下部大多还存在(zai)淤泥质土及粉(fen)细(xi)砂、砂砾石等不良松软地层,堤防存在(zai)的工程地质问题和险情隐患较(jiao)多。

洞(dong)庭湖堤垸的形成

长江四口及湘资沅澧四水大量泥沙沉积在(zai)洞(dong)庭湖,形成大量洲(zhou)滩,吸引人们来垦种,刚开始垦种的时候无堤防,若遇小水年份则有(you)收成、遇大水年份则无收成,当时被称为“湖田(tian)”。

为了使收成年份增加,人们在(zai)洲(zhou)滩周围开始建堤防挡水,随(sui)着堤防加高加大,就逐渐形成了现有(you)的堤垸,堤防保护的范围也是(shi)我们所说的堤垸。

目前湖南洞(dong)庭湖区千(qian)亩以上堤垸有(you)226个,其中重点垸11个、蓄洪垸24个、一般垸191个,一线防洪堤防总长3471公里,保护着垸区1844万(wan)亩、耕(geng)地912万(wan)亩、人口1049万(wan)人。

在(zai)堤垸形成过程中,堤防是(shi)在(zai)沙洲(zhou)泥滩建设起来的,部分堤段还跨越原有(you)河(he)道水面建设。当时建设堤垸并无现代技术,未进行清基处理,无法保证堤防的质量。而且当时的堤防也是(shi)由老百姓自发(fa)填筑起来的,如部分地区将柳树砍下来作为堤防的地基,必然导致堤防存在(zai)先(xian)天性(xing)缺(que)陷。

洞(dong)庭湖堤防存在(zai)的主要问题包(bao)括哪些?

从地质分类来看,洞(dong)庭湖堤防存在(zai)的主要问题有(you)沙基、软基、堤身(shen)土质差、堤线不科(ke)学等。

沙基:地层结(jie)构上一层为粘性(xing)土,一般小于2米,其下为透水性(xing)较(jiao)强的粉(fen)细(xi)砂、中细(xi)砂、砂砾石层。当外河(he)外湖水位过高,水将通(tong)过沙基向堤面内部渗透,主要有(you)分散性(xing)渗漏和集中渗漏两种形式。洪水期集中渗漏较(jiao)普(pu)遍,初期以流土为主,最终形成管涌(yong),管涌(yong)将带走沿途土质颗粒,当空洞(dong)到一定程度后,可(ke)能造成堤防塌陷,进而发(fa)生溃垸险情。

软基:湖区较(jiao)多堤基浅部存在(zai)淤泥质类软土,天然含水量高,孔隙比大,存在(zai)强度低、压(ya)缩性(xing)高、透水性(xing)差、固结(jie)排水时间长等特点。部分堤防也是(shi)在(zai)此地质条件下建成,湖区老百姓称为“橡皮土”,在(zai)高洪水位期间,大堤容易发(fa)生滑(hua)坡险情。如钱粮湖垸采桑湖一线大堤,经过数十年仍然发(fa)生沉陷。

堤身(shen)土质:堤防建设从三国时期就开始,经历过多次的加大加厚,逐步形成目前的局面,受制于当时施工工艺技术水平,修(xiu)堤土均为就近就地取材,无法对(dui)土质作出严格筛选,所建堤防存在(zai)堤身(shen)渗漏、堤身(shen)孔洞(dong)、滑(hua)坡失稳等问题。

堤线:堤防建设之初,堤防的堤线未科(ke)学分析,一般沿着洲(zhou)滩的方(fang)向填筑,造成河(he)道弯曲多,汛期在(zai)迎流当冲或外滩较(jiao)窄的河(he)段,在(zai)水流的底蚀和侧蚀作用下,外滩变窄,有(you)的直接破坏了堤基,导致堤脚掏空失稳。在(zai)东、南洞(dong)庭及目平湖地区,湖面开阔,风的吹程大,雍浪高对(dui)一线湖堤产生浪蚀,堤基岸坡淘刷(shua)垮塌现象较(jiao)普(pu)遍。

管涌(yong)险情应该如何处置?

管涌(yong)险情是(shi)洞(dong)庭湖区最危险的险情。上世纪90年代以来,洞(dong)庭湖区发(fa)生多处特大管涌(yong)险情,如1996年长春垸、钱粮湖垸、共(gong)双茶垸,1998年南汉垸、安造垸,1999年民主垸,2014年善卷垸,2017年烂泥湖垸特大管涌(yong)险情,严重威胁(xie)堤垸安全,其中安造垸、钱粮湖垸、共(gong)双茶垸、民主垸均因特大管涌(yong)险情溃堤,造成重大经济损失。

发(fa)生管涌(yong)险情处理方(fang)法包(bao)括反滤导渗、反滤围井、蓄水反压(ya)等。

反滤导渗:在(zai)翻砂鼓水险情较(jiao)小时,宜适当清理管涌(yong)点周边杂物、淤泥后按要求分层铺设反滤料,按清水流出不带砂的要求控制反滤层厚度。

沙石反滤层压(ya)盖法示(shi)意(yi)图

反滤围井:管涌(yong)点涌(yong)水量偏(pian)大时,适当清除涌(yong)水口周边杂物、淤泥,用土(砂)袋做成围井,井壁与地面较(jiao)好接触,在(zai)围井内分层铺设滤料,反滤层厚度(围井高度)以涌(yong)水流出而不挟(jia)带泥沙为准。

反滤围井示(shi)意(yi)图

蓄水反压(ya):如管涌(yong)出水量较(jiao)大,或涌(yong)水口在(zai)水塘中,难以铺设反滤料时,应利(li)用周边地形修(xiu)筑围堤,壅高水位,形成反压(ya),减少涌(yong)水、带砂量,控制险情。

蓄水反压(ya)示(shi)意(yi)图(上:剖面图,下:平面图)

“发(fa)生管涌(yong)一定要抢早、抢小。发(fa)现管涌(yong)时出来的水是(shi)清水问题就不大,如果带出细(xi)沙也还行,如果砂石都带出来了就非(fei)常严重,抢不住的话,砂石不断往外涌(yong),堤下面就会被掏空,最容易溃堤。”湖南省水利(li)厅专家说。

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