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一文读懂!洞庭湖堤垸为何容易出险情?

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发表于 6 天前 | 显示全部楼层 |阅读模式

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

截至7月7日17时,团洲垸大堤决口已封堵91.5米。预计在7月9日12时前完成封堵。

此次溃堤的团洲垸属于洞庭湖区24个蓄洪垸之一,蓄洪垸的定义是指设置在河流中下游用于蓄滞洪水的低洼地带或堤垸,为蓄滞洪区。

洞庭湖水系及周边情况怎样?堤垸是如何形成的?为何容易出现险情?何为管涌险情?要如何进行应对处置?

洞庭湖水系复杂,垸区相连

洞庭湖是我国第二大淡水湖,湖面面积2625平方公里,洞庭湖区涉及湖南省38个县(市、区)。洞庭湖水系复杂,北有松滋口、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、新墙河等湖周中小河流,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年调弦口封堵之后,洞庭湖水系便形成了“九九归一”的格局。正是由于水系复杂,与其他大江大河保护区不同,洞庭湖区由一个个垸区相连构成,垸区与洞庭湖、垸区与河流、垸区与垸区之间,通过等级不同的堤防阻隔。

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洞庭湖水系范围。图源:《中国国家地理》

洞庭湖的形成经历了一个由小变大、由大变小的演变过程,历史上长江大水带来大量泥沙涌入洞庭湖区后沉降。洞庭湖区堤防基本为土堤,地基大多直接坐落在软弱的黏土、粉质黏土之上,下部大多还存在淤泥质土及粉细砂、砂砾石等不良松软地层,堤防存在的工程地质问题和险情隐患较多。

洞庭湖堤垸的形成

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

为了使收成年份增加,人们在洲滩周围开始建堤防挡水,随着堤防加高加大,就逐渐形成了现有的堤垸,堤防保护的范围也是我们所说的堤垸。

目前湖南洞庭湖区千亩以上堤垸有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1844万亩、耕地912万亩、人口1049万人。

在堤垸形成过程中,堤防是在沙洲泥滩建设起来的,部分堤段还跨越原有河道水面建设。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由老百姓自发填筑起来的,如部分地区将柳树砍下来作为堤防的地基,必然导致堤防存在先天性缺陷。

洞庭湖堤防存在的主要问题包括哪些?

从地质分类来看,洞庭湖堤防存在的主要问题有沙基、软基、堤身土质差、堤线不科学等。

沙基:地层结构上一层为粘性土,一般小于2米,其下为透水性较强的粉细砂、中细砂、砂砾石层。当外河外湖水位过高,水将通过沙基向堤面内部渗透,主要有分散性渗漏和集中渗漏两种形式。洪水期集中渗漏较普遍,初期以流土为主,最终形成管涌,管涌将带走沿途土质颗粒,当空洞到一定程度后,可能造成堤防塌陷,进而发生溃垸险情。

软基:湖区较多堤基浅部存在淤泥质类软土,天然含水量高,孔隙比大,存在强度低、压缩性高、透水性差、固结排水时间长等特点。部分堤防也是在此地质条件下建成,湖区老百姓称为“橡皮土”,在高洪水位期间,大堤容易发生滑坡险情。如钱粮湖垸采桑湖一线大堤,经过数十年仍然发生沉陷。

堤身土质: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,修堤土均为就近就地取材,无法对土质作出严格筛选,所建堤防存在堤身渗漏、堤身孔洞、滑坡失稳等问题。

堤线:堤防建设之初,堤防的堤线未科学分析,一般沿着洲滩的方向填筑,造成河道弯曲多,汛期在迎流当冲或外滩较窄的河段,在水流的底蚀和侧蚀作用下,外滩变窄,有的直接破坏了堤基,导致堤脚掏空失稳。在东、南洞庭及目平湖地区,湖面开阔,风的吹程大,雍浪高对一线湖堤产生浪蚀,堤基岸坡淘刷垮塌现象较普遍。

管涌险情应该如何处置?

管涌险情是洞庭湖区最危险的险情。上世纪90年代以来,洞庭湖区发生多处特大管涌险情,如1996年长春垸、钱粮湖垸、共双茶垸,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险情,严重威胁堤垸安全,其中安造垸、钱粮湖垸、共双茶垸、民主垸均因特大管涌险情溃堤,造成重大经济损失。

发生管涌险情处理方法包括反滤导渗、反滤围井、蓄水反压等。

反滤导渗:在翻砂鼓水险情较小时,宜适当清理管涌点周边杂物、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。

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沙石反滤层压盖法示意图

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

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反滤围井示意图

蓄水反压:如管涌出水量较大,或涌水口在水塘中,难以铺设反滤料时,应利用周边地形修筑围堤,壅高水位,形成反压,减少涌水、带砂量,控制险情。

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蓄水反压示意图(上:剖面图,下:平面图)

“发生管涌一定要抢早、抢小。发现管涌时出来的水是清水问题就不大,如果带出细沙也还行,如果砂石都带出来了就非常严重,抢不住的话,砂石不断往外涌,堤下面就会被掏空,最容易溃堤。”湖南省水利厅专家说。


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