论文部分内容阅读
摘 要：堆石拦河坝经常会出现一些渗漏的原因，可以通过确保坝体插入岸边深度、压实回填土、贴实无纺布等措施加以处理；对于出现的流冰破坏现象，可以采用加深过流的深度破碎大面积冰块等措施加以处理；对于坝下冲刷的破坏现象，可以使用控制消能末端基础冲刷上延等措施。笔者通过对堆石拦河坝常见的破坏原因进行分析，提出几点防治的措施，仅供参考。
关键词：堆石拦河坝；破坏原因；防治措施
堆石拦河坝在施工的过程中，以取材方便、施工简单、工程造价比较低等优点，在河道引水灌溉的过程中被广泛运用，但是由于堆石拦河坝在结构上属于散体式的，主要是依靠块石的自重来进行堆砌而成的，所以很容易受到破坏，都需要人工定期的投入石块进行维修。
1、治理堆石拦河坝破坏现象的意义
在传统堆石拦河坝的建设中，由于当时的技术条件和建筑技术等方面的限制，随着农业生产的不断发展对堆石拦河坝提出了更高的要求，再加上堆石拦河坝的常年使用洪峰会冲击块石，从而对坝面产生一定的损坏。为了保障其作用的良好发挥，每年都对其展开维修花费大量的费用。为了有效节约维修费用，必须要对堆石拦河坝常见的破坏原因进行分析，从而针对性的采取防治的措施。
2、坝肩绕渗
2.1破坏原因
坝肩绕渗的现象经常发生在开河的时间，由于回填沙土的密度不够，所以经常会形成坝肩的绕渗破坏现象。堆石拦河坝在施工的过程中一般都是在冬季进行的，所以沙土大多都处于冻结的状态，在修筑岸边周围的砂土都不是十分密实，水流都会绕过坝肩或者是护岸在砂土中流动。在砂土融化以后渗流的速度达到最大，大于稳定时渗流的速度，这时砂土中的一些细小颗粒就会被冲刷，使得渗流的速度逐渐加快，对岸边产生极大的破坏作用。
2.2防治措施
对于坝肩绕渗的现象，主要有三方面的防治措施：确保坝体插入岸边的深度、把回填土压实、贴实无纺布。
2.2.1确保坝体插入岸边的深度
坝体两端要插入岸边2-5m的深度，插入断面的深度为：顶宽≥2 m，边坡1∶0. 5 ～ 1∶1，底面要与坝体的底面保持平齐，坝顶的位置要高出河岸0.5m。
2.2.2把回填土压实
坝肩和岸边的回填土要尽可能地压实，可以采用暖黏土来更好地保证压实的效果，在回填砂料时，要尽可能地使用拖拉机来把冰块压实、压碎。
2.2.3贴实无纺布
1）在砌筑坝体的过程中，要先做好坝肩和护岸岸坡的工作，把无纺布紧贴在岸坡上，以免无纺布和岸边出现过大的缝隙，使得渗流量增大。
2）在搭接无纺布和岸上、岸底的延伸长度时，必须要按照规定的要求来进行，以免无纺布出现裂缝和漏铺的现象，避免水流透过块石对岸坡形成冲刷的作用。
3、流冰破坏
3.1流冰破坏的原因
由于冰块自身携带的能量比较大，使得过流的深度达不到要求，这也是导致拦河坝出现流冰破坏的最主要原因。
通过查阅相关的资料，流冰破坏的临界水深计算公式归纳为：H临= 1. 15d + 0. 15，公式中的H临表示临界水的深度，d为冰的厚度。
3.1.1在堰顶的水深H堰> H临时，堰底的收缩断面水深H底< H临时，冰块就会通过堰顶的位置，延着坝后堰面发生下移的现象，势能除了部分的消耗以外，就要全部转化为动能，来增加冰块漂移的速度，在到达堰底以后水流收缩断面时，就会达到速度的最大值，对坝体的撞击力也就达到了最大值。当冰块和坝面堰底发生相互碰撞时，就会使得堰底的块石以单块或者多块的形式下移，这就导致上部位置的块石失去支撑，进而向下游移动或者是出现塌落的现象。
3.1.2 H临>H堰>0.9d时
冰块不能完全漂浮，冰块与坝面发生局部碰撞，但在水流冲击和后续冰块的撞击下可通过堰顶，并随落差的减小势能转变成动能而速度加快，延堰面下滑通过拦河坝。堰体表面受到冰块撞击，块石依次向下游位移而滚落，出现俗称“扒皮”现象。
3.1.3 H堰< 0.9d时，冰块到达堰顶时不能完全浮起和动能较小、速度较慢，易在堰前或堰上卡塞，形成冰坝。
3.2防止措施
为了有效防止这一现象的发生，可以通过增加过流的深度和破碎大面积的冰块等方法来进行，通过对堆石拦河坝流冰的破坏现象分析，其防治措施主要是采用确保流冰期的安全过流水深和减少个体的冰块能量两种方法来进行的。
3.2.1保证拦河坝流冰期过流水深
根据历年河流流冰期水量和经验，降低堰顶高程和缩小堰顶宽度，使堰顶和堰底收缩断面过流水深大于临界水深。堰顶降低的高度一般在0. 3 m以内，缩小的宽度不超过河道宽度的1/30。每年灌溉结束后，用人工将堰顶中部的块石减至要求降低到的高度和宽度，将块石堆放到坝的两侧，灌溉前再将两侧块石回砌到堰顶中部至要求高度和宽度。为减少来回搬砌工作量，也可以不回砌堰顶，待水位达不到灌溉要求时用编织袋裝沙土临时加高堰顶。
3.2.2破碎冰块
对大面积的冰块进行人工破碎是降低单块能量、减少撞击力的有效办法。特别是破碎武开河较大面积的流冰冰块，对减轻冰块对拦河坝和其它河道上水工建筑物的撞击力，保证过冰安全有较好的效果。
破碎冰块，一般采用人工投掷爆破方法。破碎时要注意以下几个环节：①药量：一般采用普通民用硝铵炸药，按每5m 2一管（约70g）配量；②药包：内层用朔料袋封严防水，外层用棉花或柔软物包裹，防止投掷时滚动或弹跳，但不能包得过厚，以免减弱爆破效果；③投掷：将药包投掷到冰块的几何中心；④安全：爆炸点要不影响工程安全，投掷手要有爆破，做好安全防护，避免炸起的碎冰伤人。
4、坝下冲刷
4.1破坏原因
坝下冲刷是坝后消能末端的块石底部砂土被水流冲走，块石向下游移动，上游块石失去下游块石的支撑，在水流的冲击和自重的作用下逐渐下滑、滚落，最后导致坝体坍塌。
4.2防治措施
坝后冲刷主要以控制消能末端基础冲刷上延为主，可采取以下4项措施进行防治：
4.2.1放缓坝背坡坡度
中、小型堆石拦河坝坝背坡坡比一般为1：81：10，大型堆石拦河坝需要经过消能计算确定。作用是延长坡面长度，利用坡面块石的糙度和缝隙增强消能效果，减弱水流对坝坡末端的冲刷力；同时缩小坝坡与河底水平面的夹角，减小块石的下滑力，提高坝坡块石的稳定性。
4.2.2提高块石抗冲刷能力
坝坡末端3一5 m宽采用铅丝笼或钢筋笼结构，加强对散体块石的固结，增强抗冲刷能力。
4.2.3铺设无纺布
在坝坡末端5一10 m宽度内河底铺设无纺布，防止水流透过石缝冲刷河底。
4.2.4设置海漫段
大型堆石拦河坝要根据水力计算设置足够长度的海漫段对坝坡末端进行有效防护，防止坝坡末端冲刷。
5、结语
堆石拦河坝要定期巡查，特别是春季开河和流冰期要有专人值守，如果发现其存在安全问题，就要采取相应的措施及时进行处理。每处堆石坝要根据工程实际存有一定数量的块石备料，预备拦河坝破坏时及时抢修，避免因化冻后石料运输困难延误抢修时机，造成工程的更大破坏。
参考文献：
[1]高思德，董权 . 堆石拦河坝流冰破坏分析及预防措施[J]. 黑龙江水利科技，2010，38（02）：230.
[2]姜春艳 . 水利工程中坝体防渗技术处理[J]. 中国新技术新产品，2013（06）：67.
[3]栾艳，赵明阶 . 土石坝病害类型及其成因浅析[J]. 海河水利，2009（01）：55 - 58.
关键词：堆石拦河坝；破坏原因；防治措施
堆石拦河坝在施工的过程中，以取材方便、施工简单、工程造价比较低等优点，在河道引水灌溉的过程中被广泛运用，但是由于堆石拦河坝在结构上属于散体式的，主要是依靠块石的自重来进行堆砌而成的，所以很容易受到破坏，都需要人工定期的投入石块进行维修。
1、治理堆石拦河坝破坏现象的意义
在传统堆石拦河坝的建设中，由于当时的技术条件和建筑技术等方面的限制，随着农业生产的不断发展对堆石拦河坝提出了更高的要求，再加上堆石拦河坝的常年使用洪峰会冲击块石，从而对坝面产生一定的损坏。为了保障其作用的良好发挥，每年都对其展开维修花费大量的费用。为了有效节约维修费用，必须要对堆石拦河坝常见的破坏原因进行分析，从而针对性的采取防治的措施。
2、坝肩绕渗
2.1破坏原因
坝肩绕渗的现象经常发生在开河的时间，由于回填沙土的密度不够，所以经常会形成坝肩的绕渗破坏现象。堆石拦河坝在施工的过程中一般都是在冬季进行的，所以沙土大多都处于冻结的状态，在修筑岸边周围的砂土都不是十分密实，水流都会绕过坝肩或者是护岸在砂土中流动。在砂土融化以后渗流的速度达到最大，大于稳定时渗流的速度，这时砂土中的一些细小颗粒就会被冲刷，使得渗流的速度逐渐加快，对岸边产生极大的破坏作用。
2.2防治措施
对于坝肩绕渗的现象，主要有三方面的防治措施：确保坝体插入岸边的深度、把回填土压实、贴实无纺布。
2.2.1确保坝体插入岸边的深度
坝体两端要插入岸边2-5m的深度，插入断面的深度为：顶宽≥2 m，边坡1∶0. 5 ～ 1∶1，底面要与坝体的底面保持平齐，坝顶的位置要高出河岸0.5m。
2.2.2把回填土压实
坝肩和岸边的回填土要尽可能地压实，可以采用暖黏土来更好地保证压实的效果，在回填砂料时，要尽可能地使用拖拉机来把冰块压实、压碎。
2.2.3贴实无纺布
1）在砌筑坝体的过程中，要先做好坝肩和护岸岸坡的工作，把无纺布紧贴在岸坡上，以免无纺布和岸边出现过大的缝隙，使得渗流量增大。
2）在搭接无纺布和岸上、岸底的延伸长度时，必须要按照规定的要求来进行，以免无纺布出现裂缝和漏铺的现象，避免水流透过块石对岸坡形成冲刷的作用。
3、流冰破坏
3.1流冰破坏的原因
由于冰块自身携带的能量比较大，使得过流的深度达不到要求，这也是导致拦河坝出现流冰破坏的最主要原因。
通过查阅相关的资料，流冰破坏的临界水深计算公式归纳为：H临= 1. 15d + 0. 15，公式中的H临表示临界水的深度，d为冰的厚度。
3.1.1在堰顶的水深H堰> H临时，堰底的收缩断面水深H底< H临时，冰块就会通过堰顶的位置，延着坝后堰面发生下移的现象，势能除了部分的消耗以外，就要全部转化为动能，来增加冰块漂移的速度，在到达堰底以后水流收缩断面时，就会达到速度的最大值，对坝体的撞击力也就达到了最大值。当冰块和坝面堰底发生相互碰撞时，就会使得堰底的块石以单块或者多块的形式下移，这就导致上部位置的块石失去支撑，进而向下游移动或者是出现塌落的现象。
3.1.2 H临>H堰>0.9d时
冰块不能完全漂浮，冰块与坝面发生局部碰撞，但在水流冲击和后续冰块的撞击下可通过堰顶，并随落差的减小势能转变成动能而速度加快，延堰面下滑通过拦河坝。堰体表面受到冰块撞击，块石依次向下游位移而滚落，出现俗称“扒皮”现象。
3.1.3 H堰< 0.9d时，冰块到达堰顶时不能完全浮起和动能较小、速度较慢，易在堰前或堰上卡塞，形成冰坝。
3.2防止措施
为了有效防止这一现象的发生，可以通过增加过流的深度和破碎大面积的冰块等方法来进行，通过对堆石拦河坝流冰的破坏现象分析，其防治措施主要是采用确保流冰期的安全过流水深和减少个体的冰块能量两种方法来进行的。
3.2.1保证拦河坝流冰期过流水深
根据历年河流流冰期水量和经验，降低堰顶高程和缩小堰顶宽度，使堰顶和堰底收缩断面过流水深大于临界水深。堰顶降低的高度一般在0. 3 m以内，缩小的宽度不超过河道宽度的1/30。每年灌溉结束后，用人工将堰顶中部的块石减至要求降低到的高度和宽度，将块石堆放到坝的两侧，灌溉前再将两侧块石回砌到堰顶中部至要求高度和宽度。为减少来回搬砌工作量，也可以不回砌堰顶，待水位达不到灌溉要求时用编织袋裝沙土临时加高堰顶。
3.2.2破碎冰块
对大面积的冰块进行人工破碎是降低单块能量、减少撞击力的有效办法。特别是破碎武开河较大面积的流冰冰块，对减轻冰块对拦河坝和其它河道上水工建筑物的撞击力，保证过冰安全有较好的效果。
破碎冰块，一般采用人工投掷爆破方法。破碎时要注意以下几个环节：①药量：一般采用普通民用硝铵炸药，按每5m 2一管（约70g）配量；②药包：内层用朔料袋封严防水，外层用棉花或柔软物包裹，防止投掷时滚动或弹跳，但不能包得过厚，以免减弱爆破效果；③投掷：将药包投掷到冰块的几何中心；④安全：爆炸点要不影响工程安全，投掷手要有爆破，做好安全防护，避免炸起的碎冰伤人。
4、坝下冲刷
4.1破坏原因
坝下冲刷是坝后消能末端的块石底部砂土被水流冲走，块石向下游移动，上游块石失去下游块石的支撑，在水流的冲击和自重的作用下逐渐下滑、滚落，最后导致坝体坍塌。
4.2防治措施
坝后冲刷主要以控制消能末端基础冲刷上延为主，可采取以下4项措施进行防治：
4.2.1放缓坝背坡坡度
中、小型堆石拦河坝坝背坡坡比一般为1：81：10，大型堆石拦河坝需要经过消能计算确定。作用是延长坡面长度，利用坡面块石的糙度和缝隙增强消能效果，减弱水流对坝坡末端的冲刷力；同时缩小坝坡与河底水平面的夹角，减小块石的下滑力，提高坝坡块石的稳定性。
4.2.2提高块石抗冲刷能力
坝坡末端3一5 m宽采用铅丝笼或钢筋笼结构，加强对散体块石的固结，增强抗冲刷能力。
4.2.3铺设无纺布
在坝坡末端5一10 m宽度内河底铺设无纺布，防止水流透过石缝冲刷河底。
4.2.4设置海漫段
大型堆石拦河坝要根据水力计算设置足够长度的海漫段对坝坡末端进行有效防护，防止坝坡末端冲刷。
5、结语
堆石拦河坝要定期巡查，特别是春季开河和流冰期要有专人值守，如果发现其存在安全问题，就要采取相应的措施及时进行处理。每处堆石坝要根据工程实际存有一定数量的块石备料，预备拦河坝破坏时及时抢修，避免因化冻后石料运输困难延误抢修时机，造成工程的更大破坏。
参考文献：
[1]高思德，董权 . 堆石拦河坝流冰破坏分析及预防措施[J]. 黑龙江水利科技，2010，38（02）：230.
[2]姜春艳 . 水利工程中坝体防渗技术处理[J]. 中国新技术新产品，2013（06）：67.
[3]栾艳，赵明阶 . 土石坝病害类型及其成因浅析[J]. 海河水利，2009（01）：55 - 58.