7月5日16時(shí)許,湖南省岳陽市華容縣團(tuán)洲垸洞庭湖一線堤防(樁號(hào)19+800)發(fā)生管涌險(xiǎn)情,引起大堤塌陷,于17時(shí)48分許,緊急封堵失敗,導(dǎo)致堤壩決堤。
截至7月7日17時(shí),團(tuán)洲垸大堤決口已封堵91.5米。預(yù)計(jì)在7月9日12時(shí)前完成封堵。
此次潰堤的團(tuán)洲垸屬于洞庭湖區(qū)24個(gè)蓄洪垸之一,蓄洪垸的定義是指設(shè)置在河流中下游用于蓄滯洪水的低洼地帶或堤垸,為蓄滯洪區(qū)。
洞庭湖水系及周邊情況怎樣?堤垸是如何形成的?為何容易出現(xiàn)險(xiǎn)情?何為管涌險(xiǎn)情?要如何進(jìn)行應(yīng)對(duì)處置?
洞庭湖水系復(fù)雜,垸區(qū)相連
洞庭湖是我國(guó)第二大淡水湖,湖面面積2625平方公里,洞庭湖區(qū)涉及湖南省38個(gè)縣(市、區(qū))。洞庭湖水系復(fù)雜,北有松滋口、太平口、藕池口、調(diào)弦口“四口”承接長(zhǎng)江荊江段來水,南納湘江、資水、沅水、澧水“四水”來水,以及汨羅江、新墻河等湖周中小河流,全部來水從岳陽市城陵磯七里山以下3.5公里匯入長(zhǎng)江。
自1958年調(diào)弦口封堵之后,洞庭湖水系便形成了“九九歸一”的格局。正是由于水系復(fù)雜,與其他大江大河保護(hù)區(qū)不同,洞庭湖區(qū)由一個(gè)個(gè)垸區(qū)相連構(gòu)成,垸區(qū)與洞庭湖、垸區(qū)與河流、垸區(qū)與垸區(qū)之間,通過等級(jí)不同的堤防阻隔。
洞庭湖水系范圍。圖源:《中國(guó)國(guó)家地理》
洞庭湖的形成經(jīng)歷了一個(gè)由小變大、由大變小的演變過程,歷史上長(zhǎng)江大水帶來大量泥沙涌入洞庭湖區(qū)后沉降。洞庭湖區(qū)堤防基本為土堤,地基大多直接坐落在軟弱的黏土、粉質(zhì)黏土之上,下部大多還存在淤泥質(zhì)土及粉細(xì)砂、砂礫石等不良松軟地層,堤防存在的工程地質(zhì)問題和險(xiǎn)情隱患較多。
洞庭湖堤垸的形成
長(zhǎng)江四口及湘資沅澧四水大量泥沙沉積在洞庭湖,形成大量洲灘,吸引人們來墾種,剛開始?jí)ǚN的時(shí)候無堤防,若遇小水年份則有收成、遇大水年份則無收成,當(dāng)時(shí)被稱為“湖田”。
為了使收成年份增加,人們?cè)谥逓┲車_始建堤防擋水,隨著堤防加高加大,就逐漸形成了現(xiàn)有的堤垸,堤防保護(hù)的范圍也是我們所說的堤垸。
目前湖南洞庭湖區(qū)千畝以上堤垸有226個(gè),其中重點(diǎn)垸11個(gè)、蓄洪垸24個(gè)、一般垸191個(gè),一線防洪堤防總長(zhǎng)3471公里,保護(hù)著垸區(qū)1844萬畝、耕地912萬畝、人口1049萬人。
在堤垸形成過程中,堤防是在沙洲泥灘建設(shè)起來的,部分堤段還跨越原有河道水面建設(shè)。當(dāng)時(shí)建設(shè)堤垸并無現(xiàn)代技術(shù),未進(jìn)行清基處理,無法保證堤防的質(zhì)量。而且當(dāng)時(shí)的堤防也是由老百姓自發(fā)填筑起來的,如部分地區(qū)將柳樹砍下來作為堤防的地基,必然導(dǎo)致堤防存在先天性缺陷。
洞庭湖堤防存在的主要問題包括哪些?
從地質(zhì)分類來看,洞庭湖堤防存在的主要問題有沙基、軟基、堤身土質(zhì)差、堤線不科學(xué)等。
沙基:地層結(jié)構(gòu)上一層為粘性土,一般小于2米,其下為透水性較強(qiáng)的粉細(xì)砂、中細(xì)砂、砂礫石層。當(dāng)外河外湖水位過高,水將通過沙基向堤面內(nèi)部滲透,主要有分散性滲漏和集中滲漏兩種形式。洪水期集中滲漏較普遍,初期以流土為主,最終形成管涌,管涌將帶走沿途土質(zhì)顆粒,當(dāng)空洞到一定程度后,可能造成堤防塌陷,進(jìn)而發(fā)生潰垸險(xiǎn)情。
軟基:湖區(qū)較多堤基淺部存在淤泥質(zhì)類軟土,天然含水量高,孔隙比大,存在強(qiáng)度低、壓縮性高、透水性差、固結(jié)排水時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)。部分堤防也是在此地質(zhì)條件下建成,湖區(qū)老百姓稱為“橡皮土”,在高洪水位期間,大堤容易發(fā)生滑坡險(xiǎn)情。如錢糧湖垸采桑湖一線大堤,經(jīng)過數(shù)十年仍然發(fā)生沉陷。
堤身土質(zhì):堤防建設(shè)從三國(guó)時(shí)期就開始,經(jīng)歷過多次的加大加厚,逐步形成目前的局面,受制于當(dāng)時(shí)施工工藝技術(shù)水平,修堤土均為就近就地取材,無法對(duì)土質(zhì)作出嚴(yán)格篩選,所建堤防存在堤身滲漏、堤身孔洞、滑坡失穩(wěn)等問題。
堤線:堤防建設(shè)之初,堤防的堤線未科學(xué)分析,一般沿著洲灘的方向填筑,造成河道彎曲多,汛期在迎流當(dāng)沖或外灘較窄的河段,在水流的底蝕和側(cè)蝕作用下,外灘變窄,有的直接破壞了堤基,導(dǎo)致堤腳掏空失穩(wěn)。在東、南洞庭及目平湖地區(qū),湖面開闊,風(fēng)的吹程大,雍浪高對(duì)一線湖堤產(chǎn)生浪蝕,堤基岸坡淘刷垮塌現(xiàn)象較普遍。
管涌險(xiǎn)情應(yīng)該如何處置?
管涌險(xiǎn)情是洞庭湖區(qū)最危險(xiǎn)的險(xiǎn)情。上世紀(jì)90年代以來,洞庭湖區(qū)發(fā)生多處特大管涌險(xiǎn)情,如1996年長(zhǎng)春垸、錢糧湖垸、共雙茶垸,1998年南漢垸、安造垸,1999年民主垸,2014年善卷垸,2017年?duì)€泥湖垸特大管涌險(xiǎn)情,嚴(yán)重威脅堤垸安全,其中安造垸、錢糧湖垸、共雙茶垸、民主垸均因特大管涌險(xiǎn)情潰堤,造成重大經(jīng)濟(jì)損失。
發(fā)生管涌險(xiǎn)情處理方法包括反濾導(dǎo)滲、反濾圍井、蓄水反壓等。
反濾導(dǎo)滲:在翻砂鼓水險(xiǎn)情較小時(shí),宜適當(dāng)清理管涌點(diǎn)周邊雜物、淤泥后按要求分層鋪設(shè)反濾料,按清水流出不帶砂的要求控制反濾層厚度。
沙石反濾層壓蓋法示意圖
反濾圍井:管涌點(diǎn)涌水量偏大時(shí),適當(dāng)清除涌水口周邊雜物、淤泥,用土(砂)袋做成圍井,井壁與地面較好接觸,在圍井內(nèi)分層鋪設(shè)濾料,反濾層厚度(圍井高度)以涌水流出而不挾帶泥沙為準(zhǔn)。
反濾圍井示意圖
蓄水反壓:如管涌出水量較大,或涌水口在水塘中,難以鋪設(shè)反濾料時(shí),應(yīng)利用周邊地形修筑圍堤,壅高水位,形成反壓,減少涌水、帶砂量,控制險(xiǎn)情。
蓄水反壓示意圖(上:剖面圖,下:平面圖)
“發(fā)生管涌一定要搶早、搶小。發(fā)現(xiàn)管涌時(shí)出來的水是清水問題就不大,如果帶出細(xì)沙也還行,如果砂石都帶出來了就非常嚴(yán)重,搶不住的話,砂石不斷往外涌,堤下面就會(huì)被掏空,最容易潰堤。”湖南省水利廳專家說。