河南郑州惠金河务局:黄河护岸的前世今生

来源:米乐是不是正规平台    发布时间:2024-09-18 02:43:51

  为深入贯彻落实习关于黄河流域生态保护和高水平发展的系列重要讲话精神,河南郑州惠金黄河河务局胸怀国之大者,扛起黄河保护治理重任,认真梳理治黄历史经验,积极探索黄河保护新思路,开拓创新黄河治理新举措,先后开展生态护岸和刚性护岸等工程建设,开启黄河中下游现代化建设新篇章。

  护岸工程是在河口、江、湖、海岸地区,对原有岸坡采取砌筑加固的措施。用以防止波浪、水流的侵袭、淘刷和在土压力、地下水渗透压力作用下造成的岸坡崩坍。为防止河流侧向侵蚀及因河道局部冲刷而造成的坍岸等灾害,使主流线偏离被冲刷地段的保护工程设施。保护措施通常为直接加固岸坡,在岸坡植树、种草;抛石或砌石护岸。

  用埽工构筑的护岸最迟始于战国,其名称历代不一样。战国有称为据者。《管子·度地》记载:堤防可衣者衣之,冲水可据者据之,终岁以毋败为固。其中衣,可能是在堤上种树植草,防止雨刷风蚀。而据是用以对付冲水的,应该是护岸险工。古代的护岸工多为埽工,依形状有马头、锯牙等名称。明代又称顺水坝。潘季驯解释顺水坝的作用说:专为吃紧迎溜处所。如本堤水刷汹涌,虽有边埽,难以持久。必须将本堤首筑顺水坝一道,长十数丈或五六丈。一丈之坝可逼水远去数丈。堤根自成淤滩,而下首之堤俱固矣。安埽之法,上水厢边埽宜出,将里头埽藏入在内。下水埽宜退,藏入里头埽内,庶水不得揭动埽也清代中叶,黄河在铜瓦厢以下两岸堤身坐湾迎溜之险工约计不下百余处,鳞次栉比,全赖埽工御水。

  2021年9月末,黄河中下游开始步入历史罕见的严重秋汛。河道经过大流量、高水位、长时间的持续冲刷,在水位回落后,于12月份郑州赵口露出1938年堵口遗址。据史料记载,1938年蒋介石为阻止日军西进,在郑州赵口掘开黄河大堤,后因河势北移,口门坍塌,沙土淤积,过水不畅,口门仅有小股泛水外流,没有起不到阻敌作用。随又在花园口炸开黄河大堤。同年冬季,侵华日军被阻隔于黄河以东,盘踞在郑州中牟东漳村、杨桥村、大吴村和京水村一带。后筹措物资,利用冬季黄河枯水季节,在汉奸引导下,抓民夫当差,配合日本军人堵口。堵口方法采取民间传统埽工的技艺,在口门处联排打桩抛柳,填土闭气,截流合龙,后大量运土加固,完成堵口工程。堵口的目的仍是处于侵略需要,方便其机械化部队在敌占区出动,巩固其侵占区统治。

  石质护岸有砌石、竹笼工和险工段抛石护岸等。西汉末年黄河上已有石堤,大约是石砌护岸的堤防。《汉书·沟洫志》贾让中策明载:河从河内(治今河南武陟西南),北至黎阳(今浚县东北)为石堤可见石堤已有相当规模。当年石工护岸有砌石和竹笼工两种。安帝永初七年(113)在汴水通黄河的口门处,为保护汴河口的稳定,曾在黄河南岸汴口石门之东积石八所,皆如小山,以捍冲波,谓之八激堤。积石八所很可能是竹笼装块石构件堆积而成。但竹笼易朽,维修费用自然较高。阳嘉三年(134)就曾因此将荥口石门的竹笼工改作砌石工。

  石砌护岸在北宋仁宗朝曾有修建。当年黄河主溜顶冲滑州(治在今滑县东南)城,知州李若谷率兵连夜修筑大埽加固。事后又制石版为岸,押以巨木,后虽暴水不复坏。应该是在桩基上修筑砌石护岸。

  砌石护岸的做法,北宋年间已有规范。大约是先挖地基,再打地钉桩,其上再修砌石堤。不过古代黄河上的石砌护岸较少,而在长江、珠江等南方江河上较多。如今,黄河上的石砌护岸较为常见,仅郑州惠金河段的坝垛护岸就有500多处,为抛石或砌石护岸。现又在花园口至申庄使用雷诺护垫修筑砌石护岸5000多米,该护岸分为险工段和大堤未裹护段两种型式,是在已建险工上进行防护,不改变原有险工平面布置型式。

  雷诺护垫也叫石笼护垫,格宾护垫,是由机编双绞合六边形金属网面构成的厚度远小于长度和宽度的垫形工程构件。雷诺护垫中装入块石等填充料后连接成一体,成为大多数都用在水利堤防、岸坡、海漫等的防冲刷结构,具有柔性、对地基适应性的优点。雷诺护垫是厚度在0.17-0.3米的网箱结构,在施工现场用于装填石头。主要用作河道、岸坡、路基边坡护坡结构。既可防止河岸遭水流、风浪侵袭而破坏,又实现了水体与坡下土体间的自然对流交换功能,达到生态平衡。坡上植绿可增添景观、绿化效果。雷诺护垫与格宾网箱、石笼网箱的不同之处在于,护垫的高度较低,结构及形式扁平而大;镀层钢丝直径较格宾细,一般有双隔板(钢丝直径2.0毫米)、单隔板(2.2毫米)两种。常用的为双隔板雷诺护垫,其优点为施工方便、做护坡可有很大效果预防石头垮塌、增加结构的抗冲刷能力等。

  宋代都江堰主要输水干渠上共建有指水一十二座,大小钓鱼护岸一百八十余丈。这些护岸大多是竹笼块石构筑,盖笼石附岸,水不蠹土,而渠可坚久。其中位于成都西北的縻枣堰形制较大。该堰始建于唐代,淳熙三年(1176)范成大都蜀时重建,用以堙洪源,折逆流。明清间,长江干流险工段多用砌石构筑挑水石矶护岸。

  抛石护岸则大多数都用在配合埽工或石工护岸,用以保护堤脚避免顶溜淘刷。抛石并形成斜坡,也有消浪作用。

  木龙护岸首创于北宋天禧五年(1021)。当年陈尧佐知滑州,黄河水涨,城西北水坏,城无外御,筑大堤,又叠埽于城北,护州中居民。复就凿横木,下垂木数条,置水旁以护岸,谓之木龙。当时赖焉。元代贾鲁堵白茆决口时,也曾以龙尾大埽密挂于护堤大桩,分析水势。

  往大河冲塞,侵啮金堤,以竹笼石葺土以为堨,坏溃无已,功消亿万。请以滨河郡徒疏山采石,垒石以为障,功业既就,徭役用息。垒石当是砌石。汉水上当年也有类似的砌石险工。例如,固城县有五女子,为保全其父位于汉水河边的坟墓,修建五女激,元康中(前65-前61)始为水所坏。今石皆如半榻许,数百枚聚在水中,事见郦道元《水经·沔水注》。

  清代木龙用得比较多。康熙四十年(1701)河道总督张鹏翮的属下武进贤从自己对河势的观察和民间传说,建议聚木为大筏,联以竹缆,直接南北之坝……以铁锚沉水钩定……入水约可丈许,将黄河大溜永如圣算北流。同样是桩木结构,沉入水中挑溜护岸。只是不叫木龙,而称之为木筏,构造与北宋稍异。

  乾隆初年泰州(今泰州市)判官李晒读宋史有所发现,向当时的河督高斌建议兴建木龙,在清口试用确有保护险工的作用。人称盖木龙能挑水,护此岸之堤,而水挑即可刷彼岸之沙,较之下埽开河,事半功倍,赞誉有加。乾隆十一年(1746)顾琮也用此法防护安东县(今江苏涟水县)西门,大约10天以后,不仅该处泥沙停淤,溜势外趋,而且埽工不再蛰陷。

  清代木龙形制和构造在道光年间成书的《河工器具图说》中有详细说明。木龙用原木扎排,上下共九层,高约一丈八尺。平面长十丈,宽一丈,用竹绳捆扎成立体构架。另有地成障或水闸,长一丈八尺,宽一丈,也用原木捆扎成排,中间用交叉小木和竹片编织。将地成障向下插入木龙构架的空档,则能够更好的起到截河底之溜,所以溜缓沙淤,化险为平的作用。

  古人对于植树种草保护堤防早有认识。战国年间对堤防维护就有岁埤增之,树以荆棘,以固其地。杂之以柏杨,以备决水的规定。宋太祖于建隆三年(962)十月的诏书中,要求缘汴河州县长吏,常以春首课民,夹岸植榆柳以固堤防。开宝五年(972)又下令沿黄河、汴河、清河和御河(今南运河)州县种树。景德三年(1006)仅首都开封一地就植树数十万以固堤岸。

  明嘉靖年间总河都御史刘天和对堤防种柳经验有系统总结。他看到黄河江苏段树草丰茂,而河南段少有,于是提出植柳六法并推广应用。植柳六法有卧柳、低柳、编柳、深柳、漫柳、高柳之分。其中卧柳和低柳在堤内外坡自堤根至堤顶普遍栽种,编柳则主要栽于堤防迎水面的堤根。三种种法插柳的直径和柳干出露高度不一样,但主要都用在堤防不迎溜处以护堤。而在水溜顶冲堤段,为起到消浪防冲作用,则需种植深柳。深柳可连栽10多层,下则根株固结,入土愈深;上则枝梢长茂,将来河水冲啮亦可障御。漫柳主要栽种在滩地上。高柳必须用长柳桩种植。有遮阴作用,尤其在运河两岸堤面上应用最广。

  如今,黄河河南段两岸植柳随处可见。在2021年秋汛期间,惠金河务局与地方政府机关下沉干部联合巡坝查险时,我们曾对巡查人员说,如果巡查时,发现河岸边的植柳倾斜或倒掉,说明此处已出现坍塌,要及时报告。早发现、早报告,做到抢早、抢小,把险情降到最低程度。由此可见,植柳也成为了河岸安全的一个标志。

  对于堤防种柳,潘季驯的认识与刘天和不一样。潘季驯强调应用卧柳和长柳两种。但只宜栽种在去堤址约二三尺(或五六尺)的滩面上。认为有消浪和提供埽工用料的作用,同时潘季驯还主张在堤根处栽种芦苇,芦苇繁茂后,有风不能鼓浪;而在堤坡上,潘季驯不主张种柳,而只赞成种草,其作用是虽雨淋不能刷土矣。认识比较切合实际。后代还有人认为,堤身种柳将攻松土脉,树根腐烂后形成空洞,而且不利于埽工施工作业。

  生态护岸指的是利用植物或者植物与土木工程相结合,能在防止河岸坍方之外,还具备使河水与土壤相互渗透,增强河道自净能力,产生一定自然景观效果,对河道坡面进行防护的一种河道护坡形式。

  2020年,惠金河务局在郑州黄河文化公园临河修筑了生态护岸工程。该护岸工程从桃花峪控导工程39坝下游约500米处开始布设,沿现状河岸行进至黄河气垫船入黄引渠处,全长900米。其中,护岸工程中段400 米,采用格宾石笼生态护岸方式,下部护脚结构采用格宾石笼。上段和下段共500米,采用散石护岸方式,护脚外设置备塌体防冲,以保障工程安全。护岸顶部及阶梯坡面培土植被绿化,与公园环境美观协调、融为一体。

  格宾网又名石笼网,格宾网在我国一般被称作生态绿格网,在国外,这样的产品被制作成一种名为gabion的结构箱体。格宾网是单词gabion的音译,简明英语词典中的解释是: 篾筐,金属筐。石笼护岸现为各国广泛采用。用铅丝、竹篾、荆条等作成各种网格的笼状物体,内填块石、砾石或卵石,网格的大小以不漏石为度。将这些构件依次从河底紧密排放至最低枯水位以下护脚。我国早在公元前250年修建著名的都江堰时就采用了石笼、杩槎导流、截流。欧洲采用石笼仅有100多年历史。

  生态绿格网结构起源于2000多年前的竹笼,羊圈工艺,李冰父子在都江堰工程中首次使用,这是传统意义上的格宾网结构。如今,作为新工艺、新技术、新材料的新型生态格网结构,成功地应用于水利工程、公路、铁路工程、堤防的保护工程中。较好地实现了工程结构与生态环境的有机结合。同时与一些传统刚性结构比较起来有其自身的优点,因此在全球范围内慢慢的变成了保护河床、治理滑坡、防治泥石流、防止落石兼顾环境保护的首选结构型式。

  格宾网适用于高流速、冲蚀严重,岸坡渗水多之缓河岸。石笼属柔性结构,对于不均匀沉陷自我调整性佳。岸面多孔性,石材间之缝隙利于动物栖息,植物生长,水线以上之石笼面可利用客土袋植生绿化符合生态的考量及安全的要求。生态绿格网结构为常见于边坡之挡土稳定工法,因具有经济、施工便捷、可就地取材,填放土壤、碎石及天然级配等,迅速构成挡土或挡水结构体,因此为工程界所乐于采用。

  郑州黄河文化公园临河生态护岸工程位于黄河桃花峪控导工程与京广铁路桥之间,公园黄河河道部分西接桃花峪控导工程,自郑云高速黄河大桥以东 区域临河岸线亩,集中了炎黄二帝广场、星海湖、滨 河景观大道、临河广场等重要设施,是公园的核心区域,也是未来黄河文化建设的主场地。该段河道主槽不稳定,主流摆动不定,河势多变,滩岸极易受水流 冲刷而持续坍塌,造成公园临河岸线难以稳定。公园所在区域临河1.5千米上段岸线坝保护,抗冲能力较强,但39坝以东2千米岸线均为土质滩岸,抗冲能力弱,威胁岸线内文化广场核心区域防洪及长时间运行安全。其中临河广场上下游约1千米范围内土质滩岸受水流冲击淘刷威胁严重,为全面稳定黄河文化公园临河岸线,保障黄河文化公园生态保护和高水平发展的防洪安全,故实施修筑公园该段岸线的防护工程。切实贯彻落实好2019年习视察黄河时的重要指示精神。

  生态护岸集防洪效应、生态效应、景观效应和自净效应于一体,不仅是护岸工程建设的一大进步,也将成为今后护岸工程建设的主流。国外对生态护岸技术的研究起步比较早。日本在10年前就提出亲水的概念,开展了创造多自然型河川计划,河流采用多自然型河流治理法进行整治,其主要是采用植物堤岸、石头及木材护底的自然河堤。欧洲许多国家在进行护岸工程设计时,非常注意沿岸的景观与ECO,尽最大可能地参照采用天然状态下的河海岸形式,避免以建筑物的形式去破坏自然生态系统的平衡。荷兰提出给河流提供更多的空间的口号,他们都以为河岸堤防是河流自然系统中的一个组成部分,是形成从河道水流到陆地的一种转换,反之亦然,决不能将两者孤立起来。

  清代对堵截滩地串沟尤为重视。在洪水上滩和回落时,滩地临近主槽的位置落淤最多,形成滩唇高于堤根的横比降。黄河滩地横比降尤其明显,凡近堤之处必低于临河三四尺不等。由于滩地宽阔,滩面上往往形成串沟,洪水上滩时沿串沟运动,横比降又可能将串沟引向大堤,极易出险。因此,堵截串沟成为护岸的重要工程内容。

  康熙年间已对堵塞串沟技术有成熟的总结。陈璜认为,串沟有两种类型,堵截的方法也有不同。如果串沟与主槽通连(俗称有河头),经过数里或数十里再回归主槽(俗称河尾)者,需要在河头距主槽100丈左右的地点修筑具有平缓堤坡的大坝,横断串沟。在串沟上每隔一二里间断再筑束水小坝若干,束水小坝像闸门一样,中间留有数尺至一丈的口门。之所以临河头筑坝,是因为那里地势较高。如若将坝修于串沟中段,洪水顺横比降直冲,对坝的安全威胁更大。之所以束水小坝留有中间缺口,为得使漫水不致翻过坝面,对下游加重冲击。而如果串沟只有河尾而无河头,则堵截串沟的大坝应该放在河尾一端,中间的束水小坝做法相同。

  《人民黄河》杂志1951年第10期刊发的《堵塞了林口串沟》文章称,林口串沟是黄河东明段的头号串沟,有四华里多宽,河水略涨即串出很多水,能淹没滩地七百多顷,并且直奔大堤,由此可见,该滩区群众生命财产安全取决于此串沟出水与否。

  黄河滩地串沟过流是下游防洪中一个需要我们来关注的问题。因为稍有不慎,它可能会导致夺流、改道,危及大堤安全,甚至决口成灾。1982年8月洪水中就出现了贯孟堤溃决。8月4日3时左右,洪峰到达夹河滩和东坝头,贯孟堤堤根偎水深约3米,距堤端11.8千米的董寨闸右侧土石结合部发现渗漏,经堵无效,发展到溃决,董寨闸全部被冲垮。

  2003年受“长历时、小流量”罕见秋汛影响,兰考黄河滩区漫滩,导致东明滩区严重受淹,水围村庄141个,东坝头险工、蔡集集控导工程也相继出险,后经全力抢护,方化险为夷。新华社对此曾发文《加固串沟堤坝 确保滩区安全》报道,10月30日上午,在兰考县谷营乡黄河滩区一侧,战士们趟着泥水运送加固堤岸的泥袋。10月29日凌晨黄河兰考段滩区串沟堵口成功后,参加抢险的、武警官兵顾不上休息,继续对串沟做加固,以确保黄河滩区不再出现险情。

  在公元2021年12月6日凌晨3点42分,有这么一群人在黄河花园口险工,以坚百忍以图成的意志见证了黄河刚性护岸工程试验段零号桩的落成。在这个新时代惠金黄河人开创了黄河高质量治理新纪元。

  综观古今中外水利工程史,目前尚未修筑刚性护岸。如今,黄河刚性护岸工程花园口试验段已启动,试验段全长3.9公里,预计2020年汛期前完工。

  黄河刚性护岸工程是系统解决郑州辖区临河段堤防安全风险隐患的重要工程。是在临河段坝头前20米处环绕坝头及坝弯打一排灌注桩,基桩直径1.8米,桩深40多米,桩距0.4米,基桩水面以上用钢筋混凝土横梁连结。基桩与坝头及坝弯20米空隙处散抛石料,石料上面填筑土方,即成刚性护岸。等于在坝头前增加一道联坝。这样,丁坝前后都有联坝连结,形成工程矩阵,增强工程稳性,发挥“防冲、护岸、稳滩、固堤”的综合作用。

  上世纪80年代,郑州东大坝、焦作老田庵等黄河控导工程处,曾修筑过灌注桩透水坝,基桩深度不足30米。在一场罕见的2021年黄河秋汛中,受河水长期冲刷,导致部分控导工程透水坝发生了基桩倒塌。故刚性护岸基桩深度设计调整到40多米。

  惠金河务局坚持系统思维,创新思路举措,统筹推进刚性护岸、生态治理等工程。加强现场施工组织,确保试验段工程如期完工,为全方面推进黄河刚性护岸建设积累经验。加快建设人民幸福河,确保黄河岁岁安澜、长治久功。

  同时,结合刚性护岸工程的建设,融合黄河文化深厚内涵,创新表现手段,以文旅融合的方式,讲清治黄的历史变迁,展示好党领导人民群众治理黄河、造福人民的坚定决心和巨大成就。让人们深切感受到这条幸福河的来之不易,从中接受教育、增强“四个自信”,充分让人民群众对幸福河有更多切实的体验感和获得感。


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