王為正，魏 松，周 靜，李德娟，章飛凡，陳 清

(1.合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院，安徽 合肥 230009；2.土木工程結(jié)構(gòu)與材料安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 230009；3.淮河水利委員會(huì)沂沭泗水利管理局，江蘇 徐州 221018)

險(xiǎn)工是指堤防險(xiǎn)段所修的防護(hù)工程；險(xiǎn)段是指堤身單薄、土質(zhì)不好、施工質(zhì)量差或隱患較多而易發(fā)生險(xiǎn)情的薄弱堤段和堤距過(guò)窄、易于卡阻洪水或冰凌的堤段，或歷史上多次發(fā)生險(xiǎn)情的堤段；險(xiǎn)工治理，其主要目的是防止河岸坍塌、穩(wěn)定河勢(shì)、確保堤防安全[1]。近代以來(lái)，在險(xiǎn)工成因機(jī)理方面，隨著流體力學(xué)、土力學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外學(xué)者從水流結(jié)構(gòu)、堤基土質(zhì)等方面揭示了部分險(xiǎn)工成因；在險(xiǎn)工治理技術(shù)方面，混凝土材料、有機(jī)高分子材料的出現(xiàn)，提供了更好的治理方法，我國(guó)大多采用混凝土護(hù)坡[2]、垂直鋪塑防滲[3]、黏土灌漿、濾層結(jié)構(gòu)[4]等措施治理堤防險(xiǎn)工、險(xiǎn)段。為適應(yīng)現(xiàn)代生態(tài)水利建設(shè)需求，選擇了生態(tài)混凝土、生態(tài)護(hù)坡、生態(tài)膜袋等[5-7]險(xiǎn)工治理技術(shù)對(duì)堤防岸坡進(jìn)行治理?；谖覈?guó)水利工程現(xiàn)狀，險(xiǎn)工治理仍將是水利工程建設(shè)的重要組成部分，也是抵御洪水、保證堤防工程安全的必要工程措施。

我國(guó)河道堤防較長(zhǎng)，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，新的險(xiǎn)工、險(xiǎn)段不斷出現(xiàn)。黃揚(yáng)一等[8]曾指出：只要大堤臨水側(cè)和背水側(cè)存在水頭差就會(huì)有滲流產(chǎn)生，且隨著汛期水位的升高，江水通過(guò)透水層向堤內(nèi)滲透，當(dāng)滲透比降大于臨界比降時(shí)，背水側(cè)土體將產(chǎn)生滲透破壞。而在非汛期時(shí)，地質(zhì)因素可能比河勢(shì)水流的影響更大。賈愷等[9]曾對(duì)廣東省省管河道范圍內(nèi)的歷史險(xiǎn)工、險(xiǎn)段進(jìn)行了調(diào)研并發(fā)現(xiàn)，若地質(zhì)條件較好，即使水流條件較差也不會(huì)形成險(xiǎn)段。吳昌瑜等[10]同樣指出，堤身填土不均和土質(zhì)較差是最有可能發(fā)生滲透變形的。與此同時(shí)，由于險(xiǎn)工、險(xiǎn)段的研究受到更多重視，相應(yīng)的監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)體系得到了發(fā)展。張幸農(nóng)等[11]提出，長(zhǎng)江中下游存在較為嚴(yán)重的崩岸險(xiǎn)情，最好的預(yù)防措施就是對(duì)其水文、近岸河床地形、水文地質(zhì)等內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)測(cè)，合理預(yù)測(cè)分析，能夠有效地避免險(xiǎn)工失事。戴永琪等[12]曾對(duì)里運(yùn)河的堤防進(jìn)行了相應(yīng)的定級(jí)，為里運(yùn)河堤防加固與檢測(cè)設(shè)計(jì)工作提供了依據(jù)。

由于險(xiǎn)工、險(xiǎn)段受堤防地質(zhì)條件和河勢(shì)水流影響較大，因此，不同區(qū)域、不同河流的險(xiǎn)工成因各不相同。新沂河的多數(shù)堤防，堤基為砂性土、粉質(zhì)壤土，且受汛期洪水影響較大，形成了一系列的險(xiǎn)工。雖然新沂河的險(xiǎn)工、險(xiǎn)段經(jīng)歷過(guò)長(zhǎng)期的治理，但是在成因、機(jī)理和治理技術(shù)上，仍缺乏理論指導(dǎo)。本文收集了新沂河地區(qū)水文氣象、地形地質(zhì)等資料，從河流流態(tài)、滲流作用等因素分析，探究了新沂河險(xiǎn)工、險(xiǎn)段的治理方案。

1 研究區(qū)域概況

1.1 水文氣象及地形地質(zhì)條件

水文氣象條件往往決定了河道的基本條件(水位、流量等)，是形成險(xiǎn)工、險(xiǎn)段的重要客觀因素。新沂河所屬的沂沭泗水系是淮河流域的重要水系之一，見(jiàn)圖1，流域總面積約7.96萬(wàn)km2，占淮河流域面積的29%。新沂河所屬區(qū)域位于東經(jīng)118°10′～119°50′、北緯34°5′～34°30′范圍內(nèi)，地處亞熱帶向暖溫帶過(guò)渡性氣候帶中，屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，冬干冷、夏濕熱，四季分明。多年年平均降水量為883.6 mm、最大年降水量為1 396.0 mm、最小年降水量為531.9 mm，年內(nèi)分布極不均勻，全年降水量的70%集中在6—9月，而12月—次年2月僅占全年降水量的8%左右。作為典型的季節(jié)性河道，新沂河僅在汛期承擔(dān)排洪任務(wù)，其洪水特性為峰高量大、來(lái)猛去緩、大流量、高水位歷時(shí)較長(zhǎng)。

圖1 新沂河地形全貌

新沂河的地質(zhì)條件是形成險(xiǎn)工、險(xiǎn)段的另一個(gè)客觀因素，見(jiàn)圖2。新沂河上游河道相對(duì)窄小且蜿蜒曲折，下游河道較為平整順直，且自西向東地勢(shì)漸低，坡度西陡東緩，南北堤堤距西窄東寬，山東河口以上為嶂山切嶺段、河道縱坡1/1 000，口頭—沐陽(yáng)段縱坡1/3 000。除此之外，由于侍嶺段、沙灣段皆坐落在彎道處，在中、高等洪水流量下，頂沖淘刷對(duì)岸坡影響較大。新沂河兩岸的堤防土質(zhì)較為復(fù)雜，且多為滲透性較大的土質(zhì)，如輕粉質(zhì)砂壤土，多數(shù)堤基是砂性土質(zhì)，以砂土、粉質(zhì)壤土為主，夾帶些許黏土，使堤基自身的防滲能力不足。此外，新沂河河沙被人為大量開(kāi)采，使得部分堤段的河床下切，進(jìn)一步削弱了堤基的防滲能力。

圖2 新沂河上游段地形

1.2 堤防現(xiàn)狀及治理歷史

新沂河始自江蘇省駱馬湖嶂山閘，途徑徐州、宿遷、連云港3市后入海，全長(zhǎng)146 km，原設(shè)計(jì)堤防標(biāo)準(zhǔn)為20 a一遇，經(jīng)過(guò)多次險(xiǎn)工、險(xiǎn)段治理后，目前新沂河堤防級(jí)別為1級(jí)，防洪標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇。新沂河的險(xiǎn)工、險(xiǎn)段曾在不同時(shí)期進(jìn)行了多次治理，其中，2005年的新沂河整治工程極大地提升了新沂河的堤防穩(wěn)定性，保證了駱馬湖周邊和沂南、沂北802萬(wàn)畝(5 346.67 km2)耕地、570萬(wàn)人民生命財(cái)產(chǎn)安全，對(duì)江蘇省淮北地區(qū)防洪保安、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響至關(guān)重要。

新沂河險(xiǎn)工治理歷史悠久、經(jīng)驗(yàn)豐富。自1949年蘇北“導(dǎo)沂整沭”開(kāi)挖以來(lái)，新沂河一直承擔(dān)著排泄上游洪水的重要任務(wù)，多次經(jīng)受洪水考驗(yàn)。1950年洪水后，曾發(fā)現(xiàn)原設(shè)計(jì)堤身斷面不夠、超高不足、灘地行洪水流紊亂等問(wèn)題，因此汛期后進(jìn)行了全面復(fù)堤；隨著新沂河行洪流量的加大，新沂河大堤曾按行洪6 000 m3/s的標(biāo)準(zhǔn)全面加高，并在部分堤段的背水面增做戧臺(tái)。之后，新沂河又對(duì)河床比降較大的河段，采用護(hù)岸、護(hù)坡、拋石等方式進(jìn)行治理。21世紀(jì)后，新沂河整治工程開(kāi)工，針對(duì)七雄段、沙灣段、大小陸湖段等滲透破壞嚴(yán)重的堤段，采用垂直鋪塑防滲、多頭小直徑深層攪拌樁防滲墻等現(xiàn)代防滲手段進(jìn)行了治理。新沂河的治理歷史，為險(xiǎn)工治理技術(shù)提供了參考，積累了寶貴的工程經(jīng)驗(yàn)。本文通過(guò)歸納總結(jié)新沂河的水文特點(diǎn)與地質(zhì)條件，系統(tǒng)分析新沂河險(xiǎn)工的形成機(jī)理，得到新沂河險(xiǎn)工治理的總體思路，并結(jié)合已有險(xiǎn)工治理技術(shù)，提出了適用于新沂河險(xiǎn)工治理的技術(shù)類型，為新沂河以及相似河道的險(xiǎn)工治理提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

2 險(xiǎn)工成因機(jī)理分析

河道險(xiǎn)工種類較為繁多、成因復(fù)雜，即使同一種險(xiǎn)工，其成因也不盡相同。對(duì)于險(xiǎn)工成因方面，張廣恕[13]提出，險(xiǎn)工成因大致分為6類：水流沖淘、堤岸抗剪強(qiáng)度的減弱、土體產(chǎn)生裂隙破壞、水位驟降、上提下挫和地下水沖刷。該險(xiǎn)工成因的分類方法適用于北方水系，而南北方水系特點(diǎn)大相徑庭，黃功學(xué)等[14]指出史灌河的險(xiǎn)工成因以土壤松軟、水流紊亂為主。由此可見(jiàn)，不同水系的險(xiǎn)工類型雖大體相同，但險(xiǎn)工成因卻略有差異，新沂河也不例外。

2.1 沖刷作用

從水文氣象資料來(lái)看，新沂河的洪水特點(diǎn)是來(lái)猛去緩、峰高量大、歷時(shí)較長(zhǎng)。張鳳翔等[15]對(duì)2018年“溫比亞”臺(tái)風(fēng)影響下的新沂河流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，沭陽(yáng)站監(jiān)測(cè)的最大洪峰流量為4 380 m3/s，上游下泄流量由500 m3/s逐漸加大，一度達(dá)到4 590 m3/s，其流量增加之快、增量之大，可見(jiàn)一斑。從近兩年的水文數(shù)據(jù)看，新沂河汛期流量在4 000 m3/s左右，見(jiàn)表1。2019年受到“利奇馬”臺(tái)風(fēng)的影響，新沂河沭陽(yáng)站流量一度達(dá)到5 900 m3/s，見(jiàn)圖3。流量的增加，就會(huì)引起水位的上漲，2019年8月12日前后的沭陽(yáng)站水位出現(xiàn)了明顯的驟增、驟降，變化幅度接近非汛期水位的200%。

表1 新沂河主要站最高水位、最大流量

圖3 2019年沭陽(yáng)站洪水過(guò)程曲線

由于堤防迎水側(cè)水位急劇增加，護(hù)岸、護(hù)坡工程表面會(huì)產(chǎn)生較大的壓應(yīng)力，指向堤外；同時(shí)，當(dāng)水流以較高的流速?gòu)淖o(hù)坡表面流過(guò)時(shí)，根據(jù)流體力學(xué)切應(yīng)力公式，護(hù)坡表面會(huì)產(chǎn)生較大的切應(yīng)力，在壓應(yīng)力和切應(yīng)力的共同作用下，堤防土體就會(huì)發(fā)生剪切破壞[16]。一旦水位驟降，堤防迎水側(cè)失去荷載作用，且局部土體內(nèi)部已被破壞，極易形成崩岸險(xiǎn)工。此外，護(hù)坡工程表面還會(huì)受到水流剝蝕的作用，使護(hù)坡變得更加脆弱，甚至產(chǎn)生部分裂隙，這也增加了堤防崩岸的危險(xiǎn)。

除了汛期流量較大、流速較快之外，新沂河上游段河道本身存在走勢(shì)彎曲、比降陡等問(wèn)題，河道水流遇彎曲處，常會(huì)出現(xiàn)彎道環(huán)流，即主流集中于凹岸，使其水面升高，而凸岸水面降低，進(jìn)而形成水面橫比降。我國(guó)現(xiàn)用計(jì)算彎道環(huán)流的通用公式如下[17]：

(1)

(2)

式中：vθ、vr、vz為縱向、橫向和垂向流速；Jθ、Jr為縱向和橫向的水面比降；τθ、τr為縱向和橫向水流切應(yīng)力。

從公式中可以看到，彎道環(huán)流的強(qiáng)度與水流流速有著密切的關(guān)系，水流流速越大則彎道環(huán)流強(qiáng)度就會(huì)越高。當(dāng)汛期來(lái)臨時(shí)，新沂河的河道流量、流速都會(huì)增加，因此會(huì)產(chǎn)生更加強(qiáng)烈的彎道環(huán)流，不斷地沖刷著凹岸和附近的河底，由于水流具有一定的挾沙能力[18]，可以把沖刷的泥沙攜帶到凸岸，淤積并形成淺灘，使凹岸的坡腳變陡或掏空，失去支持力，進(jìn)而形成險(xiǎn)工、險(xiǎn)段[19]。

2.2 滲流作用

從水文資料分析，新沂河在汛期會(huì)有大幅度的水位增長(zhǎng)。對(duì)于河道兩側(cè)的堤防工程而言，水位增長(zhǎng)意味著迎水側(cè)與背水側(cè)產(chǎn)生了較大的水位差，在堤防工程內(nèi)部，會(huì)形成較大的水力坡降。在水力坡降的影響下，土體內(nèi)部會(huì)形成較強(qiáng)的滲流力，且該滲流力是指向堤外的，文獻(xiàn)[20]指出滲流力在指向堤外時(shí)會(huì)成為破壞力。之前的河道流態(tài)分析中指出，汛期洪水會(huì)一定程度上破壞護(hù)坡工程，形成裂隙，加之滲流力的作用，堤防內(nèi)部就容易產(chǎn)生滲透破壞，新沂河上常見(jiàn)的滲透破壞類型為管涌破壞。根據(jù)土骨架內(nèi)部力的平衡方程，得到管涌發(fā)生的臨界水力坡降公式[21]：

(3)

式中：Jcr為臨界水力坡降；α為形狀系數(shù)，一般砂?？扇?.17；Gs為土體比重；n為土體孔隙率；db為土體的起動(dòng)粒徑(mm)；de為土體的等效粒徑(mm)。

由此可見(jiàn)，孔隙率n是堤防滲透破壞的參數(shù)之一。由于新沂河堤防經(jīng)歷數(shù)次復(fù)堤、加高，受20世紀(jì)施工技術(shù)的限制，其堤身內(nèi)部存在部分薄弱環(huán)節(jié)、或者不夠密實(shí)，導(dǎo)致其孔隙率相對(duì)較大，堤身的臨界水力坡降則較小，容易發(fā)生滲透破壞。S.Camici等[22]指出堤防工程中存在的孔隙是威脅堤防安全的重要因素，而相比于堤身上的孔隙，堤基中的孔隙更加容易造成堤身失穩(wěn)。從新沂河的地質(zhì)勘測(cè)資料看，新沂河堤基的壓實(shí)情況較好，但堤基的土質(zhì)問(wèn)題是新沂河多處發(fā)生滲透破壞的重要內(nèi)因。

新沂河上多個(gè)堤段坐落于砂性堤基上，當(dāng)汛期來(lái)臨時(shí)，堤基中的砂性土質(zhì)并不能完全滿足防滲需求，在滲流的作用下，會(huì)在堤后發(fā)生泉涌、沙沸等現(xiàn)象，即管涌現(xiàn)象，新沂河大小陸湖段就是典型的管涌堤段。

2.3 其他因素

窄小的彎曲河道常使水流產(chǎn)生擾動(dòng)，造成主流流態(tài)不穩(wěn)，如遇現(xiàn)存的險(xiǎn)工，可能加重其危險(xiǎn)程度。尤其在河道內(nèi)出現(xiàn)采砂情況時(shí)，采砂所引起的河床下切，使原有的水流進(jìn)入河道后產(chǎn)生紊流，甚至引起主流的橫向擺動(dòng)[23-24]，如遇到彎曲河道，橫向擺動(dòng)的水流會(huì)直沖堤岸，造成堤防損毀；同時(shí)，主流不穩(wěn)在一定程度上會(huì)產(chǎn)生淘沙的效果，將河道底部的細(xì)砂涌起，并隨著水流帶走，造成水土流失，且含沙量較大的水流會(huì)影響堤防安全。例如新沂河的沙灣堤段，存在嚴(yán)重的人工采砂問(wèn)題，致使其堤岸受到較大的河流沖擊。王普慶等[25]指出，高含沙量洪水的主要特性表現(xiàn)在沖淤變化方面，主槽的劇烈沖刷和灘地的大量淤積，使水位居高不下、持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，造成堤防工程偎水。

綜上所述，新沂河作為季節(jié)性河道，其險(xiǎn)工成因與水位的驟升、驟降有著密切的聯(lián)系，尤其在束窄的河道堤段，其水位的升降更為明顯。當(dāng)水位驟升時(shí)，高水位帶來(lái)的側(cè)向荷載以及水流在護(hù)坡工程表面的沖刷，使得地方土體內(nèi)部產(chǎn)生剪切破壞；當(dāng)水位驟降時(shí)，卸荷作用容易使受破壞的邊坡失穩(wěn)。同時(shí)，新沂河上游河道蜿蜒曲折，易形成彎道環(huán)流，甚至在曲率較大的河道，洪峰的主流會(huì)直沖堤岸，造成堤防工程損毀。

3 險(xiǎn)工類型與治理技術(shù)研究

3.1 險(xiǎn)工類型

新沂河險(xiǎn)工類型應(yīng)結(jié)合其不同堤段的不同成因進(jìn)行分類。首先，在汛期行洪時(shí)，新沂河所有堤防工程都會(huì)受到一定程度的剪切破壞，若破壞程度較為嚴(yán)重，在水位驟降后，容易造成邊坡失穩(wěn)；其次，新沂河上游河道蜿蜒曲折，彎道環(huán)流作用以及主流沖擊作用明顯，強(qiáng)大的水流作用力會(huì)使堤防工程損毀，形成崩岸險(xiǎn)工；最后，新沂河下游存在土質(zhì)問(wèn)題，多數(shù)堤防坐落于砂性土質(zhì)的堤基之上，在汛期高水位的作用下，滲流作用明顯，常常形成管涌破壞。

結(jié)合險(xiǎn)工成因，將新沂河的險(xiǎn)工類型分為以下3類：1)剪切作用下的崩岸險(xiǎn)工。分布于新沂河全部河道，在部分束窄河道處尤為明顯，例如沙灣險(xiǎn)工。2)水流淘沖作用下的崩岸險(xiǎn)工。主要分布于新沂河上游河道，水流淘沖作用會(huì)隨著河道曲率的增加而增加，當(dāng)曲率達(dá)到一定值時(shí)，會(huì)形成坐灣迎溜、主流直沖堤岸等現(xiàn)象。3)土質(zhì)問(wèn)題引起的滲水險(xiǎn)工。主要分布于新沂河下游，其土質(zhì)是以砂性土、粉質(zhì)壤土為主，不能夠滿足汛期防滲需求，在背水側(cè)易出現(xiàn)泉涌、沙沸等現(xiàn)象，形成管涌破壞。

3.2 治理技術(shù)

新沂河險(xiǎn)工治理技術(shù)采用了防護(hù)工程和防滲工程相結(jié)合的方式，但由于新沂河不同堤段的險(xiǎn)工類型以及成因存在差別，因此，選用治理技術(shù)時(shí)，應(yīng)遵循因地制宜的原則，針對(duì)不同的險(xiǎn)工類型及成因，采用相應(yīng)的治理技術(shù)。

1)對(duì)于剪切作用下的崩岸險(xiǎn)工。由于汛期的高水位、高流速是堤防土體發(fā)生剪切破壞的動(dòng)力因素，因此，應(yīng)及時(shí)在汛期分泄洪水，減少高水位持續(xù)時(shí)間；采用瑣壩、挑流壩等措施，延緩水流流速；汛期后及時(shí)維修受損毀的護(hù)坡工程，以免堤防中已破壞的土體滑落。

2)對(duì)于水流淘沖作用下的崩岸險(xiǎn)工。穩(wěn)定河流流態(tài)、保證護(hù)坡工程安全是治理該類型險(xiǎn)工的總體思路?？刹扇《潭稳骸伿袒确绞?，減少水流對(duì)護(hù)坡工程的沖刷；對(duì)于曲率較大、坐灣迎溜的堤段，可以采用裁彎取直的方式改變河流走勢(shì)，也可以采用分水魚(yú)嘴等方式進(jìn)行分流，減輕洪峰對(duì)堤防工程的沖擊。

3)對(duì)于土質(zhì)問(wèn)題引起的滲水險(xiǎn)工。治理滲水險(xiǎn)工應(yīng)以防滲工程為主，以改善堤防浸潤(rùn)曲線、降低水力坡降為目標(biāo)。其中，防滲工程大致可以分為堤身灌漿工程和堤后蓋重工程，堤身灌漿工程能極大改善堤防的浸潤(rùn)線，增加堤防穩(wěn)定性；堤后蓋重工程能有效抑制沙沸現(xiàn)象，防止管涌或流土等滲透破壞。

綜上所述，新沂河險(xiǎn)工治理技術(shù)應(yīng)因地制宜，可供選用的技術(shù)布置見(jiàn)圖4。

圖4 險(xiǎn)工治理方案

4 沙灣險(xiǎn)工治理剖析

新沂河沙灣險(xiǎn)工是較為經(jīng)典的治理案例。由于新沂河河道在沙灣段，被較大程度束窄，相比上下游，其過(guò)水?dāng)嗝鏈p少29%～39%，平均流速較大，為削減洪峰，沙灣險(xiǎn)工段設(shè)置鎖壩、挑流壩和丁壩等護(hù)岸工程，并修建分魚(yú)嘴控制北、中泓分流比，取得較好治理效果，為相似河道的險(xiǎn)工治理提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

新沂河沙灣險(xiǎn)工(左堤樁號(hào)18+000—33+000)位于沭陽(yáng)縣顏集鎮(zhèn)和新河鎮(zhèn)境內(nèi)的沙灣—龍埝，全長(zhǎng)15 km，見(jiàn)圖5。該段臨水灘地寬32～170 m，灘面高程10.71～15.61 m，堤頂高程17.81～21.21 m，堤后地面高程13.61～14.11 m，是新沂河北堤最主要的險(xiǎn)工、險(xiǎn)段。該段河道設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇，設(shè)計(jì)流量7 800 m3/s，上游設(shè)計(jì)洪水位16.64 m(口頭)、下游設(shè)計(jì)洪水位11.21 m(沭陽(yáng))。

圖5 沙灣險(xiǎn)工位置

沙灣險(xiǎn)工屬于典型的剪切作用下的崩岸險(xiǎn)工。由于河道被較大程度束窄，在水流經(jīng)過(guò)沙灣段時(shí)，河道水位和平均流速將會(huì)增加，從而產(chǎn)生更大的側(cè)向壓應(yīng)力和剪切力，使堤防土體發(fā)生剪切破壞，嚴(yán)重時(shí)引起崩岸。沙灣險(xiǎn)工的治理技術(shù)以改善河流流態(tài)、加固堤防岸坡為主。1982年，沙灣險(xiǎn)工修建潛沒(méi)丁壩1座，在老沭河舊槽內(nèi)采用鎖壩護(hù)岸進(jìn)行治理，以減緩水流流速、降低水流對(duì)坡腳處的沖刷。除此之外，沙灣險(xiǎn)工還受到部分水流淘沖的影響，雖然其河道曲率并不是特別大，非汛期時(shí)能夠滿足過(guò)水要求，但是汛期的高流速水流會(huì)產(chǎn)生較大的彎道環(huán)流作用，加之洪峰的沖擊力，會(huì)在彎道處形成險(xiǎn)工。1988年，根據(jù)安徽省水科所氣流模型試驗(yàn)，沙灣險(xiǎn)工修建了護(hù)岸工程和分水魚(yú)嘴工程，進(jìn)一步削減洪峰對(duì)堤防工程的破壞。21世紀(jì)，沙灣險(xiǎn)工進(jìn)行了多次維修養(yǎng)護(hù)，但未進(jìn)行大規(guī)模治理。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)性分析，沙灣險(xiǎn)工段已經(jīng)可以較好地抵抗洪水形成的剪切應(yīng)力和淘沖作用，滿足行洪要求。

經(jīng)過(guò)多次治理，沙灣險(xiǎn)工形成了鎖壩、挑流壩、丁壩群為主的岸坡防護(hù)體系，修建了分水魚(yú)嘴，使沙灣段能夠安全度過(guò)汛期，并且較好地控制了分流比。沙灣險(xiǎn)工的治理過(guò)程積累了水利工程建設(shè)的寶貴經(jīng)驗(yàn)，為險(xiǎn)工險(xiǎn)段治理提供了參考依據(jù)。同時(shí)，沙灣險(xiǎn)工的治理過(guò)程充分說(shuō)明了，所有險(xiǎn)工的治理都是持久戰(zhàn)，并非一勞永逸，長(zhǎng)期的維修養(yǎng)護(hù)才能保證河道的防洪安全。

5 結(jié)語(yǔ)

1)新沂河險(xiǎn)工類型主要包括剪切作用下的崩岸險(xiǎn)工、水流淘沖作用下的崩岸險(xiǎn)工和土質(zhì)問(wèn)題引起的滲水險(xiǎn)工3種。

2)從成因分析來(lái)看，汛期時(shí)水位的驟升、驟降是新沂河形成險(xiǎn)工、險(xiǎn)段的重要外因，堤基透水性較強(qiáng)、土質(zhì)不均是新沂河形成險(xiǎn)工、險(xiǎn)段的重要內(nèi)因。汛期時(shí)高水位、高流速對(duì)堤防土體的剪切作用、對(duì)護(hù)坡工程的剝蝕作用使新沂河部分堤防存在崩岸的危險(xiǎn)。新沂河上游蜿蜒型河道所產(chǎn)生的水流淘沖作用是崩岸險(xiǎn)工的另一個(gè)成因。新沂河下游存在的土質(zhì)問(wèn)題是形成其滲水險(xiǎn)工的主要成因。

3)新沂河險(xiǎn)工治理技術(shù)總體上采用了防護(hù)工程和防滲工程相結(jié)合的方式，而針對(duì)不同險(xiǎn)工的治理，在選用治理技術(shù)時(shí)，應(yīng)遵循因地制宜的原則，針對(duì)不同的險(xiǎn)工類型及成因采用對(duì)應(yīng)的治理技術(shù)。

4)新沂河沙灣險(xiǎn)工，經(jīng)過(guò)約40年的治理，形成了以分水魚(yú)嘴為主的防護(hù)體系，結(jié)合瑣壩、挑流壩、丁壩群，步步為營(yíng)，削減洪峰，使沙灣險(xiǎn)工能夠安全度汛。沙灣險(xiǎn)工段的成功經(jīng)驗(yàn)，為類似的險(xiǎn)工段治理提供了參考。