堤防杀手——管涌险情，如何处置（淤地坝参考）

       

一        

洪水之眼        

▼ 摄影：蒋勇

有的远在堤坝内侧的稻田里

▼ 摄影：蒋勇

▼ 摄影： 魏思奇

有的散落在池塘中

▼ 摄影：魏思奇

▼ 摄影：张洪杰

有的在房前屋后

像一个个怪圈

▼ 摄影：蒋勇

▼ 摄影：魏思奇

有的紧靠堤脚

▼ 摄影：蒋勇

▼ 摄影：蒋勇

有的三五成群

散若北斗七星

▼ 摄影：陈九灵

有的体型庞大

土圈围上可站几十人

▼ 摄影：蒋勇

▼ 摄影：蒋勇

有的被插上三角旗以示警

▼ 摄影：陈九灵

▼ 摄影：陈九灵

有的气泡翻滚

甚至一点就着

被戏称为“火泡泉”

▼ 摄影：张华明

▼ 摄影：张华明

走近观察

外围堆筑了一圈编织土袋

土圈中的水或清澈

如一泓清泉

或浑浊

如一池泥浆

▼ 摄影：蒋勇

里面堆满了砂卵石

▼ 摄影：胡国平

有人称之为“ 大地溃疡 ”

▼ 摄影：蒋勇

也有人称之为“ 洪水之眼 ”

▼ 摄影：魏思奇

更有人称之为“ 堤坝杀手 ”

▼ 供图：詹耀煌

在洞庭湖边

它被称为“ 沙眼 ”

在鄱阳湖畔

它有一个更响亮、形象的名字——“ 泡泉 ”

每到汛期

泡泉在鄱阳湖区频频出镜

谈之色变

为了找出泡泉

需要多人排成一排

拉网式不间断巡查

▼ 图源：人民视觉

为鼓励全民参战

有些地方甚至论个悬赏

老水利人讲

一个泡泉就是一个惊心动魄的故事

▼ 摄影：李建春

新水利人说

每个泡泉围井

都是一个值得学习的成功案例

▼ 江西省水利科学研究院防汛专家实地讲解泡泉抢险案例   摄影：蒋勇

▼ 摄影：张勇奋

翻开地方水利志和有关文献

江湖圩区百姓简直是一部与泡泉的 斗争史

         

以江西省为例

历史上很多重要堤防的决口

均由泡泉造成：

1995 年   保护 6 万余人

耕地 20 万亩的新建县二十四联圩

因泡泉决口

1998 年  保护 4 万余人

耕地近 8 万亩的九江县江心洲大堤因泡泉决口

1998 年 8 月 6 日

长江九江城防堤因泡泉决堤

牵动了全国的心

2010 年

临川区唱凯堤因管涌决口

造成 4 个乡镇 10 万余人受淹

     

         

二          

何为泡泉          

洪水期河流断面扩大

河漫滩洪水流速减小

挟带的细粒泥沙

沉积并覆盖在河床上

形成下部为粗砂和砾石组成的河床沉积物

上部为细砂或黏土组成的河漫滩沉积物

这种下粗上细的沉积结构

称为“ 二元结构 ”

圩堤修筑时就地取材

堤身由细砂或黏性土组成

简称“ 均质土堤 ”

▼ 摄影：蒋勇

当河湖的水位升高时

圩堤开始临水

水体慢慢洇渗进入堤身

在压力的作用下

整个渗入过程从高到低

一直持续到背水面的堤脚

这个时候把堤坝垂直坝轴线

横向切开

可以分成上干下湿两部分

干湿交替的分界线

称为“ 浸润线 ”

浸润线以下

土体被完全浸透

持水量已达到饱和

力学性质变差

浸泡软化、抗剪力下降

称为“ 完全饱和土体 ”

浸润线以上

为较干部分

含水量尚未达到饱和状态

称为“ 非饱和土体 ”

浸润线的起点

是外河水位和圩堤的接触点

终点为背水面的堤脚附近

称为“ 出逸点 ”

或出逸高程

水从堤脚出逸点以下

开始慢慢渗出

这种现象俗称“ 堤出汗 ”

学名“ 散浸 ”

▼ 摄影：万怡国

河湖水位越高、出逸点越高

渗水量越大

土的力学性质越差

甚至造成淤泥“ 软脚 ”现象

对堤坝越危险

散浸是非常普遍的堤防险情

最好的处理措施

是第一时间开挖排水沟

让渗水尽快排出去

不会产生“ 软脚 ”现象

这种险情处理方法称为开“ 导渗沟 ”

▼ 摄影：万怡国

由于堤防都修筑在二元结构上面

上层是细砂或黏土

下层是更粗的砂砾石层

当河湖水位继续上涨

堤内上下水位压力差继续加大

堤身或者堤基础内部的细颗粒砂土

在水压的推动作用下

会顺着水流方向被移动、带走

形成管状通道

从堤脚甚至更远的薄弱地段

如堤身、池塘、稻田

人工水井、腐植土层、房前屋后

持续将含有泥砂的浑水

涌出地面

出水时涌口上下翻滚

并形成明显的砂环

这种现象就是 管涌

当其出口处于黏性土时

表象为土体局部表面隆起

浮动或大块土体移动流失

此时也称为 流土

       

三        

上堵下排        

1998年

震惊全国的长江九江城防堤管涌

从发现到决口 不到 1 小时！！！

决口过程：         8         月         7         日中午         12         时         45         分，该堤         4         ～         5         号闸之间，内侧堤脚处发现小泡泉，         13         时出现         3         个泡泉喷水点并夹有泥块，高度达         30厘米         。时隔半小时，出水点扩大，因大量堤身土体被带走，堤顶出现直径约         2米         的塌陷洞，十分钟后大堤决口，最终口门宽度扩大到         50         米         。

经过数万军民五天五夜的英勇奋战

最终堵口成功

创造了世界第三大河流上

在超历史高洪水位情况下

堵口成功的人间奇迹

形成伟大的98抗洪精神

▼ 来源：见图

管涌必须尽早发现

第一时间处置

把险情控制在萌芽阶段

这也是汛期要求人员拉网式巡堤的原因

▼ 2020年8月7日，江西省水利科学研究院青年志愿者在九合联圩体验巡堤

为了减少渗水量

堤防迎水面通常采用

透水性差的粘土材料

为使渗水顺利排出

背水面坡脚采用透水性好的反滤材料

保护出口

也就是常说的“ 上堵下排 ”

管涌发现以后

用得最多的处置措施是“ 反滤围井 ”

根据泡泉的大小

用不透水的粘土装袋

围一井圈，称为“ 围井 ”

利用连通器原理

抬高井内水位

减小上下游水位差

这种方式称为“ 养水盆 ”

▼ 摄影：王志超

▼ 摄影：李建春

同时，在围井内泡泉口

依次铺填粒径由细到粗的

粗砂、砾砂、卵砂

把渗水中的泥沙反向过滤

在铺填的砂石层中

渗水自由流出

渗清水，是泡泉险情处置成功的 标志

这种措施称为“ 反滤 ”

反滤也被广泛用于堤脚导渗沟出口保护

根据险情的现状，反滤围井或大或小

有时甚至像“锤地鼠游戏”

处理好一个，边上又冒出一个

形成管涌群

这时，需要将围井尽量圈大

▼ 供图：陈金昌

反滤围井

属于堤防管涌险情的应急抢险措施

为了减小或消除管涌隐患

在修筑堤防时

需要反复碾压土层

提高堤身的密实度

减小细颗粒在水压的作用下被带走

在迎水面铺筑不透水的粘土层

降低浸润线

这种措施称为“ 粘土斜墙 ”

沿堤轴线

选择适宜的施工方法

增加一层垂直防渗体

降低浸润线

提高堤身防渗性

统称“ 垂直防渗 ”

常用的方法有：

垂直铺膜

喷射注水泥浆

射水成墙

深层搅拌桩 等

这种措施施工方便，效果良好

大量用于堤防的除险加固

由于很多堤防都是就地取材

使背水面堤脚不远处

会形成大量因取土产生的沟塘

成为养殖鱼塘、藕塘或长满水草

高水位时极易成为土体的薄弱环节

产生管涌 且巡查难度很大

常用的措施是：

将河道里的砂质土利用机械方式吹填

填平沟塘，形成透水性好的“ 压浸平台”

保护浸润性出口

以上措施简称为“ 填塘压浸 ”

管涌作为一类常见的堤防工程险情

各地圩区人民在实践中

积累了丰富的抢险经验

本文仅对管涌机理

和常见处置原则进行了简单介绍

在险情处置过程中

需要结合实际情况综合确定适合的措施

未来 如巡堤人再遇管涌险情

定能快速判查险情类别

合理选择处置措施

有效控制险情发展

参考文献：

[1] 陈介夫 . 波阳湖区圩堤泡泉发展的趋势 [J]. 江西水利科技 ,1984(1):35-37.

[ 2 ] 汤思禄 . 痛定思痛   未雨绸缪——南昌市 1998 年洪灾反思 [J]. 江西水利科技 ,1999(S1):3-5.

[ 3 ] 陈远志 .1998 抗洪抢险启示录 [J]. 江西水利科技 ,1999(S1):3-5.

[ 4 ] 丁留谦 , 张启义 , 姚秋玲 .1998 年长江流域管涌险情特点分析 [J]. 水利水电技术 ,2007(2):44-45.

[ 5 ]ASCE/EWRI Task Committee on Dam/Levee Breaching. Earthen embankmentbreaching[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 2011, 137(12): 1549-1564.

[ 6 ] 肖承煌 . 长江九江决口缘由及根治对策 [J]. 湖北地矿 ,1999(1):3-5.

[ 7 ] 成昆煌 , 吴江春 . 长江九江市城防大堤溃口原因探讨 [J]. 长江职工大学学报 ,1999(2):3-5.