汛期高水位时风浪对未设护坡或护坡薄弱的土堤的冲蚀,尤其是吹程大、水面宽深的江河湖泊堤岸的逆风面,风浪所形成力强,容易造成土堤临水坡面的破坏,削弱土堤断面,可能决口漫溢灾害。对于风浪险情严重的堤段应立足防患于未然,前完成坚实的护坡,若有外滩条件则可种植防浪林带,缓解风浪的危害。对那些临水面尚未设置护坡的土堤,汛期要特别重视防护风浪险情,
一、风浪险情的成因
(1)堤前水面宽深,风向与吹程一致,风大浪高对堤坡具有强大的冲击力。
(2)高水位时船舶航行波浪会危及堤坡安全。
(3)临水堤坡经受风浪一涌一退的反复冲击,波浪往返爬坡运动,会发生真空作用,堤坡面产生负压,使坡面土料、护坡缝隙内下级配不良的垫层颗粒遭到水流冲击和淘刷,造成堤坡坍塌,严重的以致溃决成灾。
(4)堤身质量不高,土质差,碾压不实,护坡薄弱,垫层不合要求,堤坡抗冲能力差,
(5)风浪爬高增加水面以上堤身的饱和范围,降低了土体的抗剪强度。
(6)一旦波浪越顶漫溢,极易造成堤防溃决。
因此,对风浪险情必须高度重视。
二、风浪险情的抢护方法
(一)河段封航
根据《中华人民共和国防洪法》第四十五条,当宣布进入紧急防汛期,必要时,公安、交通等部门可按防汛指挥机构的决定依法实施水面交通管制,对部分或全部河段实行封航措施,消除船舶航行波浪的危害。如1998年汛期,长江干流就实行了较长时间的封航,避免了船行波对堤防的冲击。
(二)堤坡防护
对未设置护坡的土堤,临时用防汛料物加工铺压临水堤坡面,增强其抗冲能力,这是常用的方法,具体有以下几种。
1.土(石)袋防护
用编织袋、麻袋或草袋装土、沙、碎石或碎砖等,平铺迎水堤坡,装袋要求与前述袋装土埝相同。此法适于土堤抗冲能力差,缺少柳、秸等软料,风浪破坏较严重的堤段,4级风可用土、沙袋,6级以上风浪应使用石袋。放置土袋前,对于水上部分或水深较浅的堤坡适当削平,并铺上土工织物,也可铺软草一层大约0.1m厚,起反滤作用,防止风浪把土掏出,在风浪冲击的范围内摆放土袋底向外、口向里,互相叠压,袋间要挤压严密,上下错缝,铺设到浪高以上,确保防浪效果。如果堤坡稍陡或土质太差,土袋容易滑动。可在最下一层土袋前面打木桩一排,长度1m,间隔0.3~0.4m,见图7-1。此法制作和铺放简便灵活,可随需要增铺,但要注意土袋中的土易被冲失,石袋为佳;草袋易腐烂,如使用时间长则需更换。
2.土工织物防护
1998年抗洪中已广泛使用了编织布防浪技术,成效显著,应予推广提倡。在受风浪冲击的坡面铺置土工织物之前,应清除堤坡上的块石、土块、树枝等杂物,以免使织物受损。织物宽度不一,一般不小于4m,宽的可达8~9m,可根据需要预先粘贴、焊接,顺堤格接的长度不小于1m,织物上沿一般应高出洪水位1.5~2.0m。为了避免被风浪揭开,织物的四周可用20cm厚的预制混凝土压块,或碎石袋(土袋不宜)镇压,如果堤坡过陡,压石袋可能向下滑脱,在险情紧迫时,应适当多压。此外,也可顺堤坡每隔2~3m将士工织物叠缝成条形土枕,内冲填沙石料,见图7-2。
3.柳箔防护
将柳、苇、稻草或其他秸料编织成席箔,铺在堤坡并加以固定,其抗冲、抗淘刷性也较好。具体做法是用18号铅丝捆扎成直径0.1m、长约2m的柳把,再连成柳箔,其上端以8号铅丝或绳缆系在堤顶打牢的木桩上,木桩1m长,在距临水堤肩2~3m处,打上一排,间隔3m一个。柳箔下端适当坠以块石或土袋,使柳箔贴在堤坡上,柳把方向与堤线垂直,必要时可在柳箔面上再压块石或沙袋,防止其漂浮或滑动。必须把高低水位范围内被波浪冲刷的坡面全部护住,如果铺得不严密,堤土仍很容易被水淘出。使用此方法要随时观察,防止木桩以及起固定作用的沙袋被风浪冲坏,见图7-3。
4.柴草(桩柳)防护
在受风浪冲击的堤坡水面以下打一排签桩,把柳、芦、秸料等梢料分层铺在堤坡与签桩之间,直到高出水面1m,以石块或土袋压在梢料上面,防止漂浮,如图7-4所示。当水位上涨,一级不够时,可退后同法做二级或多级。
(三)消浪防护
为削减波浪的冲击力,可以在靠近堤坡的水面漂浮芦柴、柳枝、湖草和木头等材料的捆扎体,设法锚定,防止被风浪水流冲走。消浪方法具体有以下几种。
1.柳枝消浪
凡沿江河湖泊堤防种植柳树很多的地方可用此法。用大柳树枝叶多的上部,要求干长lm以上,枝径0.1m左右,也可几棵捆扎使用,在堤顶打木桩,其校长1.5~2m,直径0.1~0.15m,桩距2~3m。用8号铅丝或绳子把柳枝干的头部系在木桩上,树梢伸向堤外,并在树杈处捆扎石(沙)袋,使树梢沉入水下,顺堤边坡推柳入水。如果堤坡已有坍塌,则从其下游向上游顺序逐棵压茬。应根据溜坡和坍塌情况确定棵间距及挂深,在主溜附近要挂密一些,边上挂稀一些,根据防护的需要可在已挂柳之间,再补茬签挂。此法一般在4~5级风浪下,枝梢面大,消浪作用较好,但要注意枝杈摇动损坏坡面。当柳叶腐烂失效时,可采取补救措施,防止效能的减低,见图7-5。
2.枕排消浪
将柳枝、芦苇或秸料扎成枕,其直径0.5~0.8m;堤直的用长枕,可达30~50m,弯度大的堤用短枕,枕心卷入直径5~7cm的竹缆二根或粗3~4cm的麻绳做龙筋(芯),枕的纵向隔0.6~1.0m用10~14号铅丝捆扎。在堤顶距临水堤肩2~3m到背水坡之间打木桩,校长0.8~1.2m,桩距3~5m,用绳缆将枕拴牢于桩上,绳缆可以收紧或松开,使枕随水位变化而上下移动,起到消浪作用。
拴一枕称为单枕,也可挂用两个或更多的枕,用绳缆木杆或竹竿把它们捆扎在一起成为枕排,也叫连环枕,要使最外面的枕高浮水面,枕径也要大一些,它直接迎击风浪,后面的枕径可小一些,以消除余浪。枕排要比单枕牢固,效果也高,可防七级以下的风浪。枕位不稳,可适当在枕上拴上块石或沙袋,见图7-6此法不损坏堤坡面,消浪效果好,制作简单,但必须扎结牢实,柳枕使用时间较短,而造价低。
3.湖草排消浪
汛期割下湖区菱、茭等各种浮生水草,编扎草排(也称浮敦),有些蔓植草类可用木杆、竹杆捆扎,排的面积尽可能大,可用船拖动就位,也可把湖草运到现场捆扎。拴固方法同上述枕排,系在木桩上,也可锚固,使其浮在距堤坡3~5m的水面上。缺湖草时也可用其他软草代替。此法防浪效果好,造价低,但易被风浪破坏,不能防大风浪,见图7-7。随着洪水位的变化,随时注意调整拴排缆绳和锚索的长短,使湖草排能正常起到消浪的作用。
4.木排消浪
使用木排或竹排消浪,效果较好,结构比其他排牢固、耐用,不易散架,汛后还可运用。但用量大,锚链困难,属硬性材料,一旦断开,直接威胁堤坝安全,因此使用时要随时检查,及时加固。将5~15cm的圆木以绳缆或铅丝捆扎,重叠3~4层,使厚度达到30~50cm(一般为水深的1/10~1/20效果较好),宽度1.5~2.5m(越宽效果越好),长度3~5m,可把几个木排连接起来。圆木间的空隙约为圆木直径的一半,可夹以芦柴把和柳把等,节省木材用量,降低造价。楠竹与圆木处理办法相同。为了增强防浪效果,应在竹木排下面坠以块石或沙石袋。防浪竹木排应抛锚固定在堤边坡以外10~40m范围,水面越宽,距离应越远,避免撞击堤身。锚链长度应稍大于水深,防止锚链被拔起(走锚)。为了防止木排自己移动,锚链也不要过长。若木排较小,可以直接拴在堤顶木桩上,但要随时调整绳缆,防止撞击堤身。木排距堤坡一般为浪长的2~3倍,此时消浪效果较好,太近易撞,太远会失效。所谓浪长指两个浪峰的距离。一般使用木排消浪要特别慎重,使用不是很多,见图7-8。
在选用漂浮物消浪的方法时,注意满足消能作用大、范围宽广的要求,避免余波淘刷,力争多使水体本身干扰消能,少与波浪直接撞击。
以上防浪措施中都要注意不要对堤身造成过分损伤。例如,打木桩不宜过密过深,以免破坏堤身土体结构,降低自身的抗洪能力。