防止河岸溝坡坍塌的工程技術方法

彭成山，林國華

（東營金川水土環境工程有限公司，山東 東營 257091）

1 河道或排溝的開挖現狀

黃淮海平原地區土地整理工程項目的重點是進行農田水利基本建設，興修水利，新建或擴建灌溉和排水設施，開挖排水溝、引水渠，新挖或擴大河道。由于黃淮海地區大部分屬于沖積平原，土質疏松，新開挖的排溝、河道的岸坡經過雨季或灌溉之后都會有坍塌現象，有的還比較嚴重。特別在黃河三角洲地區，經過一個雨季或一個灌溉季節，岸坡坍塌會使當年開挖的河道、排溝底部抬升1/5～1/4，如不及時清理維修，坍塌嚴重的，3年之后就會失去輸水和排水功能。

2 河岸或溝坡坍塌的原因

在地球引力和地下水的運動規律雙重作用下，土壤中的水分達到飽和以后會自然排出多余的部分，而多余的水是向低處和可以容納的方向流動，而河道、排溝的功能就是接納這部分地下水，然后再匯流到遠方。如果僅僅只是土壤中自身需要排出一部分中等以下降雨或地下水上升形成的飽和水，則會均衡地緩慢地排出，這些側滲水大多是較清澈的，對河岸、溝坡的損毀不會太大。但是，如果農田灌溉，特別是用于壓堿的大水漫灌或者雨季降落的大到暴雨，就會在農田中形成積水，有的水深盈尺，這些水的排出除人工引流和自然蒸發外，大部分也只能通過土壤側滲排到旁邊的排溝和河道之中。由于水量較大，下滲和側滲速度快，土質又比較疏松，因此土壤中的毛細管道在水流沖擊之下必然脹大，大量的水集中流向排溝、河道，在水流沖壓下河岸、溝坡不會阻攔進入河道的水，沒有植物根系固定的河岸、溝坡的泥土就會大量的隨水流進入河道、排溝，隨后的水流又不斷攜帶泥土進入河道、排溝，從而造成了河岸、溝坡的坍塌和河底、溝底抬高，使之降低甚至失去了排水功能。

總之，造成河岸、溝坡坍塌的主要原因一方面是土壤土質疏松；另一方面是排溝、河道兩側土地中飽和水的側滲。

3 預防河岸溝坡坍塌的方法

通常解決河岸、溝坡坍塌的措施主要有兩種：一是護砌，二是種草。護砌投入大，一般是開挖河溝費用支出的5～7倍，農田水利工程核定的投資不允許、也不可能將河岸、溝坡全部護砌，況且護砌農田中的排溝不利于土地的生態平衡，對土地改良也會有不利影響。

種草護坡在土地肥沃、無鹽堿、土壤不易坍塌的地區是非常有效的方法，這些地區也不必刻意種植，新開挖的河溝、岸坡當年青草會自然生長，從而起到護坡作用。但是，對于黃河三角洲和其他一些土壤鹽堿較重的地區，由于鹽堿的危害，新開挖的河岸溝坡3年之內生長青草都非常困難。鹽堿地的溝坡上開始只生長一些耐鹽堿的、一年生根系不發達、起不到護坡作用的草，經過若干年的淋洗土壤鹽堿降低之后，才會生長出具有護坡作用根系較發達的多年生草本植物。但是，這幾年河道、排溝只有年年清淤，才能保持通暢，因此，這些地區的農田水利工程完工后的管理維護成本支出很大。

土壤土質疏松不可改變，但因降雨、澆灌而形成地下水對河岸、溝坡的側滲是可以防止的。一般來說，河道、排溝直接承受著其兩側各50～100 m幅寬土壤中的側滲水，水量較大。正是這些側滲水流的沖擊導致了河岸、溝坡的坍塌，把垮塌的土壤帶入河道，堵塞了水路，使河道、排溝部分或全部喪失功能。

如果采取不同于護砌的工程技術措施將土壤中側滲的水流攔截或大部分攔截，以減輕側滲水流對河岸、溝坡的沖擊，降低河岸、溝坡因水流沖擊造成的坍塌，待溝坡鹽堿淋洗達到長草的條件，自然就會青草滿坡，河岸、溝坡也得到了有效地保護。探討一種既不用付出大量的護砌資金，又護住了坡岸，同時又有利于農田生態平衡的方法勢在必行。山東東營金川水土環境工程有限公司，多年來在實施土地整理、改良鹽堿地工程施工中，探索了一種前期投入少、后期維護管理費用低，并且可以長期穩定運行的防止河溝岸坡坍塌的工程方法。

該方法是：在河溝岸坡兩側分別埋置與河溝平行的滲水管，滲水管埋置的深度應略高于河溝日常水位高度，滲水管的作用是攔截側滲水流，阻止水流沖擊給河岸、溝坡造成的坍塌危害。滲水管可以是水泥或塑料的，可人工埋設或機械鋪設，機械鋪設的滲水管一般應為PVC或PE打孔波紋管。滲水管外部包裹一定厚度的濾砂層，滲水管與對應側的河溝岸坡之間的距離在5～10 m之間，滲水管與水平面之間形成引流坡度在0.5‰～3‰之間。滲水管上每間隔100～300 m設置觀察井和引出水口，引出水口通過排水管道引入河溝或者引入與河溝垂直的排溝之中。

該技術從設計理論上采用“疏”的辦法，即通過埋置在河溝岸坡兩側的滲水管，就能夠有效匯集和引流土壤中需要排出的水分，徹底解決側滲對河溝岸坡的沖刷，這種設計打破了傳統工程方法中“堵”的思路，即通過毛石或水泥板護砌堵住側滲水流。該方法具有前期一次性投入低、施工簡單、維護費用少、長期受益等優勢。實驗證實，利用該技術實施的防側滲工程其前期投入僅為現行護砌方法的5%左右。待到岸坡形成保護植被后，后期維護成本微乎其微。

4 應用實例及取得的效果

2011年6月，山東省東營市牛莊鎮官莊土地整理項目就是應用該技術設計施工，取得了顯著的效果。在項目區14條排水溝兩側各埋設了一條直徑110 mmPE打孔波紋滲水管，總計7 000余米，離排溝邊坡距離8～10 m，用來攔截土壤中的側滲水，使之進入滲水管道后再排入河道。這些排溝經過2年雨季累計降雨800多毫米和3次累計1 200 mm大水漫灌之后，溝坡依然完好（見圖1）。2001—2006年，同一地區的勝利油田孤東6 666.67 hm2土地開發項目施工中，沒有采取此項工程技術，排水溝經過幾年的灌溉降雨，所有溝坡均坍塌嚴重，影響排水性能，每年增加了大量維護清淤費用（見圖2）。

圖1 埋置了防側滲管的田間排溝

圖2 沒有埋置防側滲管的田間排溝

防側滲的滲水管可以是打孔波紋管也可以是水泥滲管，但在施工中必須在滲管外包裹一定厚度的濾砂材料，以免泥土進入滲管造成堵塞。其管徑的大小根據排溝、河道承擔排出側滲水的土地面積和岸坡的高度確定。觀察井和引出水口的設置則根據現場情況，如常規的河道、排水溝可以300 m左右間隔設置，如鹽堿地改良，可以根據田塊大小情況靈活設置。引流坡度以滿足滲透水能夠順暢自然流動即可。滲水管的埋置深度應略高于河溝日常水位高度，這既考慮到了日常水面以下岸坡一般不會坍塌，也是為了避免滲水管埋深低于河道日常水位就會造成河道中的水反滲至滲水管中，使滲水管失去反側滲的功能。