水旱灾害常识
水灾害与旱灾害的总称。是世界上普遍和经常发生的自然灾害。水灾害包括洪水灾害和内涝灾害。因强度较大的降雨,使江河泛滥而产生的暴雨洪灾;在中高纬度地区和高山地区,因积雪融化而产生的融雪洪灾;在高寒地区,河流从低纬度流向高纬度时,挟冰下泻,形成冰塞或冰坝,使江河水位上涨,河水泛滥而产生的冰凌灾害;山区因大雨或融雪,导致山坡的岩石、土壤突然发生滑坡而产生的山崩灾害;还有因连续降雨,沟谷和坡地含有大量水分的泥沙、石块骤然出现泥石流动而产生的泥石流灾害;水库坝体或其他挡水建筑物因洪水导致瞬时溃决而产生的溃坝灾害;沿海地带,由于强烈的大气扰动所引起的海面风暴潮差,或由于近海海底地震、火山活动而产生的海啸灾害。以上统属洪水灾害。地面积水不能及时排除而形成的灾害称涝灾;地下水位过高或耕作层含水过多而影响农作物生长称渍害。以上统称内涝灾害。 全世界每年在自然灾害中死亡的人数,约有3/4死于洪水灾害。水灾损失有城乡建筑物居民财产、工农业设备、工业产品、农作物、牲畜等毁坏与死亡直接损失;还有交通、通信中断,工矿企业的停产或减产等间接损失,这两种损失可用货币计算,但人身的伤残和死亡,疾病与瘟疫的散播以及社会秩序受到影响等,则不能用货币计算。水灾往往直接关系到社会的安定与国家的盛衰。 旱灾害是一种因降雨稀少造成土壤水分不足、不能满足农作物和牧草生长需要而造成较大减产或绝产的灾害。这种灾害,不仅影响农业生产,而且严重的还能影响工业生产、城乡供水和生态环境。中国通常将农作物生长期内因缺水而影响正常生长称为受旱,受旱减产三成以上称为成灾,经常发生旱灾的地区称为易旱地区。旱灾的发生及其危害的程度,主要与大气降水和土壤水的有效贮存量的多少密切相关,此外还与气温高低,干热风状况,耕作技术和作物种类、品种、生长期以及生长状况等有关。因此,兴修水利,是预防旱灾的根本途径。合理的种植结构,选育耐旱品种,科学的耕作施肥等农业技术,作好干旱气象预报,合理灌排以及开展人工降水等,都是防旱抗旱的有效措施。
防汛抗旱知识
一、超标准洪水的紧急措施
堤坝防洪标准,是以历史上发生在本河段的大洪水为设计依据,但由于各流域地形、暴雨等自然条件及社会财力、效益等差别,因此堤坝的防洪标准不同。目前长江下游一般江堤只能防御1954年实测最高洪水位,河堤抗御10年至15年一遇,湖堤约7年至10年一遇,除逐年加高加固外,汛期超标准洪水的减灾紧急措施,当今世界采用非工程防洪措施与工程防洪措施相结合、以确保重要城市及重点防洪工程的安全。
(一)非工程防洪措施 是不控制洪水,而是调整洪水威胁地区开发利用方式,加强防洪管理,以适应洪水的天然特性,减轻损失,节省防汛费用,主要内容有:
1.洪水情报、预报、警报 通过水文气象测报、分析,提供较准确、及时的暴雨、洪水信息,作为防汛决策的依据。建立防汛、报汛通讯网,及时将雨情、水情传送给各级防汛部门。
2.洪泛区的划分与管理 规定洪泛区(如行洪区、蓄洪区、江心洲圩、滩地建筑物、外护圩等)的土地利用,限制盲目开发,以适应洪水的天然特性。
加强防洪管理,不允许盲目侵占水面围垦、建房、造码头、堆碴排灰,以保持河道行洪畅通。
3.建立防洪保险、救灾政策 制订行洪蓄洪后的保险、免征政策,救灾、生产措施。落实超标准洪水警报、避灾、撤退等措施。
(二)工程防洪措施 是控制洪水,改变洪水的天然情况,根据国家颁布的《防汛条例》,洪水情报,作超标准洪水调度和避灾的决策。在工程上如运用水库、堤防、闸坝等工程分洪、蓄洪、滞洪、行洪,调蓄洪量,削减洪峰,控制泛滥等。非工程防洪措施和工程防洪措施,共同构成完整防洪系统、以防止、减轻洪水灾害。当前在沿江沿湖地区,超标准洪水的工程防洪措施,除大、中型分洪,滞洪工程外还有:
1. 圩堤防洪,分级控制,确保重点 在圩堤防洪工程规划中,制定不同保护对象的圩堤等级防洪标准及设计外水位,河、湖区小圩在预定水位下为保全大局弃种蓄洪、行洪,降低水位较为显著,以确保重点防洪工程的安全。
2.抢修子捻 江河洪水,超过堤坝防洪水位,有漫堤溃破的危险,重要的防洪工程(包括城市防洪),在洪峰到来前,要及时抢做堤顶子捻,加高加固堤坝,抬高洪水位,加大江河泄洪能力,防止漫决。抢修子捻一般是就地取料,采用土料子埝,紧急情况下,圩内低洼临水,取土困难,可暂借堤坝背水坡的上部分土料,在坝肩浸润线以上取土,但不要影响防汛交通,借土后应随即填足,在堤顶狭窄或险段,切忌冒险借土。子捻应靠近迎水坡,渗径较长,浸润线抬升较慢,以利堤身土的抗剪强度,并且易使子捻继续加高培厚及防汛交通。
风浪较大的堤坝子埝,外坡应护砌土袋或柳把、苇把,内侧填土,以防风浪淘刷。
无论何种子埝,均应做好原堤顶与子埝的结合槽,分层夯实;避免结合不密实。沿原堤顶渗漏。
特别应警惕的是外水位高,子埝挡水后,浸润线抬高,土壤抗剪强度减弱,稳定性差,极易发生渗漏、滑坡等险情,因此,在加高子埝的同时要加固单薄的堤身或堤基、预防险工发生,堤身骤然滑坡。加固措施可设计浸润线以下堤身或堤基的反滤层,以降低浸润线,增强土体稳定,或堤身下半部做土撑,堤脚填塘,堤脚挑筑平台等,以利堤身稳定。
二、散浸
外水位高,堤身浸水时间长,土壤孔隙水压力引起水向堤内坡渗透,由于堤防断面不足,或压实不密,砂土防渗性差,以及蚁洞,残留树根等、都会使浸润线位置抬高,渗水在内坡面或堤脚出现,坡面潮湿、土体变软,高水位持续时间长,散浸范围将扩大,渗水聚汇成细流。
散浸长时间未予处置,发展到一定程度,土壤强度降低,可能引起坝坡局部滑动。
散浸处理措施:开沟导渗。
目的是导出堤身土体渗水,而不带走土颗粒,降低浸润线,恢复土体实际么重,提高强度,增强堤身稳定,具体方法如下:
1.砂石导渗沟 导渗沟布置成"人"字形或"丫"形,高度超出潮湿面,沟的间距3至5米,沟深0.3至1米,宽0.3至0.5米,沟内分层回填黄砂、碎石反滤料,导渗能使坡面干燥为宜。
2.柴草导渗暗沟 主要利用当地芦柴、柳梢、竹枝、稻草、麦草等就地取材,做成导渗沟,斜向布置如图三,以拦截渗流,沟内埋放捆扎的芦、柳等,外裹稻草厚5至10厘米,周边回填砂料。
3.外帮阻渗 散浸严重的堤段,可在迎水坡做粘土外帮,厚约3米,或铺设水下防渗土工膜,外帮超出水面,两端延伸至散浸段以外,同时内坡采取导渗措施。
如堤内只有轻微窨潮,或少量渗水,堤身断面大,险情并无发展,洪水位开始平稳下降,备好材料,严密监视,可暂不处理。
三、滑坡
堤坝处在高水位不利的水力条件下,坝体浸泡时间长,已形成稳定渗流,渗透力的作用区随浸润线上升而增大,如图示(影线部分)。在浸润线以下的饱和土区,渗透力削减了原有抗滑稳定性,土体发生开裂、充水,继而迅速滑坡,它的发展规律与内坡角度、坝身土质、地基条件、有无反滤、施工质量等直接有关。
滑坡抢护:导渗减压,滤水固坡。
削坡,减轻上部荷载,设置反滤体,挖封顶部裂缝,镇压坡脚,填塘固基,或外帮阻渗。
现将汛期常用的抢护措施如下:
1.透水土撑
将滑坡面内裂缝松士削成缓坡,开沟回填砂石(或碎砖、芦草)导渗材料,做法同散浸处理。开沟愈深效果愈佳,深1至1.5米,沟面铺草席隔土,沟上做土撑以稳定滑坡。导渗沟绝不能堵塞,否则会再次滑坡。
土撑断面视滑坡范围而定,高度平滑坡顶,坡度1︰3以上(缓于原坡),间距10至20米,上部宜窄下部应宽,尽量选用透水的砂土。
坝基软弱或临内塘,要填塘固基,特别条件下的固基材料可用块石或砂袋堆砌。
2.土撑两侧导渗沟
滑坡范围大,先开"丫"型导渗沟,间距10至15米,滑坡土含水量大,须沿坡脚向上,边挖边填滤料,其优点是导渗、土撑可同时抢修,导渗沟不会受土撑压重而发生挤压变形失效。
例如1973年汛期,铜陵顺安河江堤滑坡4公里,堤顶开裂下挫1.5米,经开挖1至1.5米深导渗沟,边挖边填黄砂、碎石、块石,两沟之间做土撑,宽6米,厚2至3米,坡度1:5,使滑坡段在高水位下安全渡汛,效果良好。
3.透水还坡
堤身单薄,在高水位滑坡时,缺乏砂石料,应就地取材开沟导渗,还坡加固。堤脚淤泥或水塘,应先填塘固脚,整平基础,并做成斜面以利排水,滑坡上陡立的土削成斜坡。在已平整倾斜地基上,分层铺放芦秸,每层厚25厘米,人字交叉,柴稍向外,与堤线斜交,芦秸上下铺草以防散土入柴阻渗,影响层土层柴滤水还坡。
脱坡严重,在抢修内坡导渗加固的同时,可用粘壤散土抛护迎水坡,以减少渗流,争取时间,抢修内坡导渗加固等工程的综合处理措施。
4.避免错误处理
滑坡堤坝,忌在滑坡体上打桩,裂缝内浸入雨水,滑坡腰部以上压重等错误处置,都将会促使险工恶化。因为打桩不能抵抗滑体巨大推力,震动促使滑动,浅桩并在滑体内随土滑动。滑坡腰部以上压袋土,或铺块石,会加大滑体推力,促使滑坡发展,因此,只能砌石或抛石固脚。汛期雨多,如不及时掩闭裂缝,雨水浸入裂缝加速劈裂滑坡。
滑坡抢修中,忌沿坡脚全面同时开挖,以避免滑坡恶化,正确施工,是分段进行,每段开挖约3米,清除稀泥,边清边做导滤边加固,较稳妥是在开挖前,堤脚先做临时压重稳定险情,然后分段施工。
四、管涌 长江下游平原的堤基,广泛分布着深厚的粉砂、细砂土层,厚约30至100米,颗粒均匀,(D10=0.028一0.065, D60=0.098一0.108),抗渗能力低,容易发生管涌。大部砂层上有壤土复盖,或淤土夹层,砂层贯通江水,成为通江透水层。高水位时,砂层承压水头大,渗流向圩内,枯水期回归江河。
位于透水地基上的水工建筑物,在水位差作用下地基产生承压渗流。它与作用水头的大小,地基渗径长度,土的孔隙率和颗粒级配有极明显影响。渗流的水力坡度增大,相应流速也增大,当渗流出逸比降大于地基临界比降,土颗粒受淘刷,使地基遭受变形破坏,造成地基流土、管涌。
随着外水位的升高,渗流出口,涌水带砂增多,将使堤坝基础下面的砂层淘空,堤身下挫,建筑物开裂下陷。
常见的渗流地基破坏产生管涌有:堤内低洼水塘内,壤土复盖较薄。堤内取土坑土壤层挖穿。建闸、建抽水站、挖渠道离地面较深,砂层出露而未保护。水工内侧复盖土层相对厚度较薄。堤内生活水井周边底部保护不良,勘探钻孔封闭不密实,腐烂树根及兽蚁洞穴等都会导致管涌,汛期要特别检查监视。及早发现处理。
管涌抢护:抑砂导水,控制发展。
太沙基等提出土层如下控制条件:
D15<5d85,(防止管涌要求)。D15>5d15(保证透水要求)。D一一滤层粒径。d--被保护土粒径。
D15,d85,d15。…等,为小于某粒重量百分数。
管涌抢护措施:围井导滤、分块导滤、透水盖重。
1.围井导滤 在管涌周围,直径2米至5米范围内,做砂袋围井,高0. 米至1.2米,适当减小水位差,内填反滤料,或铺排渗土工织物抑砂导水。如图八所示。
由于翻砂涌水,反滤层很难铺设成形,可在洞口先填入大碎石,再小碎石、薄层瓜米石,以杀水势。而后按级配要求,先铺黄砂,再铺瓜米石、碎石。或在黄砂上铺设排渗土工织物。附近缺黄砂、碎石可用煤碴、砖碴代替。
如果一次未能做到导水抑砂的要求,可清除部份上层粗填料,使渗流出口扩大,再按级配铺设,直至流清水,无砂粒为止,若填料下沉,其上再填碎石至设计高程。
围井过大,耗工耗料,围井过小,将在附近产生新的管涌;围井过高,如管涌洞沉陷,将导致围井倒塌,加速管涌恶化;围井过高井内水位上升高,围井基础渗径短,管涌将在围井外重新出现。因此,要周密研究,采取符合实际的有效围井导滤措施,以期一次成功。另外,在建围井导滤的同时,挑土加固内堤脚压重。
2.分块导滤
堤脚临塘,塘内管涌的措施。
堤内如果有大水面的老溃口,或顺堤水塘,水底砂层出露,高水位时,水下翻砂冒泡,除建水中围井反滤外,还应将大水面,挑土分隔成若干块小水面,以便分片抬高内水位,控制险情,隔堤高应超出水面0.5米至1米,在管涌的隔堤内,铺填反滤层。同时挑土加固大堤基脚,土源应远离堤脚。
3. 透水盖重
堤身建在砂基上、渗流对基土的破坏极大,渗流逸出部位,水、砂形成管涌,要及时清除平整流土口周围的浮土,换填骨料以分散水流,再铺填级配的砂、石,或秸草。
五、堵漏
漏洞对堤坝的威胁最严重,抢堵不及时就会溃决。漏洞发生的原因有:
堤质差 施工搭接不严密,造成接缝漏水。修堤土块架空,残留树根,产生跌窝、裂缝或贯穿漏水。
动物破坏 堤身比较干燥,獾、鼠、蚁、蛇等害堤动物,在堤身营造穴洞,造成漏洞。
人工隐患 历年防汛芦秸等残留,未清除干尽。堤身钻探孔,封堵不密实,造成漏洞。未拆除尽的废涵斗、坑窖、屋基产生漏洞。
(一)查漏
汛期深水中堵漏,必须查明漏洞进口位置,才能准确堵塞,查漏有如下几种方法:
1.看漩涡 浅水漏洞,在水面可见漏水漩涡。漩涡不明显,可在水面撒纸片、锯未、稻糠等,在水流旋转中、飘浮物较集中,可判断漏洞进口。
2.看水色 用石灰、或有色溶剂投入指定方向水里,看堤内出口水色,可辨明漏洞大约位置。清水漏洞水温低,大都为渗流集中产生的,但渗流淘刷后可演变成浑水;浑水漏洞,水温与外水相同是贯穿的漏水,危险性大。暴雨中,混杂着堤坡冲刷的浑水,要认真鉴别。
3. 潜水探摸 深水漏洞,水上难以辨认,可由潜水民工或潜水员,在水下沿堤手摸脚探,胸部贴坡,挨次试摸,漏洞进口水流有手感或有吸力,经多次探摸可确定进口,漏洞较大潜水员应系绳入水,以策安全。
4.标志探洞 深水漏洞水面难见漩涡,但进口流速大,形成漩流;标志探洞可用白铁片两块,中间剪开一半,相互卡成十字形旋转桨,把桨系在芦杆上,上扎小红旗为标志,如图,旋转桨入水随水流移动旋转,漂浮物在上,至洞口停止移动,可找到进口位置。
(二)堵洞 进口堵塞,出口围井导滤。
1.软楔草捆堵塞进口 进口位置清楚,把稻草、麦草捆扎成一圆锥体,内填土料如图。潜水员用小头塞入进口洞内,进口铺芦席、麻袋或棉絮复盖,其上再压土袋,并挑散土帮衬外坡。
2.软帘、柴排抢堵 用棉絮堵洞,或用绳索固定大帆布周边,由小船定位,沉于指定位置,上复土袋、粘土封堵进口。柴排堵洞,是用柳枝、芦柴、稻草捆扎成排,下边坠以柳枕,顺坡下沉,盖住进口,然后再潜水砌放土袋,最后抛散土帮衬外坡。
3.抢筑围井导滤或水桶导滤 在抢堵漏洞进口的同时,应在出水口周围做围并导滤,这样可基本稳定险情,控制其发展,使浑水变成清水。漏洞围井导滤有:
(1)围井导滤 用土袋装砂土,内填导滤材料。
(2)桶井导滤 由于贯穿性漏洞,比沙基管涌具有一定出口轮廓,可用开孔油桶、无底木桶及瓦缸紧密套嵌在出口,内铺设导滤材料,外壁填土,高0.5米至1.0米,桶壁开孔插管导水。
堵塞漏洞应注意:忌堵塞漏洞出口。
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