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回顾钱塘江水下防护工程的研究与实践 回顾钱塘江水下防护工程的研究与实践

周胜

1967年底,浙江省水利水电工程局来京,商邀水利水电科学研究院参与钱塘江的减灾和水下防护工程的研究工作。钱塘江自古至今既以壮观的涌潮闻名于世,海塘屡建屡毁,历史上屡酿巨灾,治理难度很大。钱塘江海塘苏杭平原粮仓,历代都受到重视,北岸海塘的整治在前人经验的基础上,不断改进,尤其是新中国成立后投入大量人力物力,巩固建设初具规模,但溃堤出险仍经常发生。水工所经过讨论,派出周胜、仉浩清、赵永明、朱夫耕及工厂李定甫等5人前往浙江,协助省水电工程局的同志开展钱塘江应急的防灾和水下防护建筑物的研究工作。

1968年春我与赵永明先赴杭州接洽和了解情况,同省水电工程局到钱塘江两岸查勘。踏勘路线南岸从杭州、萧山、绍兴到上虞,北岸从杭州、海宁、海盐到平湖金丝娘桥,历时约10天。徒步查看完两岸海塘后,我们对钱塘江有了初浅认识。认为重点是解决塘身结构形式、强度与塘顶高程问题。

根据钱塘江特点和当时的江道形势及科研环境,最现实可行的还是直接开展水下防护工程的现场实验。所以我们提出首先建立涌潮和风浪观测站,进行涌潮和风浪要素及其对岸边作用力等基本数据的收集和积累工作。经过反复讨论与比较,确定在当时在萧山新湾大盘头建立涌潮观测站。观测仪器准备以水科院为主,观测室的土建及岸边与江中打桩由省水电工程局负责筹备。

涌潮观测的各项准备工作紧张而有序的进行,尽管是无偿帮助没有合同约束,但大家都很守信用。我们在1966年国家科委组织的渤海湾石油大会战中参与风浪和石油钻井平台受力状况观测使用的仪器基础上,吸取了1967年在密云水库九松山副坝坝坡的观测经验,自行设计加工了适合钱塘江流向多变的圆筒式流速仪。19686月上旬,各方人员、各类观测仪器、简陋却能防风沙的“高档”观测房、钢管桩、人住茅草房等均按时到达现场和准备就绪,开始打桩。为了取得涌潮要素第一手资料,在打桩的过程中确实付出了很艰辛的劳动,大家吃了不少苦头。

马上开始准备安装仪器、布线等工作,力争赶在大潮汛到来之前做好各项观测准备工作。由于小潮汛天数有限,工作只能在日潮几个小时里进行,现场无车间可供使用,困难很大。另一个难点是为了保征观测资料的可靠性与完整性,江中的流速、压力、波高等各类仪器,每潮观测前后都要进行一次率定,两次一致才能算数。有时时间不够,眼看潮头将到,但校正或安装工作尚未完成,为保证仪器不被冲毁和取得宝贵的涌潮资料,只能让小木船先行上岸,而试验人员在涌潮到达前快速游泳逃离上岸。有一次我与民工李光根去安装流速仪,由于仪器与钢桩之间的连接有点问题,一时固定不好,已闻潮声隆隆,想卸掉下一潮再装时间已来不及,而不卸下来极可能被涌潮冲走,此时潮头虽已离测站不远,可谁也没有退怯,还是继续安装,等把它基本固定牢潮头将至,才竭尽全力游向江边,连爬带拖上了岸,瞬即汹涌的潮水呼啸而过,把大家吓出一身冷汗,而我俩已筋疲力尽躺在塘顶上爬不起来,真有些后怕。自19688月到10月,经历了5个大潮汛,共观测收集了43次昼夜潮资料,得到了许多宝贵资料。经过近5个月的坚苦奋斗,终于取得了当时涌潮最大的新湾大盘头涌潮要素的系统资料,实现了本阶段的预期目标。在这5个月中,大都日夜吃住在海塘上,工作艰辛,生活清苦,但目标明确,活得倒挺滋润充实。

1969年春节后,我与俞维强到杭州继续参与钱塘江水下防护工程的研究与实践工作,实现下阶段的预定目标。分析以往的治江经验和涌潮观测资料表明,钱塘江涌潮河段动力强劲,尤其是受洪水、涌潮、台凤浪联合作用时更加复杂而强大。各类防护建筑物不耐强潮急流与风浪冲击的主要原因是埋置深度浅、基础不稳固,整体性差,自身强度不够或重量轻,施工条件差而时间要求苛刻,质量难以保证。因此,不可避免的导致滩涂坍塌、冲淤无常,江道迁徙不定。缺乏主动进攻的有效水下防护工程体系,只能以防御抢险为主。观测资料表明,急流只在离水面一定深度范围里有较高的流速,对建筑物产生很大的冲击压力,随后沿水深明显减小的特点;同时考虑到钱塘江水下施工极度困难,而堤外有大片临时滩涂可供利用的条件。于是我提出可抓住有利时机,变被动防守为主动进攻,把治江与围涂工程结合起来,建议在滩地上就地浇筑沉井,固定丁坝坝头,形成沉井保护丁坝,丁坝保护盘头(堤线外加筑的弧形围堤)、海塘的整体配套的新型水下防护体系。沉井与丁坝的施工都在滩地上进行,施工条件大有改善,不受涨落潮时间制约,还可深挖丁坝两侧基础与沉井连接得比较牢靠耐冲;沉井施工方便,成本低,井身还可用浆砌块石筑砌,技术易于被大众掌握和推广,这对漫长的堤塘工程建设尤为重要。

上述建议得到水电工程局同志赞同,于是商议择地做第一个沉井连同丁坝的现场试验。但由于“文革”初期,科研环境不好,下沉第一节沉井发生困难后,就停了下来,一时陷入被动局面,但又不愿停止试验,还是一个人留了下来,等待转机。此时萧山围垦指挥部刚好成立,知道我们沉井试验搁浅后,围垦指挥部的张长贵同志就特地来到九号坝,邀请我到他们那儿继续开展试验。说实在当时心存疑虑,因为必竟自已也是第一次参加如此艰巨的现场工程试验任务,物质条件又很差,困难是否克服得了?心中没数。而继续及时开展以沉井为骨干的水下防护工程体系的试验是我们的目标,它能为钱塘江的治理翻开新的一页,因为针对钱塘江江道过于宽阔,主槽不断摆动的具体情况,有序合理的围涂不只是取得大片土地,而是有利于江道整治,可扼制滩涂坍淤无常和江道迁徙不定,围涂促淤,使江道按整治规划线逐步趋向稳定,形成治江与围涂相结合的良性循环。同时我也很清钱塘江不同于一般河流,水流动力太强,国内外通常采用的治河工程措施,都难以凑效,顶不住涌潮急流与台风浪的袭击,倘若围堤不保,不仅农民得不到实惠,还会让政府背上新的包袱,甚至恶化江道形势,可能引起其他地段海塘溃决而酿成巨灾。所以当时水利主管部门历来对围垦持反对态度。当时江道走势是主槽临近海塘初具规模比较牢固稳定的北岸,而堤塘薄弱的南岸外面有大片滩涂。我们决定与围垦指挥部及民工们一道继续开展以沉井保护丁坝坝头的配套水下防护工程试验。

我和海塘施工员朱忠良同志来到萧围二工段,第一个沉井连同丁坝试验就从这里开始。前面是滩地与钱塘江,后面是新筑的土堤与围住的大片滩涂。生活与工作条件极差,吃住在在这里,上午到达,下午开始放线确定丁坝长度与沉井位置。保护围堤是与潮水赛跑的工程,时间不等人,必须在新围堤临水前把以沉井与丁坝配套的水下防护工程体系修筑好,才能达到固滩护堤,保住围涂成果的目的。由于无机器设备,只能靠支撑在井顶上的三脚架、滑轮、绳索、土箕与丁钯取土下沉。试验挑选靖江公社靖江大队身强力壮能吃苦耐劳的民工与知识青年承担。开始挖先模索经验,遇到管涌立即抓住绳索往上逃,幸好第一节沉井下沉未发生安全事故。

第一节沉井下沉后,大家都很高兴,心理稍感踏实,紧接着继续往上接高。已到秋末时分,钱塘江边风大,早晚比较冷,晚上靠汽油灯照明,下沉工作昼夜不停,分成四班。随着入土深度增加阻力明显增大,下沉速度愈来愈慢,有时几小时也只下沉了几厘米,民工渐感体力不支,只好调整为2小时一换。不断发生管涌,井内流沙深度瞬间可达12m,对取土民工的生命安全构成严重威胁,如撤离不及时,只要陷进流沙就可能被憋死。经研究采取了两项措施,一是井下人员像杂技演员那样每人背上都扣上安全带,二是井上设专人观察,一旦见到冒沙的小管涌,立即指挥井下的人员撤离和防止了管涌继续扩大,后来民工们胆子大了,效率也高了,下沉速度相应加快。对粉沙土地基,同时摸索出一些经验。对管涌虽已不像开始那么惊慌,但对它可能带来的风险仍不敢轻视。民工们干劲十足,无论白天黑夜,风大天凉,拉绳索的人还是赤膊上阵,喊声擎天动地,引来观看的人群络绎不绝,还组织学生与即将参军的新兵前来受教育、助阵,但足足坚持了76夜才下沉到预定深度。我不知那里来的劲,几乎没有合眼,除了吃饭外,始终不敢离开沉井,一怕出人命关天的大事,二怕井身偏斜过大难扶正,质量达不到要求。

休整几天,面对面说话都听不清的嘶哑嗓子稍有恢复后,我们即开始修筑丁坝及丁坝与沉井连接的工序,为的是要保证第一个沉井保护丁坝。二工段的沉井试验成功后同志们增加了信心,随即在四、六等工段开始修筑沉井与丁坝。同时省水电工程局给我们争取到30万元补助经费,这可真是雪中送炭。

1970年萧围各工段修筑的以沉井为骨干保护丁坝坝头的整体配套水下防护工程,经临流考验,抵挡住了强潮、急流和台风浪的冲击,解决了散抛块石和几十吨重混凝土块体都被冲走,丁坝被毁,围堤难保的问题,对促进治江围涂起到了十分重大作用。后来我与浙江的同志还去了上海基础公司取经,学习沉井下沉技术,逐步采用机器下沉代替人工下沉。随后浙江省的同志还把沉井推广到作为海塘一部分的排涝闸中,用它作为主要水下防护建筑物,也取得了明显的效果。特别是197481913号强台凤与异常天文大潮相遇,仓前潮位超过历史最高水平1m,钱塘江海塘遭到严重破坏,但用沉井保护的丁坝、盘头无一损坏,绝大部分以沉井为基础的水闸都能经受住强潮大浪的考验,个别如绍兴红湖闸,虽两翼被冲坏,其闸体仍岿然不动,而与其相邻的非沉井基础的长虹闸,顷刻之间被冲毁倒塌,荡然无存。实践证明,沉井作为水工建筑物基础,还具有承载能力大、截水性好、施工简便、投资省等优点。所以在钱塘两岸数以千计的沉井被推广应用到水闸、排灌站等工程的基础中。由于闸体运行可靠,江道趋向稳定,闸前无滩地阻挡排水去路,促使内涝外排畅通,灌溉取水自如,生态环境大为改善,人民生活质量与水平稳步提高,昔日在萧山市钱塘江沿岸见到的青一色茅草房如今都已盖起了小洋房。

1989年由水利部科技司组织的,在萧山市围垦指挥召开的关于“钱塘江水下防护工程的研究与实践”的鉴定会上,来自水利部防各单位和水科院、钱塘江工程管理局与河口海岸研究所的专家们,对这一研究成果取得的巨大的社会经济效益,给予了高度评价。

在浙江省政府领导下,经过科学治理与指导,将过去以防御为主、成效缓慢的被动格局,转变为治江与围涂结合的主动进攻方略,把围涂促淤纳入治江轨道,按整治规划线推进,形成治江和围垦相结合的良性循环。在短短20年里江道逐步趋向稳定,不再坍淤无常,围涂百余万亩,涌潮依然壮观,通航能力明显提高,生态环境大大改善,成效卓著,社会经济效益十分巨大。

1968年至今已整40年,在那科研环境艰难的条件下,水工所派出我们5人参与钱塘江的治理工作,实属不易。至今回顾起与浙江的同志为钱塘江治理而共同奋斗的日子,记忆犹新,终身难忘。

 

水力学所        2008年8月15日

周 胜  浙江丽水人,193111月出生,1955年大连工学院水利系毕业,分配到水科院,1971年下放到水电部十二工程局勘测设计研究队,1978年又回到水科院水力学所,教授级高级工程师,1995年退休。主要从事水利水电科研工作。



 

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