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首发·工程师天张
湖南华容洞庭湖大堤决堤险情牵动着亿万国人的心。7月5日下午4点左右，华容县团洲垸洞庭湖一线堤防发生管涌险情。不到2个小时，紧急封堵失败后堤坝决堤，决堤口宽度约10米。
网友们很关心：洞庭湖团洲大堤为什么会发生管涌险情？为什么用车辆载砂紧急封堵会失败？大堤怎样防护才安全？带着这些问题，我们来深度了解洞庭湖团洲大堤。
华容县地处长江下荆江和东洞庭湖之间，属于长江冲积平原地区，全县防洪大堤长约350公里，其中砂基大堤近100公里。一到汛期基础管涌、堤身散渗，极易出现防洪险情。
华容县当地有历史资料记载统计砂基堤出险频率最高。1954、1991、1995 、1996、1998、1999、2002、2016、2017年洞庭湖地区均发生特大或大洪水，自1950~1996年，华容县记录溃垸18次，其中属于砂基管涌溃垸11次，占比超过60%。
什么是管涌？
管涌是指在渗流作用下，一定级配的无黏性土中的细小颗粒，通过较大颗粒形成的孔隙发生移动，最终在土中形成与地表贯通的通道，从而引发土工建筑物或地基发生破坏的现象。下图就是堤坝工程发生管涌的示意图。
在堤外高水位的压力下，渗流水不断侵蚀坝基内的细小颗粒，最终使水流穿过坝体，形成了明显的水流通路。这种侵蚀作用持续进行，就会掏空坝体，导致坝体坍塌、溃决，形成险情。
洞庭湖区堤防工程多数坐落在第四系松散堆积地层之上，涉及的水文、地质单元多。根据洞庭湖近期治理地质勘探统计，湖区约48%的一线大堤堤基为砂性土，由于湖区砂性土为近代沉积，结构松散，透水性较强，这为管涌提供了“便利”。
为什么会发生管涌？
堤基管涌的发生需要具备一定的水力条件、边界条件及地质条件，堤基管涌主要发生在砂性土层中，表观上是在渗透水流作用下，细小颗粒发生移动并被水流带出的过程。在上下游水头差作用下，土层中细小颗粒能在粗骨架颗粒之间发生运移流失，随着土层中细颗粒流失量的不断增加，粗细颗粒整体骨架结构则会遭到破坏，砂性土层结构失稳，从而发生管涌破坏。其中崩塌致溃管涌发展恶化速度快，短时间可能会扩展至临水侧形成贯穿性的水流通道，造成堤防背水坡面塌陷或形成跌窝等。
怎么控制管涌破坏？
管涌破坏一般并不是突然发生的，而是一个随着时间逐步发展的过程，渐进式破坏。但是华容县当地对于防洪大堤砂基管涌控制还是有一定的经验的。自从上世纪80年代开始，华容县水利部门就曾采用粘土斜墙、基础灌浆、塑料布护堤防渗等措施来治理管涌。
对于浅层砂基堤段，他们采用过粘土斜墙的防治措施。下图中左侧是湖内（堤外），在非汛期低水位时，大堤外坡线上使用垂直防渗体和粘土斜墙进行防渗。简单讲这种做法就是“迎水面去挡”，而不是“背水面去堵”，大家都熟悉这个道理，前者会更有效。
对于砂层较深的堤防工程，就采用机械灌浆，形成一道防渗帷幕墙，这种做法也是很有效的。
还有一种就是塑料布护堤防渗。这种做法适合汛情紧急高水位时的情况。堤脚、堤顶及塑料布结合处用袋装卵石袋压实，防止洪水冲洗堤坝迎水面。
团洲大堤本来就是洞庭湖华容县内较为危险的工段，当发生堤坝轻微坍塌时，肉眼可见堤防路面明显沉降，此时应对该管涌处紧急处理，比如堤外抛石等措施。为什么当地没有这么做呢？
小编分析可能是事发突然，而之前的管涌并不明显，堤防巡视时并没有在堤后薄弱区内发现管涌现象的苗头【根本没有，或者很轻微没发现】。由于从发现堤坝局部下沉到出现决堤不到两小时，所以即使紧急调拨物资也来不及。经与当地沟通，物资准备充足。
当砂基堤防管涌发生后，很快就发生了堤防坍塌，当地再紧急使用载砂车辆填堤、吸沙船吹填，这对于砂基堤防管涌都是不奏效的方法，因为在湖内高水位压力下，堤内外水压差较大，这些拦堵措施效果极其有限。
结论
这也给华容县当地敲响了警钟，水利安全无小事。尤其是砂基堤防的管涌防治更应放在平时，除了加强巡视之外，更要加大防汛投资，在洞庭湖枯水期做好堤防险段的治理工作。
参考资料，特此致谢！
华容县砂基堤管涌渗漏的治理方法
洞庭湖区双层堤基管涌有限元分析
砂基堤防管涌模型试验和产生机理分析
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