沁河险工是在沁河发生洪水时,堤防被水流顶冲、淘刷生险,为保护大堤而抢修的工程。随着河势的变化,主溜上提下挫,险工坝、垛、护岸也随之上延下续;险工的坝、垛、护岸,连成一线,形成长几百米甚至1~2公里的大型险工,坝、垛、护岸工程可达数十座,成为沁河下游防洪工程的重要组成部分。
初建工程根石较浅,需经过多次大水和多次抢险,根石才能逐步加深而达到较为稳定的状态。一般沁河险丁根石深度7~10米,最深时可达12米。
由于沁河险工均为抢险而建,其平面形式多种多样,凹凸无序,未能形成规顺的工程弯道,对大河流势难以起控制作用。
一、险工沿革
据《豫河志》载,明万历十六年(1588年)潘季驯治河时曾奏称:"武陟县之莲花池、金圪垱其冲射要害处也",最险之处"仅四百余丈,瓮之以石方为可久"。《怀庆府志》记:"万历四十三年至四十五年(1615~1617年)间,知府史东昌,赞家赀数千金创筑石堤(西起回龙庙东至张庄)长约六里",民勒石记功称"史公堤"。清代有老龙湾、五车口、大小岩、大樊等险工生险记载。另据《豫河续志》记载:"民国七年八月二至三日大雨如注,沁河陡涨八尺五寸……同时南岸天师庙垫埽台三段,太山庙后塌堤十余丈,仲贤村埽台十七段全行蛰陷,龙涧陡生新险,亢村蛰陷埽台四段,走失埽台三段,并将堤身冲塌六七十丈。北岸鲁村蛰陷埽台三段,走失埽台三段,西沁阳塌陷埽台五段,水南关溜势上提,留村埽台十三段全行走失,并将大石坝冲塌二丈余,孝敬新生巨险,堤塌百余丈,抢做新埽九段,走失四段,西良仕埽台四段全失,南张茹蛰陷埽台四段,走失一段"。
根据考证,兴建最早的沁河险工是武陟木栾店险工,其次为沁阳水南关。至1948年,沁河两岸保存下来的险工26处(包括防洪坝1处),其分布是沁阳的王曲、孔村、水南关、太山庙、坞头、范村、鲁村、西沁阳、水北关,博爱的留村,温县的善台、新村,武陟的王顺、白水、石荆、五车口、朱原村、方陵、沁阳村、南王、大樊、老龙湾、木栾店、南贾(包括临坝险工处、防洪坝1处)、沁河口。以上险T实有坝、垛、护岸工程114座,绝大多数为秸埽结构。
1949年,根据河势演变情况新建险工9处,包括博爱的蒋村、孝敬、大小岩、西良仕、武阁寨,沁阳的尚香,武陟的小董,温县的吴卜村、亢村。1950~1966年新建险工8处,其中沁阳6处、博爱2处。其间对险工工程的埽料结构进行石化改建。采用柳石结构或散抛石、砌石结构护坡护根。1966~2006年,新建险工6处,包括济源的沙后和五龙口险工,武陟的东关、滑封险工和西大原防洪坝,沁阳的马铺险工。期间,还对险工进行了大规模的改建和续建。在第三次大复堤期间,险工改建采取退坦加高形式,坝体结构根石为散抛,坦石干为砌石。1990~2006年,险工呈现老化现象,为增强险工的抗洪能力,在大水期间,对根石进行了抛笼、抛散石加同。对坝岸的坦石,仍以干砌石为主要形式,并在土石结合部铺设土工布,增强工程的防渗防冲能力。
截至2006年,沁河下游共有险工49处,含防洪坝2处;坝岸丁程771座,其中坝107道,垛388座,工程长度41.2公里,完成土方151.1万立方米,石方47.66万立方米,浇筑混凝土2440万立方米,投资4513.8万元。沁河下游险工工程汇总见表3-3,工程现状见表3-4。
二、险工的新建和续建
新建险工是指大水期间因河势发生变化,主流淘刷堤防生险后,为保护大堤而修建的防护工程。截至1948年,沁河堤防险工共有26处(包括防洪坝l处),以沁阳险工最多,计17处,其余分布在博爱、温县和武陟的沁河左右堤防上。
1949年前,沁河险工多为秸埽结构,标准低,工程单薄,抗冲能力差。1949~1966年,根据沁河河势情况在危及堤防安全的堤段新修险丁17处,是沁河新建险工最多的时期。这主要是因为这一期间为沁河的丰水期,汛期频频涨水,洪峰次数多,河流造床能力强,且流量变幅大,致使河势多变,堤防出险地点增加,新建险工也随之增多。其后,新建险工较少,至2006年,新建险工仅有5处,即1970年济源新修的沙后险工,1982年杨庄改道时新修的东关险工,1983年新修的五龙口险工,1988年汛期大水时抢修的滑封险工和1999年汛期平工出险抢修的马铺险工。
沁河堤防险工新修时,一般是按当时的河势和险情,以保证堤防安全为目标,制订抢险方案;经过抢险在险情稳定后,再列入年度工程计划,加固加高成为永久性防洪工程。然而,由于沁河河势变化频繁,主溜上提下挫,冲刷范围超过了险工原建工程的防护范围,在平工段再次发生险情,而又需继续抢险,增加新的坝、垛、护岸工程,使险工工程上延下续,险工长度和工程座数逐年增多。如沁阳的尚香险工1955年前仅有坝2道、垛18座、护岸2段,共计22座工程。1956年河势下挫,工程下延续建垛5座、护岸1段、坝1道,增加7座工程;1961年在55-22垛和56-23垛之间,又增修垛3座;1971~1976年汛期河势上提,抢修上延垛3座;1985年在35垛和1垛之间,补修护岸1段;1988年汛期洪峰过后,博爱大小岩险工处河势下挫,工程以下滩地坐弯挑流,致使尚香河势上提,险工上首平工段出险,抢修工程6座(其中垛2座、护岸3段、坝1道);1989年在河势继续上提情况下,义增修工程2座(坝1道、垛1座);1997年汛前,工程继续上延,又增修坝2道。至此,尚香险工工程长达2.33公里,有坝7道、垛30座、护岸9段,裹护长度为1.58公里。
三、险工改建
险工改建是对新建、续建险工的提高和完善,以进一步增强工程的抗洪能力。1949~1954年首先将原来低矮的险工坝岸进行加高,并将秸埽结构进行石化。1955~1973年第二次大复堤时险工的改建速度加快,对根石较稳定的坝岸工程(一般根石深度在4米以上)分期分批进行改建,将散抛石结构改为干砌石。砌石一般分为平砌、丁砌、平扣、丁扣4种形式。平砌的坦石坡较陡,一般为1:0.8,个别工程为1:0.5;平扣石及丁砌石坦坡坡度在1:1.0左右。在根石部分,随着多次抢险也不断得到加固、加深,一般深度为4~6米,主坝(护岸)根石深度为6~8米。在根石顶部,多数工程设根石台,宽1.0米。根石平台多采用平扣石,其坡面仍保留散抛石状态。
1974~1987年第三次大复堤期间堤防多有加高,险工也随之加高改建。改建加高方式一般采用在迎水面进行顺坦加高,在背水面对坝基加宽,以满足工程顶宽在加高后保持不变。对根石较深、较稳定的工程,同时对坦石进行改建。坦石结构多采用扣石或砌石结构。
1991年调研时发现险工工程老化现象严重,主要表现在根石走失,坦坡呈凹状,坦石变形、沉蛰、松动,水泥勾缝脱落,压口石处雨水进入,土石结合部土体被冲蚀,致使坦石蛰陷加剧。为深入调查了解险工老化状况,焦作河务局对博爱留村险工进行了坦石开膛检查,发现在坝体的土石结合部土体流失严重,大小坑、洞相连,呈沟状分布,最深达1.40米,宽1.0米,坦石局部处于架空状态。同时,对其他险工也进行了调查,空膛现象比较普遍。
针对上述问题,"九五"期间采取在坝基迎水坡面铺设复合土工布,构建防渗防冲层的险工结构模式,改建险工9处共118座工程。在此期间,沁河发生"96·8"洪水,小董站最大洪峰流量1640立方米每秒。大水期间,靠河险工坝前水深剧增,频频发生根石走失。为此,对重点险工进行抛石加固,共加固险工22处341座工程,抛石4.47万立方米,完成投资397.38万元。
险工抢险是坝岸工程根石逐渐加深以达到稳定坡度的发展过程,并可以将工程的一次性投资转为分期投资。1949~2006年沁河共有366处险工1171座次工程发生险情,抢险用土方5.02万立方米,用石9.61万立方米,用柳593万公斤,投资575.85万元。
四、重点险工简介
(一)水南关险工
位于河南省沁阳市区以北,原系天师庙、水南关2处险工,始建于1811年,是历史老险工。
中华人民共和国成立前,该险工因年久失修,低矮残缺。1949年汛前新安埽工10余段,并整修了部分旧工程,当时天师庙险工靠河,因截弯加修新堤1段,建11护岸,并抛石护坡。1950年河势下挫,开始加修新工程,将原有的埽工坝岸改建石化。1951年河势继续下挫至水南关,其后将两处险工合并。1953~1954年,大溜由对岸的阳华湾直冲15护岸,造成险情。1955年河势下挫至水南关村东,大堤出险,抢修新垛5座、护岸1段。1956年汛期,北岸东、西沁阳河势变化,阳华脱河,河势又急剧上提,大溜直冲天师庙处,新堤多处出险,抢修坝4道、垛3座、护岸1段。1964年河势上提,顶冲1坝以上,塌滩临近堤脚,当即以柳石枕作护岸。1966年汛期,此处仍受对岸东沁阳来水顶冲,使1垛及33护岸连续出险,经抢险后方告缓和。1972年以后对工程进行了加高改建,结构为平砌台阶型护坦,扣石护根,水泥沙浆勾缝,混凝土板盖顶。2001年将16座砌石坝改为粗排工程。
2003年8月27日,沁河五龙口站发生680立方米每秒洪水,险工上首出现横河河势,且主流随着流量变化不断上提下挫,造成水南关险工多处出险。9月7日主流直冲56-28坝至30坝之间,在56-27坝至28坝和56-29垛至30坝之间均形成大回溜,受回溜淘刷,该两段坝当出现严重坍塌。为确保此段堤防安全,经黄河防总办公室同意,紧急抢修两段护岸。
截至2006年,工程长2174米,共有工程29座,其中坝5道,垛10座,护岸14段,裹护长度2280米。
(二)尚香险工
位于沁阳市尚香村北,为历史老险工。据调查,清光绪五年(1879年),沁河曾在此决溢。光绪二十六年(1900年),对岸挑水,该险工上段兴福湾坍塌,1902年塌至堤根,随做埽抢护。1919年大水后脱河。1939年对岸小岩工程阻水,主流南移,大王庙以东堤塌大半,开始抢修工程厢埽8段、坝1道。
1950年在尚香险工布设垛5座、护岸1段。1951~1952年又布设石垛8座。1953年春将该险工全部用石裹护和整修加固。1953~1956年修垛8座、坝3道、护岸1段。1973年后将原工程改为砌石工程。1984年后将部分工程改为扣石。
1988年8月16日,沁河小董站发生1050立方米每秒洪水,洪水在回落过程中,34垛以上长70余米塌至堤脚,个别堤坡坍塌入水,紧急抢修了3段护岸、2座垛。为稳定河势,1989年5月又上延增修2坝1垛。
"96·8"洪水期间,五龙口相继发生1050立方米每秒和1280立方米每秒洪峰,受小岩至尚香河心滩影响,塌滩加剧,塌至堤脚仅剩4米。为确保防洪安全,1997年汛前修建45、46两道坝。1998年将89-41护岸、89-42、43、44坝、88-38和40垛、37和39护岸改为平扣,其中将88-41护岸至37护岸共5座工程合并为一段护岸,命名为88-41护岸。2001年将该处剩余的8座砌石工程改建为扣石工程,并在土石结合部增设土工布防水层。
截至2006年,工程长度2325米,共有坝7道、垛30座、护岸9段,裹护长度1613.7米。
(三)留村险工
位于河南省博爱县孝敬乡留村西南,沁、丹交汇处且河势变化急剧的河段。
清光绪年间,在此修有控制性大坝挑水。1949年溜走险工上首堤弯内,平工塌堤,随做埽护岸保堤。1949~1951年修2段护岸,1954~1956年加修3段护岸,1963~1965年再修2段护岸,留村险工暂时稳定。1988年8月16日,小董站1050立方米每秒洪水过后,主溜从南岸太山庙险工挑出后形成横河,致使留村滩地坍塌,主溜直冲1护岸上首平工段,堤脚坍塌75米,导致留村险工上延抢修埽工3座(88-9护岸、88-10垛、88-11护岸),1989年进行加固加高,并加做旱工1座(89-12垛)。
截至2006年,工程长度606米,共有坝1道、垛2座、护岸9段,坦石围长695米。
(四)大小岩险工
位于河南省博爱县孝敬乡大岩村南、小岩村西,是丹河口以下左堤上的重要险工。此处沁河河道由西向东急转向南,大堤走向近似转90℃大弯。险工的上中段是历史上著名的朱湾历史老口门,乾隆26年(1761年)曾在此决口,淹没耕地,造成大量人畜伤亡。
1949~1955年,新修坝2道、垛9座、护岸2段共13座工程。
1956年7月,朱湾发生重大险情,堤坦坍塌200余米,堤顶大部分坍塌,情况十分危急,经组织大力抢险,抢修4段护岸,险情趋于缓和。1957年将柳石阿工程加高改建,抛石整修。1966年大堤临坡坍塌出险抢修5-1护岸。1967年河势继续上提,主溜直冲朱湾,在3坝以下加修3-1、3-2、3-3低坝3道,坝顶高程超1500立方米每秒洪水当地水位0.5米。1986年将3道低坝进行加高。1987~1988年新修护岸3段。2001年将险工上段的1垛,2、3坝,3-1、3-2、3-3坝和5护岸7座工程进行改建加固。
截至2006年,大小岩险工共有坝5道,垛9座,护岸11段,工程长度1530米,裹护长度1351米。
(五)小董险工
位于河南省武陟县小董乡小董村南,共有坝3道、垛13座、护岸12段,工程长度721米,坦石围长890米。
1892年因大溜顶冲修建坝2道,秸料护岸2段。1925年修建4处坝垛。1943年河势上提,至1947年大溜顶冲南门口,随顺堤修埽抗溜。
20世纪50~80年代,对该险丁进行石化、加高、改建。1998年续建坝1道、护岸1段。2001年险工改建时,为便于工程管理,除55-21护、55-23护、98-1和98-27坝保持不变外,将其余坝岸工程的根石台高程予以统一,基层铺设土工布防水层,根石台以上采用乱石粗排结构。
(六)大樊险工
位于河南省武陟县大樊村南,工程位置险要,1818~1947年的130年间在此处曾决口9次。
据调查,1888年在该处修秸料护岸10段,其后随着河势的上提下挫,陆续修筑了部分工程。20世纪50年代对工程进行石化,其后又加高改建,提高了工程的抗洪能力。
1998年将63-42护岸进行了散抛石裹护,在57-9垛与55-10垛之间加修护岸1道。2003年后,大樊险工上首已形成斜河,7护岸受大溜顶冲,遇洪水极易生险。
截至2006年,工程长1330米,共有垛25座、护岸19段,坦石围长1303米。
(七)木城险工
位于河南省武陟县木城镇西,始建于清光绪13年(1887年),工程长720米,垛5座、护岸6段,坦石围长753米。
据调查,1887年该处有4道坝,分别叫随沿石坝、顺坝、挑坝及拖坝,诸坝中间还有秸埽25段。1890~1919年间经多次抢修,在上段修砖磨盘坝,下段把4道坝的秸料埽改为抛石护岸。
1949年后,经过石化、加高、加同,逐步整修成石砌坦面、水泥沙浆勾缝的标准工程。
该险工位于沁河老桥之上,杨庄改道工程修建前,左右堤距仅为330米,主河道从西向南转弯几乎成90℃,转弯急、卡口窄、主流顶冲,是历代最险要的工程。1982年杨庄改道工程修建后,已处于第二道防线位置,、
(八)石荆险工
位于河南省武陟县大虹桥乡石荆、岳庄村北,工程长2030米,坝3道、垛20座、护岸17段,坦石围长1914米。
该工程始建于1887年,1917~1945年修垛12座、护岸1段,1947年修柴料埽36段,1949~1965年,埽工全部石化,并增修了2座新的工程;1969~1973年对20座工程进行了整修,2001年又对36座工程进行改建;2003年8月洪水后,主溜直冲27、28垛之间,大堤坡脚出现坍塌险情,抢修39和40护岸。
(九)白水险工
位于河南省武陟县西陶镇东、西白水村北,始建于1887年。工程长1909米,有坝2道、垛19座、护岸10段,坦石围长1228米。
此险工系多次修建而成。1887年修石垛1座,1918年修埽5段、石垛2座,1926~1939年修石垛5座、石护岸1段,1943~1949年修埽9段,1950年埽改石垛1座,埽改护岸1段,1951年改石垛1座、柳石护岸4段、石坝2道,1957年新修柳石护岸1段,1958年改修柳石护岸7段。
1982年洪水期间,该险工全部靠河。洪水过后,为确保工程安全,1983年按上级计划对该险工进行了改建,提高了丁程强度。