歷史沿革
放淤的概念中國在先秦就已出現。東漢王景治河措施之一是“十里立一水門,令更相回注”。後人認為這就是放淤固堤的辦法,但史無明文記載。宋代開始大規模放淤肥田。史料明確記載放淤固堤的實施始於明代後期。清代乾隆、嘉慶時期在黃河和海河水系各河上放淤固堤形成高潮,規模很大,效果顯著,並有專門的技術總結。放淤固堤的優點是:就地取材,施工簡單,安全可靠,工程造價低。中國的黃河大堤、長江荊江大堤、珠江北江大堤的堤防加固均採用放淤固堤的辦法,防洪效果十分顯著。
古代放淤固堤
分為河灘落淤、堤背放淤兩大類。
河灘落淤
河灘落淤的辦法主要有:(1)植柳落淤。明代嘉靖十二年(1533年)劉天和提出沿岸密栽低柳,水漲淹柳,水退沙留,以柳滯沙,以沙護岸護堤。(2)利用縷堤淤灘。明萬曆初年萬恭提出堅築兩道縷堤,讓洪水能漫過堤頂,水退沙留,漸成高灘,鞏固堤岸。(3)明萬曆年間潘季馴提出利用遙、縷二堤之間的格堤落淤,保護遙堤,經過一段時間,就可以利用自然落淤形成的高灘取代縷堤的作用。(4)利用丁壩一類建築,在壩後形成回水區落淤。(5)利用“木龍”、“埽工”等工程落淤,這一辦法清代使用較多。(6)挖“進黃溝”,引水入灘區寬闊窪地放淤。
堤背放淤
(1)利用月堤放淤。這是最常用的辦法,清代使用最為普遍。方法是,先在險工背後或需要放淤堤段的堤後窪地周圍築月堤,再在大堤上分別開上、下二口,從上口進水引沙淤堤,從下口排清水歸河。放淤既可用靜水又可用流水。(2)涵洞放淤。在大堤上口設涵洞引渾水至放淤區,清水仍從下游歸入河道。(3)埽後放淤。即選擇埽工下游背溜處,在大堤外築一圍堰放淤。清乾隆、嘉慶時這種類型的放淤較大規模的至少有六七十次。黃河上的放淤長度可從400m左右至20~30km。海河水系放淤規模較小,一般長寬為100~200m。
近代放淤方法
(1)自流放淤。河道水位高於放淤區地面高程,在汛期水流含沙量大時,有計畫地利用涵閘、虹吸引水,在淤區沉澱後,退出清水。自流放淤方法簡便,取土不毀農田,設備及投資都比較少,放淤量大。但放淤含沙量受自然來沙的影響,一般退水量比較大,常與排澇發生矛盾。(2)提水放淤。放淤區地面淤到一定高度後,河水不能自行流入淤區,需用揚水站把渾水送入淤區。在汛期水流含沙量大時,使用揚水站放淤可取得較好效果。(3)泥漿泵放淤。用高壓水槍衝起灘地泥沙,用泥漿泵吸出泥漿,藉助管路輸送到放淤區。這種方法設備投資較少,適應性強,轉移方便,但效率較低。(4)吸泥船放淤。用鉸刀切割或水槍衝擊河床泥沙,由船載水泵吸泥,通過管道輸送放淤。這種方法不受季節限制,含沙量大,排水量小,機械化生產效率高,但船體投資較大,遠距離輸送需加接力泵。
放淤計算和布置
放淤固堤設計要進行工程地質與水文地質的勘測工作,提供堤身及堤基地質剖面、各土層的物理力學指標、透水層的分布情況和變化規律。為簡化計算,將堤前後相對不透水覆蓋層的長度換算為等效的不透水覆蓋層長度:將不均勻的多層地基換算成單層透水地基。由於放淤的性質不同,其需要的長度和厚度要根據不同的公式進行計算。根據設計的長度,即淤區的寬度,沿堤布置淤區圍堤線路。圍堤就地取土修築,隨著不斷淤高,圍堤需逐步加高。圍堤的設計高度應根據放淤流量、淤區大小、泥沙襯塑、淤填進度要求等進行計算。低圍堰可以節約修築土方,但放淤的容積較小,影響放淤的進度;高圍堤修築土方量大,且容易發生滑坡和潰決等事故。淤區的長短可以用經驗或理論公式進行計算。一般地說,放淤流量大,河道比較小,泥沙顆粒細,淤區可以長些。淤區的長短是否合適,最終用淤區的比降與原堤防的比降是否接近來檢查。淤區長,可以減少設備及建築物投資,但淤填表面比降大,土質不均勻。在圍堤上,要建築可以自由調節的退水建築物,如建底板能活動的涵閘,也可以用塑膠管或鋼管制作虹吸。為了常年運轉,不使排水與排澇發生矛盾,可以建築抽水站,排水入河道。放淤達到設計高程後,需淤一層或人工鋪一層厚0.2~0.5m的壤土或黏土蓋頂,並植樹種草,防止風雨侵蝕。
放淤固堤的措施既可固堤,又可減少河道主槽淤積,這是中國古人在治理多沙河流的一個創造。缺點是,如使用不當,容易引滯生險。有人認為放淤固堤是治黃上策,但技術問題尚未完全解決。