河流整治工程中土工袋特性的研究

研究以渭河流域西安市灞桥区某河段为例，使用土工袋对河床和护岸工程进行规范化。下游区域的河床由弱粘性岩石形成的基础构成。通过现场检查、地形测量、退化形式可视化、退化几何参数测量、照片和视频测量，对土工袋式工程的结构和功能状态进行了分析，并将现场获取的数据与技术设计文件中的数据或类似工程中的数据进行了比较。水文数据分析显示，过去20年间研究区域的洪水频率较高。在设计正规化和岸防工程时，考虑了计算和验证率。

1、研究区上游段河岸防工程性能
研究区上游段通过内收管进行渭河次穿越的水工施工，并用混凝土板保护河岸。2004年至2012年间，渭河发生了一系列重大洪水，部分或全部破坏了部分路段的防御设施。2012年开展的技术专业知识强调了由于洪水时水的作用以及缺乏维护工程，河岸保护退化的状态。2015年，通过使用土工袋修复了岸防。土工袋垫层由长1.50米、宽0.80米、高30—40厘米的矩形土工织物构成，并填充道碴。现场分析和数据处理表明，岸防在2016年和2018年的洪水作用下表现良好，未表现出明显的退化。然而，与水接触的少量土工袋因冲积层分解而退化，表现为长度3.0—8.0厘米的破裂，但没有出现垂直和水平移动。

2、研究区下游段河岸防工程性能
研究区下游防御工程旨在确保地下集水区的最佳功能。河床被移至左岸，通过底部阈值提高水位，以确保水的捕获条件。2017年进行的后续工程仅使用土工袋进行。该研究在2015年至2019年期间进行，现场分析每隔3—5个月或在洪水过后进行一次。结果显示，由土工袋制成的工程表现因位置、完工方式和填料质量而异。在2016年洪水期间，土工袋所构成的截流交叉被破坏，导致主要河流移向右岸。

土工袋在水流作用下发生移位。在偏转河床上设置并使用土工袋形成的底部阈值具有提高水位的作用。底部阈值由2—4排垂直排列的土工袋组成，高度在0.60至1.60米之间。水动力作用导致的底部阈值退化表现为沿河床的水平和垂直移动。部分破坏的土工袋被冲至下游或阈值底部，导致底部阈值降低。

现场分析表明，土工袋通过破碎和排空填充材料而完全降解。部分空置的土工袋从下游位置移动，改变了排水位置。土工袋护岸与旧混凝土板护岸之间的距离可变。有限数量的护岸土工袋因洪水作用而破裂。现场分析表明，一些土工袋因绵羊和山羊群通过河岸区域而局部破裂和撕裂。对摩尔多瓦河下游的研究表明，基岩地基中的弱粘性岩石存在决定了刚性型正规化和防御工程的稳定性损失。高频洪水和大量冲积物搬运对工程退化有显著影响。

研究结果显示，土工袋在水的作用下表现出不同的行为，取决于其位置（河岸或河床）、施工方式和填料质量。

弹性河岸的整治和防护工程在可蚀河床上表现良好，在垂直和水平沉降与运动中表现出色。土工袋工程不会因混凝土和金属的影响而破坏环境。河床的形态变化意味着在设计有关水文数据和力学特性的工程时，需要调整计算参数。土工袋的生态行为显著：其防护措施允许细粒冲积层沉积在垫层上，从而形成适合水生动植物生长的区域。