堤防工程运行对河道岸坡稳定性及周边地下水位的影响评估

引言

堤防工程作为防洪减灾的重要屏障，其稳定运行对保障人民生命财产安全和社会经济发展至关重要。而堤防工程的运行状况与河道岸坡稳定性、周边地下水位密切相关，相关的评估与监测技术是掌握堤防运行状态的关键。同时，在堤防工程中，防渗技术的选择直接影响工程效果，不同防渗方式适用于不同场景。

一、相关理论与技术基础

1.1 堤防工程运行机理及核心参数

在正常的运行状态下，堤防挡水的功能表现在它承担着河道水位与堤后地面水位差形成的水压力并通过堤身传递到地基中，此时堤身内部形成由堤防迎水面朝向背水面方向的渗透水流；防渗功能主要是依靠堤身材料的自身防渗能力和堤身的防渗体（如防渗墙、铺盖）的防渗作用来完成，消除渗透水流过量渗出；堤防稳定功能则是通过堤身土体的抗剪强度及地基的承载力抵抗自重、水压力、渗透力等荷载。这些是堤防运行状态的最核心参数。渗流参数主要表现在两个方面，即堤防渗流量即单位时间内穿过堤身的水量、堤身的渗透坡降即沿渗流方向上每单位长度水头的损失；变形参数主要表现为堤防变形参数，如堤顶沉降反映堤体受压缩程度以及堤防岸侧向位移反映堤岸的滑动；安全监测参数主要包括：堤身浸润线的埋深判断堤防渗水流是否对堤防造成危害、堤脚反滤层是否受到侵蚀判断是否存在渗透变形引起的土体流失。

1.2 河道岸坡稳定性评估技术

土质岸坡稳定性的评价通常是以土体的抗滑力与下滑力的相持平衡为基础的，各种评价方法是有其适用范围的。极限平衡法是把岸坡土体想象成各个土条，通过求取抗滑力矩与滑动力矩的比值，以决定岸坡是否稳定，瑞典条分法适用于均质土坡的大致评估，毕肖普法考虑了土条之间的相互作用，较为精确，适用于非均质岸坡。有限元法和离散元法通过模拟力学模型复现岸坡的受力状态，前者模拟渗流情况下土体的应力应变分布，对潜在滑动面进行识别；后者可以对破碎或散体结构形式的岸坡进行评估，可以对土体颗粒相对运动进行模拟。对岸坡稳定性的评价还会结合实际现场监测结果，如侧向位移通过测斜仪测得不同深度范围的位置，判断其是否存在缓慢滑动现象；不同位置土体内部水压力通过孔隙水压力计进行监测，水压力增大则表明有效应力减小，滑动破坏的可能性加大。

1.3 地下水位监测与动态分析技术

地下水位监测技术要具备空间覆盖率和时间连续性要求。监测手段可采用点式测压管或渗压计定点测读地下水位高程，应用于重点部位细致观测；也可采用分布式光纤传感技术，沿监测剖面部署传感光缆，通过光信号对水位变化反演，适合大范围水位梯度观测。水位监测的时频间隔应满足水位变化特征，洪水期水位变化剧烈，需要降低观测时频间隔至数小时；平水期可适当提高频率间隔至日观测 1 次。变化分析是水文计算常用的分析方法，主要关注的是水位的动态规律和水位变化的影响因素等。如时序分析对水位变化情况，采用水位过程线分析水位日变化、季节性变化等周期变化现象，区分降水和渗流引起的水位变化的影响；空间插值建立等水位曲线图，对离散点形成水位等值线，直观分析堤后地下水位升高影响范围，分析哪些地区因地下水位高产生渍涝。

二、堤防工程运行影响评估现状及技术问题

2.1 当前评估技术应用现状

当前评估以常规监测 + 经验判断为主要模式。在监测环节，多数堤防采用人工巡检与自动化监测结合的方式，人工巡检重点观察堤身裂缝、堤脚冲刷等表观病害，自动化监测通过布设传感器采集渗流、变形数据，但传感器覆盖率较低，多集中在堤防险工段；评估方法上，岸坡稳定性评估常采用简化的极限平衡法，以固定安全系数作为判据；地下水位影响评估多通过对比监测数据与历史同期值，判断水位是否异常。技术应用呈现局部精准、整体粗放的特点。在重要堤防工程中，已试点应用光纤传感等先进监测技术，可实时获取堤身渗流场分布；但多数中小型堤防仍依赖传统方法，如用测压管人工读数监测地下水位，数据时效性较差。评估结果主要用于事后分析，如发生岸坡滑坡后回溯监测数据寻找原因，难以实现事前预警。

2.2 技术层面突出问题

监测技术存在精度与覆盖的矛盾。点式监测精度较高但覆盖范围有限，难以捕捉堤防整体渗流场变化；分布式监测覆盖范围广但易受环境干扰，数据精度下降。部分监测设备适配性不足，如在高含水率堤身中，应变片易因土体膨胀失效；地下水位监测点布设过浅，难以反映深层地下水对堤基的影响。评估方法存在简化与实际的偏差。岸坡稳定性评估常忽略渗流 - 应力耦合作用，将地下水位视为静态参数，未考虑水位波动对岸坡土体强度的动态影响；地下水位评估未结合堤防运行工况，如洪水期未区分正常渗流与异常渗漏导致的水位上升，易误判风险。评估结果缺乏量化标准，如渗流量偏大未明确偏大程度对应的风险等级，难以指导具体防控措施。技术协同存在数据孤岛现象。监测数据分散在不同系统，未实现融合分析；评估结果与工程措施脱节，如未根据地下水位评估结果明确防渗措施的具体参数，导致技术方案缺乏针对性。

三、综合比选建议

3.1 刚性防渗适用场景

刚性防渗以高强度、低渗透为核心优势，适用于对防渗性能要求高且地形稳定的场景。在堤身结构破损严重的区域，刚性防渗可形成连续完整的防渗屏障，阻断渗透水流通道，尤其适合堤后为居民区、工业区的堤防，需严格控制渗漏以避免地基沉降。地质条件方面，刚性防渗适用于地基承载力较高的区域，可避免防渗结构因地基不均匀沉降产生裂缝；在水位差较大的堤防段，刚性防渗能承受较大水压力，抵抗渗透变形。但需注意，刚性防渗施工需开挖或钻孔，对堤身扰动较大，不适用于已出现明显滑坡迹象的岸坡，以免施工引发失稳。

3.2 柔性防渗适用场景

柔性防渗以适应性强、施工简便为特点，适用于地形复杂或需减少堤身扰动的场景。在堤身存在轻微变形的区域，柔性防渗材料可随堤身变形延展，保持防渗完整性，适合土堤等易变形结构；在堤后为农田、湿地的区域，柔性防渗对生态影响较小，且施工时无需大型设备，可减少对周边环境的干扰。地质条件方面，柔性防渗适用于地基存在轻微不均匀沉降的区域，材料柔韧性可适应地基变形；在水位差较小的堤防段，柔性防渗能满足防渗要求，且成本低于刚性防渗。但柔性防渗抗穿刺能力较弱，需避免在堤身存在尖锐石块或杂物的区域使用，施工时需铺设保护层。

结语

堤防工程的安全运行依赖于对运行机理的准确把握、监测技术的有效应用及防渗措施的合理选择。当前技术应用在监测精度、评估方法及技术协同上仍需优化，而刚性防渗与柔性防渗的适用场景划分，为堤防防渗设计提供了清晰指引 —— 刚性防渗适合高风险、高要求且地形稳定的区域，柔性防渗适合变形敏感、生态友好需求的区域。

参考文献

[1] 李 光 . 河 道 岸 坡 加 固 防 护 设 计 及 坡 体 稳 定 性 分 析 [J]. 陕 西 水利 ,2025,(05):141-143.

[2] 蒋宁, 李娟, 万俊, 等. 河道拓宽过程中排涝河道岸坡稳定性变化研究[J].珠江水运 ,2024,(20):49-52.

[3] 范冀哲 . 跨水库桥梁施工技术应用要点研究 [J]. 工程机械与维修 ,2024,(11):142-144.

[4] 周军 , 李志辉 . 道路桥梁施工中挂篮悬浇施工技术分析 [J]. 汽车周刊 ,2024,(10):246-248.