1山东平阴县水务局 山东平阴 250400;2 黄河水利委员会建设与管理局 郑州 450003
摘要：根石加固是黄河下游河道整治工程防止险情发生的重要技术手段，如何探测深埋工程地下的根石，准确掌握工程缺石量，为除险加固提供可靠的参考依据，是一直困扰黄河工程管理的技术难题。近年来黄委在根石探测技术方面进行了深入探索和试验，由黄河设计公司物探院研发的3200-XS浅地层剖面探测仪器在河道整治工程根石探测取得了良好的探测效果，本文就根石探测新仪器的工作原理、推广应用和经济效益进行了客观分析和评价。
关键词：根石 河道整治 探测新技术 推广应用 黄河
1.黄河河道整治工程概况
河道整治工程是黄河防洪工程的重要组成部分，包括险工和控导和护岸工程等，均由坝、垛、护岸三种建筑物构成。河道整治工程的主要作用为控导河势、稳定主流、保护堤防安全。黄河中下游计有险工、控导工程456处，坝垛14385座。这些工程绝大部分为传统土石结构坝，工程基础为散抛石，设计根石深度一般不超过8m，远远达不到稳定的冲刷深度（15-18m），受洪水冲刷作用，根石会产生滑塌、走失、坡度变陡，产生工程隐患或造成险情。工程一旦出险，严重时将造成垮坝，直接威胁防洪安全。按照黄委《黄河河道整治工程根石探测管理办法》的规定，每年需要对靠河工程根石进行1-3次不等的探测，每道坝需探测4～6个断面、垛3～4个断面。
2.新技术探测的迫切性
根石探测是确保防洪安全的重要技术基础工作之一。依据根石探测结果制订防洪预案则是保障黄河安全度汛的重要工作之一。
2011～2015年，在水利部科技推广计划项目支持下，采用黄河河道整治工程根石探测新技术，对河南、山东、山西、陕西4省局所属河道整治工程开展了汛前根石探测工作，发现部分工程未达到设计稳定标准（坡比降大于1：1.3，深度大于15m），需要进行应急加固处理，但目前还没有一套完整成熟的应急加固处理方案，急需开展黄河河道整治工程根石探测与应急加固处理方案研究。
3.传统探测手段的局限性
河道整治工程根石探测技术经历了由简单到复杂，由粗陋到精准，由人工到机械再到仪器的发展过程。黄河传统的根石探测方法采用人工锥杆探测，该方法存在着工效低、精度低、不安全等问题，严重影响了探测工作效率。本世纪初，为改进探测方法，提高探测效率，黄委基层职工发明了机械探测船只加导杆的探测方法，该方法提高了探测效率，降低了劳动强度，但探测精度仍不高。为全面提高黄河根石探测的精度，黄河设计公司物探院经过多年的研究和改进，研制成功了3200-XS浅地层剖面探测仪器。自2012年至今，该技术在黄河下游连续5年推广，大大提高了黄河根石探测的工效，取得了较好的经济效益和社会效益。
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4.浅地层剖面探测仪器探测技术原理
4.1 浅地层剖面仪器工作原理
水下根石探测采用浅地层剖面仪，该仪器由甲板单元和水下单元（拖鱼）两部分组成（见图）。拖鱼与一条电缆连接悬在水中，它装有宽频带发射阵列和接收阵列。发射阵列发射一定频段范围内的调频脉冲，脉冲信号遇到不同波阻抗界面产生反射脉冲，反射脉冲信号被拖鱼内的接收阵列接收并放大，由电缆送至船上单元的数控放大器放大，再由Ａ/Ｄ转换器采样转换为反射波的数字信号，然后送到DSP板做相关处理，最后把信号送到工作站完成显示和存储及数据处理。
4.2 探测方法
水下根石探测采用“黄河河道整治工程根石探测技术研究与应用”的科研成果进行根石探测，该成果已于2009年1月通过水利部组织的科技鉴定，经鉴定该研究成果总体达到国际先进水平，其中在小尺度精细化根石探测等关键技术的综合集成方面达到国际领先水平。
测线放好后，在陆地上插上花杆，探测设备在水中沿着断面方向进行探测，探测数据经处理后绘制根石断面图或在坝垛附近水域随测量定位给出坝垛根石等深线图，按需要截取不同的根石断面图。由于河水、沉积泥砂、根石界面之间存在着很大的波阻抗差异，当声波入射到水与沉积泥砂界面及沉积泥砂及根石界面时，会发生反射，仪器记录来自不同波阻抗界面反射信号，同时将GPS定位系统测量的三维坐标记录到采集的信号中，对信号进行识别、处理得到水下根石的分布信息，把探测到的根石分布信息输入到黄河河道整治工程根石探测管理系统中，对根石进行网络动态实时管理。
浅地层剖面仪工作原理
5.根石探测新技术探测效益分析
黄委自2012年利用浅地层剖面仪器开展根石探测以来，在黄河下游取得了良好的经济效益好社会效益，受到基层黄河职工的广泛好评。该技术不仅大大提高了探测精度，节约了探测时间，而且大大降低了劳动强度和探测成本，提高了操作的安全性。一是降低了探测的经济成本。以往利用人工探测除了支付雇佣民工的劳务费而且还要支付船只租赁费，探测坝岸的花费时间也只有每天2至3道坝，而采用新技术探测后不仅费用降低，而且探测工效提高到每天15道坝以上；二是采用新数据计算平台，大大提高了内业资料的整理和汇总时效，及时向上级领导反映根石缺损状况，为领导决策根石加固和工程抢险赢得了时间。
6.结语
河道整治工程根石探测新技术是目前计算黄河防洪工程根石缺量的主要技术手段。该技术自从推广以来，节约了大量的人力和财力，探测精度得到极大提高，为每年黄河防洪工程抛根加固提供了可靠的技术支撑，大大提高了河道整治工程探测的经济效益和社会效益。但该技术还处在着需要改进的空间，随着河道整治工程结构的多样性和复杂性的增加，新技术在参数修订、缺石量计算公式设定等方面也需要进行改进和提高，以适应不断变化的工程结构和探测精度的需求。
参考文献
[1]杜守建,孟昭华,乔玉荣.新时期河道工程管理模式初探[J].山东水利, 2000,(05).
[2]郑万勇. 水利工程管理技术. 西安：西北大学出版社，2002.
论文作者:李玉仲1,张厚玉2
论文发表刊物:《基层建设》2016年19期
论文发表时间:2016/12/6
标签：黄河论文; 河道论文; 工程论文; 剖面论文; 地层论文; 技术论文; 仪器论文; 《基层建设》2016年19期论文;