【科技改變世界 - 科普論壇】 打贏抗洪戰爭，究竟有多難？（二）

編者按：

       2020年入汛以來，大氣環游異常，長江流域和黃河上游地區降水偏多，多省發生較大洪水，超過5400萬人次受災，一場人與水的戰爭正在進行。

       那麼，我們面對的究竟是怎樣一個“敵人”？從9月11日開始，本報連載由“科普中國”出品的相關文章。

       （上一期文章就‘正面戰場：漫堤的大水’進行了闡述，請繼續關注本期內容）

官兵在大堤背水側修築用碎石和沙包修築臨時反濾體  圖源：東部戰區微信公众号

特種作戰：滲流的渾水（1）

　　孫子兵法雲，“凡戰者，以正合，以奇勝”。水位攀升造成的漫堤、風浪、崩岸險情從不屑於隱蔽自己，是為“正”；人們修建子堤和及時護岸就能經常打成平手，是為“合”。更大的兇險，來自洪水的“奇招”：滲流。

　　在世界各地，人們普遍使用泥沙和石料堆築河堤，本質上是將無數泥沙顆粒堆積起來，顆粒間充斥著無數微小孔隙，使河堤天然具有滲水性。

       洪水季節，水逐漸滲入泥沙孔隙，在堤內緩緩滲流。時間一久，整個河堤都被滲流浸濕後，大堤背水一側自然會出現滲水。

       如果滲水量小、流速緩慢、水質清澈，意味著沒有堤內泥沙被帶出，大堤內部未發生沖刷破壞，做好排水和監視，準備臨時反濾體即可。

       如果滲水量很大，則說明大堤已經被浸透，機械強度會顯著降低。此時，如果河堤的設計本身不夠合理、具有潛在結構損傷（如蟻穴、裂縫等）、有超重機械在堤頂作業時，就很容易在河堤背水側產生滑坡、脫坡險情。

       好在這類險情與崩岸類似，比較容易發現，及時加固也可以排除險情。

       當滲流逐漸變強，泥沙也會被帶出，清水變成渾水。此時，堤身開始自背水側向迎水側產生空洞，如不及時排除，會很快形成貫通堤身的漏水洞，大堤被衝開只需要很短的時間。

       比渾水滲流更隱蔽、更危險的險情，則是發生在地下的管湧。它不僅與高水位長期浸泡有關，還與河岸的地質條件有關。

       以長江在湖北境內的荊江段為例，江岸的地層由若干強透水層（砂層）和弱透水層（泥層）混雜組成，它是自然演化的結果，但也正是這樣的地質結構，使河水能夠在地下通過透水層向堤後滲透，直接造成了管湧風險。

還記得中學物理書上的U形管嗎？連通U形管兩端的水面，總是趨向於達到一樣的高度。只要大堤外的水體保持高位，地下又存在較強的透水層時，就相當於構成了一個巨型的“U形管”，洪水就一定會有從地下透水層向上湧出的趨勢。

       而覆蓋在砂層上的泥土，就像阻擋兩側水位變平的那個閘門，壓制著水流從地下湧出。當這種壓制一旦被衝破，管湧會和漏水洞一樣首先流出清水，逐漸變成渾水，進而掏空地下泥沙，使大堤失去支撐而垮塌。

       可以說，管湧是一種因河堤而生，以毀滅河堤而終的專屬現象。它們往往會成群出現，造成大段河堤變形、沉陷、垮塌，在很短的時間內引發決口，是最兇險的一種險情，堪稱“大堤殺手”。

（未完待續）

網絡編輯：爾雨林

審核校對：肖黎