第一章 引言

随着我国水利工程向流域治理、水资源调配等领域深入推进，汛期河道截流施工因能缩短工程总工期、适配流域水文节律，成为众多水利项目的关键环节。平抛垫底料在截流中承担着平整河床、分散水流冲击力、为后续截流戗堤施工奠定基础的核心作用，其稳定性直接决定截流工程的成败。然而，汛期河道面临高流速、大流量、水位波动剧烈的复杂水文条件，水流对垫底料的冲刷力显著增强，易引发垫底料流失，不仅造成材料损耗、增加施工成本，还可能因垫底层厚度不足、平整度下降，导致截流戗堤抗冲能力减弱，甚至引发截流失败。在此背景下，研究汛期平抛垫底料的流失规律并制定有效防控措施，对保障截流施工安全、提升水利工程建设效率具有重要现实意义。

第二章 汛期河道平抛垫底料流失的影响因素与作用机制

2.1 汛期水文参数（流速、水位、含沙量）对垫底料流失的影响

汛期河道的流速、水位、含沙量等水文参数，通过改变水流对垫底料的作用力，直接影响流失程度。流速是核心影响因素，当水流速超过垫底料的临界抗冲流速时，水流剪切力会破坏垫底料颗粒间的受力平衡，导致细颗粒被裹挟带走，且流速越大，冲刷范围越广、流失量越多；高水位会增加水流对河床的压强，强化水流对垫底料的渗透冲刷作用，尤其在河床起伏区域，易形成局部涡流，加剧垫底料掏刷流失。含沙量则通过改变水流黏性影响冲刷效果，高含沙量水流黏性大，对垫底料的拖拽力增强，会加速粗颗粒垫底料的位移，而低含沙量水流则更易直接冲刷细颗粒，形成差异化的流失特征^[1]。

2.2 垫底料自身特性（粒径级配、密度、抗冲性）与流失的关联

垫底料自身特性从材料本质层面决定其抗流失能力，与流失程度紧密关联。粒径级配方面，均匀细颗粒垫底料因颗粒间咬合作用弱，易被水流整体冲刷流失；而级配合理的垫底料（含粗、中、细颗粒）可通过颗粒间填充、嵌锁，形成稳定结构，减少流失；若粗颗粒占比过高，颗粒间空隙大，水流易穿透空隙带走细颗粒，引发“管涌”式流失。密度上，密度小的轻质垫底料（如轻质骨料）在高流速水流中易悬浮，流失风险显著高于高密度石料；抗冲性则直接反映垫底料耐受水流冲刷的能力，抗冲性强的材料（如经风化处理的硬质岩石）表面硬度高、耐磨性好，能有效抵御水流磨损，降低流失概率。

2.3 施工参数（平抛厚度、范围、时机）对垫底料稳定性的作用

施工参数通过改变垫底料在河道中的铺设状态，影响其整体稳定性与抗流失能力。平抛厚度不足时，垫底层难以形成足够的自重抵抗水流冲刷，易被水流直接掀开或掏刷；厚度过大则可能因颗粒间自重差异导致分层，表层细颗粒仍易流失，且增加材料浪费与施工难度。平抛范围若未覆盖截流戗堤基础及周边易冲刷区域，会使未覆盖区域河床裸露，水流易在此形成集中冲刷，进而侵蚀相邻垫底料边缘，引发整体失稳。施工时机选择尤为关键，若在汛期洪峰过境、流速峰值时段平抛，水流对刚铺设的松散垫底料冲刷力极强，易导致铺设后立即流失；而在洪峰间隙、流速相对平缓时段施工，可大幅提升垫底料铺设后的初始稳定性，减少流失。

第三章 平抛垫底料流失规律分析与防控措施设计

3.1 基于水文-材料耦合的垫底料流失量计算与规律推导

基于水文-材料耦合的分析思路，先构建流失量计算模型，将流速、水位等水文参数与垫底料粒径、密度等材料参数作为核心变量，引入临界抗冲流速公式与水流剪切力计算模型，量化不同参数组合下的单位面积流失量。通过室内水槽试验模拟不同水文-材料工况，采集流失量数据，校准模型参数；结合现场监测，获取汛期实际施工中的水文数据与垫底料流失反馈，验证模型准确性。在此基础上推导流失规律：当流速低于临界值时，流失量随流速增长缓慢；超过临界值后，流失量呈指数级上升；相同水文条件下，粒径越小、密度越低，流失量增长速率越快；且流失过程呈现“先细颗粒流失、后粗颗粒位移”的阶段性特征，为防控措施设计提供数据支撑^[2]。

3.2 针对高流速环境的垫底料平抛工艺优化措施

针对高流速环境，从平抛工艺优化入手提升垫底料稳定性。优化平抛设备，采用大功率、高精度抛投船，配备实时流速监测仪与自动调节系统，根据水流速动态调整抛投力度与角度，流速增大时加大抛投初速度，确保垫底料能穿透水流表层，精准落在设计区域，减少抛投过程中的漂移流失^[3]。改进抛投方式，采用“分层平抛+错峰叠加”工艺，先抛投粗颗粒垫底料形成底层骨架，利用粗颗粒抗冲性抵御水流冲刷，再在其上铺设细颗粒填充空隙；抛投时按“从下游往上游、从中间往两侧”的顺序，避免水流直接冲刷刚铺设的上游或边缘垫底料，同时控制单次抛投量，避免因堆积过厚导致颗粒分层流失。

3.3 基于物理拦截与结构加固的垫底料流失防控技术

基于物理拦截与结构加固的双重思路设计防控技术。物理拦截方面，在平抛区域上下游及两侧设置柔性防护网，选用高强度、耐腐蚀的聚酯纤维网，网孔尺寸根据垫底料最小粒径确定，既能阻挡垫底料颗粒被水流带出，又不影响水流正常过流；在防护网外侧布置临时挡水坎，采用袋装砂石堆砌，进一步削弱水流对垫底料边缘的冲刷力，形成“防护网+挡水坎”的双重拦截体系。结构加固方面，对铺设后的垫底料采用“表层压载+局部锚固”处理，在表层抛投块石或混凝土预制块压载，利用压载物自重增强垫底料整体抗冲性；在易冲刷的边缘区域，采用钢筋石笼锚固，将钢筋石笼嵌入垫底料与河床之间，通过石笼与垫底料的嵌锁作用，防止边缘区域整体失稳流失。

第四章 结语

本文围绕汛期河道截流施工中平抛垫底料的流失规律与防控措施展开研究，系统分析了水文参数、材料特性、施工参数对流失的影响机制，基于水文-材料耦合推导了流失规律，设计了工艺优化与物理拦截、结构加固相结合的防控方案。研究表明，通过精准把控临界抗冲流速、优化平抛工艺、强化防控技术，可有效减少高流速环境下的垫底料流失，提升截流施工稳定性。但研究仍存在局限，如未充分考虑汛期水位骤涨骤落对流失的动态影响，且对大粒径垫底料的流失规律研究不足。未来需进一步完善动态流失模型，探索适配极端水文条件的防控技术，为复杂汛期环境下的河道截流施工提供更全面的技术保障。

参考文献

[1]周厚贵.三峡工程截流平抛垫底料流失成因初探[J].施工组织设计,1997(3):9-11.

[2]杨文俊,朱红兵,柏林,孙尔雨.三峡工程大江截流平抛垫底砂砾石料漂移特性研究[J].长江科学院院报,1997,14(4):36-40.

[3]周厚贵.三峡工程截流平抛垫底料流失成因初探[J].葛洲坝水电,1997(4):5-7+15.