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河道整治措施

2011-7-6

在地球上天然河流中,不同类型的河段,具有不同的河道形态和演变特性,因此,河道整治措施及其工程布局也有所不同。下面就平原河道常见的四种河型情况分别介绍如下。
一、蜿蜒型河段整治
蜿蜒型河段形态蜿蜒曲折。由于弯道环流作用和横向输沙不平衡的影响,弯道凹岸不断冲刷崩退,凸岸则相应发生淤长,河湾在平面上不断发生位移,蜿蜒曲折的程度不断加剧,待发展至一定程度便会发生撇弯、切滩或自然裁弯。
就防洪而言,弯道水流所遇到的阻力比同样长度的顺直河段要大,这势必抬高弯道上游河段的水位,对渲泄洪水不利。此外,曲率半径过小的弯道,汛期水流很不平顺,往往形成大溜顶冲凹岸的惊险局面,危及堤岸安全,从而增加防汛抢险的困难。
从航运来讲,河流过于弯曲,航程增大,运输成本增大。此外,蜿蜒型河段对于港埠码头、引水工程等都存在一些不利影响。为了消除这些不利影响,有必要对其进行整治。
蜿蜒型河段的整治措施,根据河段形势可分为两大类:一为稳定现状,防止其向不利的方向发展;一为改变现状,使其朝有利的方向发展。
稳定现状措施:当河湾发展至适度弯曲的河段时,对弯道凹岸及时加以保护,以防止弯道继续恶化。只要弯道的凹岸稳定了,过渡段也可随之稳定。   
改变现状措施:即因势利导,通过人工裁弯工程将迂回曲折的河道改变为有适度弯曲的连续河湾,将河势稳定下来。有关人工裁弯工程设计的内容,将在后面专门介绍。
二、游荡型河段整治
游荡型河段在我国以黄河下游孟津至高村河段最为典型。该河段由于河道宽浅,两岸缺乏控制工程,河床组成物质松散,洪水暴涨陡落,泥沙淤积严重,洲滩密布,汊道众多,主流摆动频繁,且摆幅较大,摆动范围平均3~4km,最大达7km。
黄河下游游荡型河段河势急剧变化,所造成的主要问题是:
(1) 河势突变,常出现“横河”、“斜河”,大溜直接顶冲堤岸,危及黄河大堤安全。
(2) 滩区滚河,主流直冲平工堤段,若抢守不及,就会造成大堤决口。
(3) 河势变化,造成滩地剧烈坍塌,此冲彼淤。
(4) 沿河工农业引水困难,航运事业难以发展。
黄 河下游河道整治工程主要由险工和控导工程两部分组成。在经常临水的危险堤段,为防止水流淘刷堤防,依托大堤修建的丁坝、坝垛、护岸工程叫险工。为了保护滩 岸,控导有利河势,稳定中水河槽,在滩岸上修建的丁坝、坝垛和护岸工程称为控导护滩工程,简称控导工程。险工和控导工程,相互配合,共同起到控导河势、固 定险工位置、保护堤岸的作用(图6-4)。
黄河下游自19世纪末以来,修建了大量险工和控导工程,这些工程发挥了控导河势,缩小主流游荡范围,减少“横河”、“斜河”发生的机遇等作用,大大减轻了冲决大堤的危险。
黄 河下游游荡型河段,河道洪、枯流量悬殊,河床因主流摆动而形成宽滩窄槽,为了安全行洪,必须留有足够的过洪断面,所以堤距一般较大;为了控制主流的变迁, 稳定主槽,则必须在滩区岸线修筑必要的控导河势工程,且不能影响正常行洪。前者可以说是洪水整治措施,后者则属中水整治范畴。
黄河下游游荡型河段 的整治原则是:以防洪为主,在确保大堤安全的前提下,兼顾护滩、护村,以及引水和航运的要求;稳定中水河槽,控导主流,以利于排洪排沙入海。工程措施主要 是:“以坝护湾,以湾导溜”。控导工程以短丁坝(或坝垛、护岸)、小间距为主,护岸工程结构采用缓坡型式,建筑材料以土、石、柳枝及土工织物为主,就地取 材,且便于抢险加固。
最后有必要指出的是,游荡型河段的问题结症是泥沙。根据多年治黄经验,要彻底治理好黄河下游游荡型河段,应坚持标本兼治、综 合治理的方针,即采取“上拦下排,两岸分滞”控制洪水,“拦、排、放、调、挖”处理和利用泥沙。“上拦”主要靠中上游干流控制性骨干工程和水土保持工程拦 截洪水和泥沙。“下排”就是通过河道整治和各类河防工程的建设,将进入下游的洪水和泥沙,利用现行河道尽可能多地输送入海。“调”是利用修建在黄河中游的 水库,拦截粗沙,排泄细沙,并针对黄河水沙异源的特点,调水调沙以增大下游的输沙能力,减少河床泥沙淤积。“放”、“挖”主要是通过放淤和挖河措施,在下 游两岸处理和利用一部分泥沙,例如引洪淤灌、淤临淤背等,不仅减少了河道的泥沙,而且促进了农业生产,加固了堤防,变害为利,使黄河下游逐步形成“相对地 下河”。只有走“多管齐下、综合治理”的道路,才有望从根本上改善和治理黄河下游游荡型河段。
三、分汊型河段整治
分汊型河段的整治措施主要有:汊道的固定、改善与堵塞。其中汊道的固定与改善,目的在于调整水流,维持与创造有利河势,从而对防洪有利。而汊道的堵塞(塞支强干),往往是从汊道通航要求考虑,有意淤废或堵死一汊,常见的工程措施是修建锁坝。值得指出的是,从河道泄洪讲,特别是大江大河,堵塞汊道需慎之又慎。这里就汊道的固定与改善措施简述如下。
1.汊道的固定
固定或稳定汊道的工程措施如图6-5所示。主要是在上游节点处、汊道入口处以及江心洲首尾修建整治建筑物。节点控导及稳定汊道常采用的工程措施是平顺护岸。
江 心洲首、尾部位的工程措施,通常是分别修建上、下分水堤。其中上分水堤又名鱼嘴,其前端窄矮、浸入水下,顶部沿流程逐渐扩宽增高,与江心洲首部平顺衔接; 下分水堤的外形与上分水堤恰好相反,其平面上的宽度沿流程逐渐收缩,上游部分与江心洲尾部平顺衔接。上、下分水堤的作用,分别是为了保证汊道进口和出口具 有较好的水流条件和河床形式,以使汊道在各级水位时能有相对稳定的分流分沙比,从而固定江心洲和汊道。
2.汊道的改善
改善汊道包括调整水 流与调整河床两方面。前者如修建顺坝或丁坝,后者如疏浚或爆破等。在采取整治措施前,应分析汊道的分流分沙及其演变规律,根据具体情况制定相应工程方案。 例如,为了改善上游河段的情况,可在上游节点修建控导工程,以控制来水来沙条件;为了改变两汊道的分流分沙比,可在汊道入口处修建顺坝或导流坝;为了改善 江心洲尾部的水流流态,可在洲尾修建导流顺坝等等。图6-6为改善汊道工程措施示意图。
四、顺直型河段整治
顺直型河段,由于犬牙交错的边滩不断下移,使得河道处于不稳定状态,对防洪、航运、港埠和引水都不利。那种认为顺直单一河型较稳定,并希望把天然河道整治成顺直河型的做法,其实并不合实际,也难于实现。
顺直型河段的整治原则是,将边滩稳定下来,使其不向下游移动,从而达到稳定整个河段的目的。稳定边滩的工程措施,多采用淹没式丁坝群,坝顶高程均在枯水位以下,且一般为上挑或正挑式,这样有利于坝档落淤,促使边滩淤长。