毛广富
(黑龙江省水利冲填工程处,哈尔滨150027)
中华人民共和国成立以来,我国江河已经进行了大量河道整治工程。例如,黄河下游共修建控导、护岸工程170 处;长江荆江段进行了系统裁弯;淮河下游整治入江水道后,泄洪能力有所增加,淮河从1965年开始,已先后新开或扩建了漳卫新河、子牙新河、潮白新河、独流减河、永定新河等排洪河道。使海河水系的设计泄洪入海能力相当于中华人民共和国成立初期的10 倍。
主要包括3个方面:
1)在裁弯和修建治导工程时,需要研究是否会给上、下游河段和河岸带来不利影响。
2)靠扩宽挖深河道槽以提高泄洪能力的工程量很大,施工困难。
3)新建宽浅式新河道,占地较多,并容易产生芦苇丛生或泥沙淤积等问题,使泄洪能力降低[1]。
平原河道按其河段平面形态特征和演变特征不同,可分为蜿蜒型河段、游荡型河段、分汊型河段和顺直型河段4 大类。
蜿蜒型河段是冲积平原河流最常见的一种河型,这种河型在国内外分布十分广泛,例如我国海河流域的南运河、淮河流域的汝河下游,江汉下游和长江中游的荆江河段等,都是典型的蜿蜒型河道[2]。
蜿蜒型河段对于行洪、航运、引水等都是不利的。其整治措施根据河道形式可分为2 大类:
1)稳定现状,防止河段形式向不利的方向发展。当河湾发展至适度弯曲的河段时,对弯道凹岸加以保护,以防止弯道的继续发展和恶化[3]。
2)改变现状,使河段形式朝有利的方向发展。因势利导。通过裁弯工程将迂回曲折的河道改变为有适度弯曲度得连续河湾,再将河势稳定下来,获得防洪、通航和满足沿河国民经济建设需要的综合效益。
人工裁弯取直,可以运用河道发展的自然规律,掌握主动权,只要事先详细规划设计,周密研究,安排好工程措施,就能从根本上改善蜿蜒型河道的河势。
裁弯工程设计内容包含以下内容:引河设计;引河开挖施工设计;新河控制工程、新河护岸工程和上下游河势控制工程的设计[4]。
3.1.1 引河设计基本要求
引河设计是裁弯工程成败的关键,必须十分谨慎。其基本要求是:
1)引河能顺利冲开,并满足枯水通航的要求。
2)引河与拟裁弯道的上下游河段形成比较平顺而又顺乎自然发展趋势的河势。
3)裁弯工程量小。
3.1.2 引河形式
引河的形式一般有内裁和外裁两种:
1)外裁进口宜选在上游弯道定点的稍上方,以利于平顺引取弯道上段下来的水流。引河出口宜布置在下游弯道定点的稍下方,使水流出引河后,能与下游平顺衔接。外裁因引河线路较长,增加比降不多,不利于引河的冲深扩宽,同时上下游衔接很难平顺,除特殊情况外,一般不采用[5]。
2)内裁一般在弯颈处,因引河线路短,容易冲开,且进口位于上游弯道凹岸的稍下方,出口位于下游弯道凹岸的上方,进口迎流,出口平顺,满足正面进水侧面排沙的原则。在平面上,引河也多为一平顺弯道,冲刷下来的泥沙亦可借助下游弯道环流及时输往下段,因此被普遍采用[6-7]。
引河过流后,尤其在初期阶段,由于水面比降明显大于原河道,加之多引入含沙量较低的表层水流,水流挟沙能力很大,引河在被冲深的同时,两岸不断崩塌扩宽,其崩退速率远大于原河道河湾的崩岸。为了防止引河继续回弯,进而形成河环,当河岸坍塌到设计新河岸线附近时,就应该及时进行护岸。
但由于引河在冲刷过程中,上段先受冲刷后退,而后逐渐向下游发展,所以在护岸设计时,可采用预防石的办法,即事先准备足石料,待岸线崩迟到预防石处时,自行坍塌,形成抛石护岸。护岸工程的布设位置应该在裁弯工程规划设计中统一考虑,并在相应地点备好物料,以免被动[8-9]。
游荡型河段在我国许多河流流域都有一定的分布,其中以黄河下游孟津至高村河段最为典型。该河段河道宽浅,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。
根据多年治理黄河经验,游荡型河段宜整治成比较窄深归顺,依托岸滩工程形成连续弯曲的河道,这样的河势较为稳定,有利于防洪、取水、航运等国民经济各部门的发展。
由于泥沙问题是黄河游荡型河段难治的症结所在,要彻底治理好游荡型河段,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”的方式控制洪水,采用“拦、排、放、调、挖”的方式处理和利用泥沙。
分汊型河段由于流量分散,往往水深较浅,不利于航运。并且汊道往往处在发展和淹没的变化过程中,也影响河岸的稳定。
当汊道分流对沿岸国民经济各部门都有利,河势也比较稳定时,可采用护岸及鱼嘴工程将汊道进、出口和江心洲固定下来。
洲头、洲尾鱼嘴是在江心洲首部和尾部修建的分水堤,其目的是为了保证汊道进、出口具有较好的水流条件和河床形式,以控制其在各级水位时能具有相对稳定的分流分沙比。
四川都江堰引水工程,江心垒砌的分水鱼嘴起到了在外江、内江之间分配流量的作用,而且保证内江引水为弯道的凹岸,使更多的泥沙排向外江,达到正面引水,侧面排沙的目的。
综上所述,在河道整治的过程中,针对不同的形式,要采用相应的技术手段。其目的是为了防洪、取水、航运等,从而使河流可以更好的为人们服务。
[1]孙丽娜,刘晓敏,陈星. 河道整治存在问题与解决方法研究[J]. 安徽农业科学,2011(10):6043 -6044.
[2]浦德明,何刚强. 城市河道整治与生态环境城市建设[J].江苏水利,2003(05):33 -35.
[3]范红社. 城市河道整治中生态型护坡结构探讨[J]. 山西水利,2005(04):50 -51.
[4]季永兴,何刚强. 城市河道整治与生态城市建设[J]. 水土保持研究,2004,11(03):245 -247.
[5]孙丽娜,刘晓敏,陈星. 河道整治存在问题与解决方法研究[J]. 安徽农业科学,2011(10):6043 -6044.
[6]吴芳. 城市河道整治刍议[J]. 江苏水利,2008(03):16,18.
[7]张晓兰.我国中小河流治理存在的问题及对策[J]. 水利发展研究,2005(01):68 -70.
[8]浦德明,何刚强. 城市河道整治与生态城市建设[J]. 江苏水利,2003(05):33 -36.
[9]郑杰. 适应多功能的城市河道整治[J]. 中国农村水利水电,2009(11):34 -36.