河道整治技术对洪水调控的影响研究

刘 冬

（安徽省淮河河道管理局，安徽 蚌埠 233000）

洪水是自然灾害中的一种极端天气事件，给人类社会带来了巨大的损失和伤害。为了应对洪水威胁，各国采取了各种措施，其中之一是河道整治技术的应用。河道整治技术是一种综合性的工程手段，旨在通过改善河道的物理结构和水力特性，来减轻洪水带来的影响。本研究旨在深入探讨河道整治技术在洪水调控中的重要性以及其影响因素。随着气候变化的影响，洪水频发和洪水规模扩大的趋势逐渐显现，这使得洪水调控变得尤为紧迫。

1 河道几何形状对洪水调控的影响

河道几何形状在洪水调控中发挥着关键作用。合理的河道几何形状设计可以显著降低洪水的危害，保护人民的生命和财产安全。本文将详细探讨河道几何形状对洪水调控的影响，包括其重要性、改善策略以及与洪水威胁的关系。

1.1 河道几何形状的重要性

河道的几何形状是影响水文特性的重要因素，包括宽度、深度、横截面形状和长宽比等。这些要素直接影响水流的速度、涌浪的高度以及洪水的传播速度。合理设计和维护河道的几何形状能够调控水流，减缓洪水传播速度，降低涌浪高度，从而提高河道的稳定性和防洪能力。因此，对河道几何形状的科学管理和调整是水利工程和洪水防治的关键策略之一。

1.1.1 河道宽度和深度

河道的宽度和深度决定了其携带水流的能力。较宽和较深的河道通常能够容纳更多的水流，从而减少了洪水的涌浪高度和危害范围。然而，过于宽阔的河道可能会导致水流分散，而过于深的河道则可能导致水流速度过快，增加了侧向侵蚀的风险。

1.1.2 河道横截面形状

河道的横截面形状对洪水传播速度和水深分布也有着显著影响。一些流线型的横截面形状能够减小水流的阻力，降低洪水峰值，减轻洪水影响。[1]而不规则或阻碍型的横截面形状则可能导致水流速度增加，从而加剧洪水的危害。

1.1.3 长宽比

河道的长宽比（河道的长度与宽度之比）也对洪水调控至关重要。较大的长宽比通常有助于水流的缓慢传播，降低洪水峰值，减少了洪水的危害。然而，过小的长宽比可能导致水流速度增加，使洪水更加危险。

1.2 河道几何形状的改善策略

为了改善河道的几何形状以提高洪水调控能力，工程师和水资源管理者采取了多种策略和措施。

1.2.1 河道疏浚和清淤

疏浚和清淤是常见的河道改善手段，通过移除河道中的沙砾、泥沙和杂物，恢复河道的设计深度，提高了河道的携水能力。这可以减小洪水的水位上升，降低洪水峰值。

1.2.2 河道加宽和深化

在某些情况下，对河道进行加宽和深化是必要的，特别是在高洪水频发地区。这可以增加河道的容水能力，减少洪水危害。然而，加宽和深化河道可能需要大规模的土地征用和工程投入，需要综合考虑环境和社会因素。

1.2.3 河道横截面形状的优化设计

在河道设计中，优化横截面形状以减小水流阻力，降低洪水涌浪高度是一种常见的策略。[2]这可以通过在设计中考虑水流力学原理来实现，例如减小流体摩擦系数，改善横截面形状的流线型等。

1.2.4 长宽比的调整

适度调整河道的长宽比是改善水文特性的有效策略。通过增加河道长度或调整河道的宽度，可以适应不同水流条件和洪水频率，优化水流的分布和速度。这种调整有助于减缓水流，在一定程度上缓解洪水的压力，提高河道的水力特性。

因此，科学合理地调整河道的长宽比是水利工程中重要的设计和管理手段，有助于提升河道的防洪和水资源调控能力。

2 植被覆盖在洪水调控中的作用

植被覆盖在洪水调控中扮演着重要的角色，其生态、水文、土壤保持等多方面的作用不仅有助于减轻洪水的危害，还能提高水资源的可持续管理。本文将详细探讨植被覆盖在洪水调控中的作用，包括其对水文循环的影响、植被覆盖的保持与恢复策略以及植被覆盖对洪水峰值的抑制效果。

2.1 植被覆盖对水文循环的影响

植被覆盖在水文循环中扮演着至关重要的角色，其影响直接涉及洪水的发生和演变。

2.1.1 植被对雨水的拦截和蓄积

植被通过树冠、叶片和根系的拦截作用，能够有效地阻止雨水直接冲击在土壤表面，从而减轻雨滴对土壤的侵蚀作用[3]。此外，植被的根系还具有导水功能，促进雨水渗透到土壤中，增加土壤的水分蓄积，有效地降低了径流的形成率。

2.1.2 植被对蒸发和蒸腾的影响

植被通过蒸发和蒸腾作用释放大量水分到大气中，形成蒸发蒸腾损失。植被的存在降低了土壤中的土壤湿度，减缓了地表径流的形成，有效地延缓了洪水的发生和传播。植被通过这些过程调节了水文循环中水分的分配，对流域水资源的平衡和调控发挥了关键作用。

在结构不变的情况下，植被通过这些机制为水文循环的平衡提供了一定的控制，从而在一定程度上减轻了洪水的风险。这种生态系统服务的效应使得合理保护和管理植被成为水资源可持续利用的重要策略。[4]

2.1.3 植被对土壤稳定性的维护

植被的根系具有固土护坡的作用，能够增强土壤的抗侵蚀性，减少土壤的侵蚀和沉积，维护了水道和河岸的稳定性。这对于减少河道淤积和改善河道水质具有重要意义。

2.2 植被覆盖的保持与恢复策略

为了最大限度地发挥植被覆盖在洪水调控中的作用，采取一系列措施来保持和恢复植被覆盖至关重要。

2.2.1 森林保护和恢复

森林作为植被覆盖的主要组成部分，具有出色的水文调控功能，包括树冠的拦截作用、根系的导水功能等。因此，保护现有的森林资源和进行森林恢复是维持水文平衡的重要策略之一。这可以通过设立自然保护区、实施可持续的林业管理和进行人工植树等方式来实现。

2.2.2 水土保持工程

水土保持工程是一项综合性的工程，旨在减少水土流失，维护土壤的稳定性，提高植被覆盖率。这包括植被覆盖的种植，通过人工手段在裸露的土地上进行植被的引入，减缓雨水冲刷，促进土壤结构的稳定。此外，坡地治理和河道植被带的建设也是重要手段，可以有效减少坡地和河岸的侵蚀，维护地表的稳定性。

2.2.3 生态恢复项目

生态恢复项目涉及湿地修复、河道生态修复、湖泊湿地恢复等措施。通过这些项目，可以重建受损的生态系统，提高植被覆盖和生物多样性，进一步改善洪水调控效果。湿地的建设和修复不仅有助于吸收雨水、减缓洪峰，还提供了丰富的生态服务，为当地生态环境的改善做出贡献。

这些保持和恢复植被覆盖的策略在实践中相互结合，形成综合性的生态工程，为水文循环的平衡和洪水防控提供了有力支持。通过这些努力，可以更好地保障地区水资源的可持续利用，减轻洪灾的风险。

3 河道侧壁稳定性的改善与洪水防治

3.1 稳定性的重要性

河道侧壁稳定性是指河道侧壁对抗侵蚀、坍塌和崩塌的能力，对于洪水防治具有至关重要的作用。

3.1.1 防止侵蚀

河道侧壁的侵蚀是洪水常见的影响之一。不稳定的侧壁容易受到水流冲刷，导致河道扩宽，增加洪水威胁。稳定的侧壁可以有效减少侵蚀，提高河道的抗洪能力。

3.1.2 减少坍塌和崩塌

洪水发生时，水流的冲击力可能导致侧壁坍塌或崩塌，进一步扩大洪水危害。稳定的侧壁可减少这种风险，维护河道的通畅性，确保水流受阻的情况最小化。

3.1.3 维护水体生态系统

稳定的河道侧壁有助于维护水体生态系统的健康。它提供了栖息地，为水生生物提供了保护和繁衍的场所。这对于生态平衡和水生生物的多样性至关重要。

3.2 改善策略的多样性

改善河道侧壁稳定性的策略具有多样性，需要根据具体情况采取不同的方法。

3.2.1 护坡结构的建设

在需要加强河道侧壁稳定性的地区，可以考虑建设护坡结构，如石头护坡、混凝土护坡、树木护坡等。这些结构能够有效地减少侧壁的侵蚀和坍塌，提高其抗洪能力。

3.2.2 植被的保护和恢复

植被具有固土护坡的作用，通过根系的固定作用，可以有效减少侧壁的侵蚀和坍塌。因此，保护和恢复河道侧的植被是重要的策略之一。这可以通过植树造林、草地恢复等方式来实现。

3.2.3 河道侧壁的加固

对于已经存在侵蚀和坍塌问题的河道侧壁，可以考虑进行加固工程，如岩石垒石、混凝土加固等。这有助于恢复侧壁的稳定性，降低进一步崩塌的风险。

3.2.4 河岸生态修复

生态修复项目可以通过植被种植、根系修复和土壤改良等方式，维护侧壁的稳定性，并提供生态服务。这不仅有助于洪水防治，还促进了当地生态环境的健康。

通过综合采用上述策略，可以有效改善河道侧壁的稳定性，为洪水防治提供全面支持，实现河道生态与防洪功能的有机结合。

4 流量控制策略的实施与洪水调控效果

流量控制策略是洪水调控的关键组成部分，它涉及了流量的管理、控制和调节，旨在降低洪水的危害和维护水资源的可持续利用。[5]本文将详细探讨流量控制策略的实施以及这些策略对洪水调控效果的影响，包括流量控制的重要性、实施策略的多样性以及流量控制对洪水防治的贡献。

4.1 流量控制的重要性

流量控制是洪水调控的重要手段之一，它对于减少洪水的危害和保护下游地区的生命和财产安全具有关键性作用。

4.1.1 减小洪水峰值流量

流量控制可以通过减小洪水峰值流量，降低洪水的水位和流速，从而减轻了洪水对沿岸地区的冲击。

4.1.2 延缓洪水峰值到达时间

通过合理的流量控制策略，可以延缓洪水峰值到达时间，为居民和相关当局提供更多的时间来采取应急措施和洪水预警。

4.1.3 维护河道生态系统

流量控制也有助于维护河道生态系统的健康，保持水体生态平衡。

4.2 实施策略的多样性

流量控制策略的实施涵盖了多种方法和手段，需要根据不同的水文条件和地理特点采取不同的措施。

4.2.1 水库和调蓄池的建设

水库和调蓄池的建设是流量控制的重要手段之一。它们可以在洪水期间储存大量的水量，减小洪水峰值流量，并在需要时逐渐释放水量，以降低洪水的危害。

4.2.2 河道疏浚和河床管理

定期疏浚和管理河道的河床，可以提高河道的水容量，降低洪水水位，并改善河道的通畅性。

4.2.3 河岸退耕还林还草

通过河岸退耕还林还草等生态工程措施，可以减少土壤侵蚀和坡地流量，从而降低了洪水的危害。

4.2.4 城市雨水管理

在城市地区，采用雨水收集和管理系统可以控制雨水径流，减小城市洪水的发生频率和危害程度。

4.3 流量控制对洪水防治的贡献

流量控制的实施对洪水调控效果产生了积极的影响。通过水库、调蓄池和河道管理等措施，可以有效减小洪水峰值流量，降低洪水的水位和流速，减轻洪水危害。

5 结语

河道几何形状、植被覆盖、河道侧壁稳定性和流量控制策略都在洪水调控中发挥着重要的作用。合理的河道几何形状设计可以降低洪水危害，植被覆盖通过拦截雨水、维护水文平衡和提供栖息地，有助于洪水调控和生态保护。同时，稳定的河道侧壁减少了侵蚀和坍塌，流量控制策略通过减小洪水峰值流量和延缓洪水到达时间，提高了洪水调控的效果。这些措施不仅有助于减轻洪水对社会安全和生态平衡的威胁，还促进了水资源的可持续管理。