平原河流的整治措施

三、平原河流的整治措施

平原河流按其平面形态和演变特性的不同可分为顺直型河段、蜿蜒型河段、游荡型河段和分汊型河段四大类型,如图7-3所示。

图示

图7-3 河段常见类型示意图

对于不同类型河段的治理,应从分析本河段具体特性入手,制定出切合河段实际情况的规划方案和工程设计方案。

1.蜿蜒型河段

蜿蜒型河段一般出现在河流的中下游,多位于流量变幅小、中水期较长、河床组成均为可冲刷的土壤的河谷中。我国比较典型的蜿蜒型河段如长江中游的荆江河段、淮河流域的汝河下游、颍河下游和海河流域的南运河等,如图7-4所示。

图示

图7-4 蜿蜒型河段示例图

弯曲河段的弯道凹岸由于受到水流的冲刷,产生的泥沙在凸岸淤积,在纵向输沙基本平衡的状态下,凹岸不断冲刷,凸岸不断淤积,其弯曲程度亦不断加剧,对防洪、航运、引水等各方面都是不利的,应及时加以治理。当河湾发展至适度弯曲的河段时,应对弯道凹岸加以保护,以防止弯道的继续发展和恶化,具体的措施可在凹岸使用护岸工程。

对弯曲程度过大的蜿蜒型河段,可采用人工裁弯的方法,改变其弯曲程度,使其成为适度弯曲的河段。其方法是在河湾的狭颈处,先开挖一较小断面的引河,利用水流本身的能量使引河逐渐冲刷发展,老河自行淤废,从而达到新河通过全部流量。

人工裁弯规划设计的主要内容包括:引河定线、断面设计和护岸工程。引河在设计时,既要保证顺利冲开并满足枯水通航的要求,又要河道平顺且顺乎自然发展趋势,工程量小。衡量人工裁弯可行性的重要指标是裁弯比,根据经验一般控制在3~7之间。裁弯方式有内裁和外裁两种(图7-5),外裁因引河进出口很难与上,下游平顺衔接,且线路较长,较少采用;内裁除因线路较短外,一般在狭颈处容易冲开,对上下游影响也较小,满足正面进水侧面排沙的原则,故多采用。引河断面的设计,要保证引河能及时冲开,考虑施工条件,力求土方开挖量最小。一般设计成梯形,边坡系数按土壤性质、开挖深度和地下水等情况确定,可选为1∶2~1∶3;断面大小可设计成最终断面的1/5~1/15或原河道断面的1/20。引河崩塌到设计新河岸线附近时,就应及时护岸,可采用预防石的办法,即事先备足石料,待岸线崩退到预防石处时,自行坍塌,形成抛石护岸。

图示

图7-5 裁弯取直方式

1—内裁;2—外裁

2.游荡型河段

游荡型河段在我国多分布在华北及西北地区河流的中下游,如黄河下游孟津至高村河段、永定河下游卢沟桥至梁各庄河段等。其主要特点是河道宽浅,滩槽高差较小,洲滩密布,网状河道交织,而且演变特点复杂,河床组成物质松散,泥沙淤积严重,主流摆动不定。游荡型河段如图7-6所示。

图示

图7-6 游荡型河段示意图(https://www.daowen.com)

(a)黄河花园口;(b)汉江白家湾

对于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,兼顾引水和航运。采用“以弯导流,以坝护湾”的形式,控制好游荡型河段的河势。在工程布置时,对于河道宽阔、主流横向摆动较大、流向变化剧烈的河段,以坝为主,以垛为辅;对河道狭窄、主流横向摆动不大的河段,则以短坝为主,护坡为辅。由于泥沙问题是游荡型河段难以治理的主要原因,要彻底治理好此种类型河段,应坚持标本兼治、综合处理的方针,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。

3.分汊型河段

分汊型河段一般多出现在河流的中、下游,往往位于上游有节点或较稳定的河道边界条件、流量变幅与含沙量均不过大、沿岸组成物质不均匀的宽阔河谷中。其特点是中水河床在形态上呈现为宽窄交替,宽段存在江心洲,将水流分成两股或多股。

分汊型河段在发展演变过程中主要是洲滩的移动,江心洲在水流的作用下,洲头不断冲刷坍塌后退,洲尾不断淤积延伸,使江心洲缓慢向下游移动;主、支汊的交替兴衰也是其演变特征之一,但周期较长。相对来讲此类河道应当是较稳定的。

分汊型河段在整治时,应首先研究上游河势与本河段河势变化的规律,采取措施稳定上游河势,调整水流和分流水沙比。具体可在分汊河段上游节点处、汊道入口处、弯曲汊道中局部冲刷段以及江心洲首部和尾部分别修建整治建筑物。

四川都江堰水利工程(图7-7),其在江心垒砌的分水嘴起到分配外江、内江之间流量和稳定江心洲的作用,同时在分汊下游弯曲河道中局部冲刷段以及江心洲尾部分别修建整治建筑物。

图示

图7-7 都江堰示意图

在一些多汊的河段或两股汊道流量相差较大的河段,当通航或引水要求增加某一汊道的流量时,可以采用堵汊并流、塞支强于的方法。堵汊的措施视情况不同,可修建挑水坝或锁坝等,对主、支汊有明显兴衰趋势的河段,宜修建挑水坝,将主流逼向另一汊,以加速其衰亡;在中小河流上,为取得较好的整治效果,通常修建锁坝堵汊,在含沙量大的河流上,宜修建透水锁坝,而含沙量小的河流宜采用实体锁坝。当堵塞的汊道较长或汊道比降较大时,也可修建几道锁坝,以保证建筑物的安全。

4.顺直型河段

顺直型河段往往处于顺直、狭窄的河谷中,或者处于由黏土与沙黏土组成的发育较高的河漫滩和有人工控制情况的宽阔河谷中。中水河床比较顺直或稍有弯曲,河床两侧常有犬牙交错的边滩,深泓线在平面和纵剖面上均呈波状曲线,浅滩与深槽相间,滩槽水深相差不大。例如蜿蜒型河段中比较长的过渡段可以视为顺直型河段,如图7-8所示。

顺直型河段的演变特点是边滩在水流的作用下,与河岸发生相对运动,不断平行下移,深槽与浅滩则在水流冲淤作用下不断易位,所以主流深槽和浅滩位置都不稳定,对防洪、航运和引水都不利。

对顺直型河段的整治,应从研究边滩运动规律开始,当河势向有利方向发展时,及时采取措施将边滩稳定下来,然后在横向环流的作用下,河湾形成、发展,当形成有适度弯曲的连续河湾时,采用护岸工程将凹岸保护起来,从而得到有利的河势。对于稳定边滩的措施,可采用淹没式正挑丁坝群,以利于坝挡落淤,促使边滩淤长,对于多泥沙河道,可采用编篱杩槎等简易措施或其他促淤设施,防冲落淤。当边滩个数较多时,施工程序应从最上游的边滩开始,然后视下游各边滩的变化情况逐步进行整治。

图示

图7-8 顺直型河段

(a)浠水关口河段;(b)韩江高坡河段