某河流整治方法探討

1、某河流整治方法探討 某河流整治方法探討 【摘要】本文根據(jù)河流的地形特征、水流特性、礙航特性，結(jié)合治理經(jīng)驗(yàn)，歸納出河流的整治要點(diǎn)。 【關(guān)鍵詞】河流；流態(tài)；灘險(xiǎn)；淺灘；整治 一、河流根本特征 1.1地形特征 河流的平面形態(tài)因受地形、地質(zhì)構(gòu)造的制約，外形極為復(fù)雜。在背斜構(gòu)造或巖石抗沖性能較強(qiáng)的地區(qū)常開展成峽谷河段。在向斜構(gòu)造或巖石抗沖性能較弱地區(qū)常開展成寬谷河段。從總體上看，河流沿程多為峽谷段和開闊段相間。峽谷河段谷身狹窄，槽窄水深，中、洪水水位時(shí)河勢(shì)十分險(xiǎn)惡，并且有不少的急彎河谷，枯水水位時(shí)河槽非常曲折。寬谷河段谷身比擬開闊，河床比擬寬淺，兩岸常有臺(tái)地，河中常有邊灘、江心洲。河流兩岸常有巖嘴、石梁

2、等深入河中，導(dǎo)致岸線極不規(guī)那么，河面突寬突窄。在石嘴或亂石堆體深入河床的地方，河面聚然縮窄，然后又突然放寬，形成卡口河段。有些河流兩岸會(huì)有溪溝匯入，在入口處容易形成沖積扇。河流縱向河底起伏不平，坡度較陡，沿流程水深分布極不均勻，深槽水深可達(dá)幾米甚至幾十米，淺灘水深經(jīng)常會(huì)缺乏河道標(biāo)準(zhǔn)水深而成為礙航淺灘。 1.2水流特征 河流匯流地面坡度較大，地表堅(jiān)實(shí)，暴雨能很快匯入干流，引起河水猛漲，水位也隨之猛升。但由于縱坡陡峻，洪水能很快宣泄。河流的流量與水位變幅都很大。 河流灘槽相間，比降沿程分布很不均勻，由于有較多的河彎、石梁、石盤、凸嘴等，因此存在很多較大的橫比降?？菟跁r(shí)，深槽流速很小，灘上流速較大

3、，洪水期那么相反，深槽流速顯著增大，灘上流速相應(yīng)減小，沿程流速趨向均勻。 1.3礙航流態(tài) 河流流態(tài)復(fù)雜，存在不少惡劣的流態(tài)，對(duì)船舶航行危害很大。主要有： 回流。回流是一種很常見的流態(tài)，屬于豎軸旋流。一般在河道平面形態(tài)突然束放的附近水域都會(huì)產(chǎn)生。弱小的回流對(duì)航行影響不大，船舶可借勢(shì)上行而避開急流區(qū)。但大的回流會(huì)嚴(yán)重影響船舶航行平安，船舶誤入后會(huì)有觸角碰岸的危險(xiǎn)。 泡漩水。當(dāng)流速很大的水流遇到水下障礙物的阻攔時(shí)，會(huì)形成強(qiáng)烈的底部上升水流。涌出水面，四面奔騰，尤如開水沸騰，成為泡水。泡心的壓力與強(qiáng)度均大于四周，所以泡心處水面向上隆起，水流向四周成輻射狀滾出，形似泡花；急亟下潛的水流和緩流之間的摩擦作

4、用形成下凹形漩流成為漩水。漩水的中心旋轉(zhuǎn)速度大于邊緣的旋轉(zhuǎn)速度。漩水隨著水流逐漸向下游移動(dòng)，其旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)面積和凹面逐漸減弱，直至消失。泡漩水是水流動(dòng)能轉(zhuǎn)換成位能出現(xiàn)的水流變化現(xiàn)象。當(dāng)船舶行經(jīng)泡漩水區(qū)時(shí)，由于受到了泡水?dāng)U散力作用而被推向另一邊，偏離航線，造成歪船、扎駁、斷纜或覆傾漂浮，十分危險(xiǎn)。 滑梁水。水流漫過石梁、石盤、蹟壩或丁壩的頂部，流向水位較低的一側(cè)稱為滑梁水。梁上水深常常缺乏設(shè)計(jì)要求水深，船舶航行不慎，容易被橫向水流推至梁上發(fā)生觸礁危險(xiǎn)。 掃彎水。水流在彎曲河段上運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于受到離心力的作用，表層水體向凹岸流動(dòng)，導(dǎo)致凹岸水面升高，凸岸水面降低。在水流壓力的作用下，形成貼岸而下的斜

5、流，稱為掃彎水。離心力與水流質(zhì)量、流速的平方成正比，和彎曲半徑成反比，彎曲半徑越小，水流能量越集中于凹岸，凹岸水位越高，斜流就越大。在河道彎曲半徑較小，河面較窄時(shí)，掃彎水對(duì)下行的船舶危害較大，船舶容易掃彎觸礁。 剪刀水。當(dāng)河道兩岸有相比照擬突出的物體時(shí)，會(huì)將水流挑引成兩股水流，逐漸向下游收縮成一束，在平面上呈V形，流速較大，并伴有較強(qiáng)的橫向流，稱為剪刀水。剪刀水的產(chǎn)生是水流和地形相互作用的結(jié)果，首先，兩岸必須有相對(duì)突出的地物，如突咀、峽口、礁石等，其次，水流流速要大，因此，兩岸地物突出越明顯，水流流速越大，剪刀水越明顯。當(dāng)下行船舶駛至此處時(shí)，可能會(huì)由于較強(qiáng)的橫向流而使船舶偏離航線，造成觸礁的危

6、險(xiǎn)。上行船舶駛至此處時(shí)，可能會(huì)因動(dòng)力缺乏而無法自航上灘。另外，還有橫流、跌水、激浪等不良流態(tài)，對(duì)船舶的平安航行造成嚴(yán)重威脅。 1.4灘險(xiǎn)特征 河流河床以石質(zhì)河床居多，灘險(xiǎn)也以石質(zhì)灘險(xiǎn)所占比重最大。河流石質(zhì)灘險(xiǎn)按照礙航原因可主要分成3類： 急流灘。由于坡度較大，流速過急，船舶上行時(shí)行至此局部河段，動(dòng)力缺乏，不能自航上灘。 險(xiǎn)灘。由于泡漩水、滑梁水、剪刀水等不良流態(tài)的存在而礙航，致使船舶航行十分危險(xiǎn)。 淺灘。河面寬闊，水流分散，水深缺乏設(shè)計(jì)要求水深，船舶行至此局部河段容易擱淺。 二、整治方法 2.1整治原那么 河道整治應(yīng)符合河床演變的規(guī)律和河流動(dòng)力學(xué)的原理，統(tǒng)籌兼顧，科學(xué)規(guī)劃。根據(jù)不同的灘險(xiǎn)礙航性

7、質(zhì)，分清主次，針對(duì)性地選擇整治措施，優(yōu)化方案。調(diào)整險(xiǎn)灘段的河床形態(tài)，并改善流速與流態(tài)。條件許可時(shí)，可開辟緩流區(qū)，以避開危險(xiǎn)區(qū)域。整治順序一般是先險(xiǎn)后淺的原那么，險(xiǎn)急灘對(duì)船舶航行平安威脅較大，是最容易發(fā)生海事的河段，應(yīng)首先進(jìn)行整治。同時(shí)要全段規(guī)劃，防止引起上游河段灘險(xiǎn)的惡化。 2.2急流灘整治 急流灘主要是由于河床的泄水?dāng)嗝媸艿絻砂兜匦蔚挠绊?，在該灘的成灘水位開始，泄水面積的增加率不適應(yīng)流量的增加率，至最兇水位時(shí)到達(dá)頂峰，然后逐漸減緩。這種約束水流的現(xiàn)象，造成灘口段的陡比降和急流，阻礙航行。急流灘的礙航因素是急流和陡比降，應(yīng)根據(jù)該灘的不同類型，采取相應(yīng)的整治措施。 擴(kuò)大泄水?dāng)嗝娣?。?duì)于側(cè)向收縮造

8、成的卡口急流灘，可切寬灘口一岸或兩岸的突嘴，令泄水面積在最兇水位、成灘水位和消灘水位時(shí)，均能適應(yīng)其通過的流量，通過改善灘口的水流條件來調(diào)整局部陡比降、降低灘口急流。從水力學(xué)觀點(diǎn)分析，整治前，灘段水面寬度較小，通過的水流除受泄水面積收縮外，還受側(cè)向收縮的影響，使泄水面積更加縮小，形成急流和陡比降。當(dāng)擴(kuò)大泄水?dāng)嗝婧?，那么可增加匯水面積同時(shí)減小側(cè)向收縮的影響，從而降低流速和減緩比降。比方紅水河四大險(xiǎn)灘之一的大黃牛灘。具有典型的峽谷河段的特征，枯水時(shí)河面狹窄，最窄處僅30m，隨著水位增加，航寬沒有明顯變化，水流流速過急，局部最大流速可達(dá)5.5m/s。采用擴(kuò)大泄水?dāng)嗝娣?，將航槽加寬?0m。流速得到有效

9、減緩，局部最大流速降在3m/s以下，船舶能夠自航上灘。 對(duì)口灘改成錯(cuò)口灘。在河岸的凸嘴處，其上、下游分別由于壅水和回流等原因，會(huì)出現(xiàn)一定范圍的緩流區(qū)。船舶上行時(shí)，可以利用這些緩流區(qū)，而搭跳上灘。因此，在急流灘整治過程中，應(yīng)考慮這種錯(cuò)口灘對(duì)船舶上行的有利條件。將具有改造條件的對(duì)口灘改造為錯(cuò)口灘。改造前，需收集河道的船型、隊(duì)型、船速、航向和河面寬度等資料，進(jìn)行錯(cuò)口長度的計(jì)算。要求計(jì)算出的數(shù)值是最小值，以供設(shè)計(jì)參考。 修建潛壩減緩比降和急流。修建橫跨河床的潛壩，用以束窄河床泄水面積，壅高壩上游水位，從而減緩壩上游河段的比降和流速。水深也會(huì)有一定程度地改善。 開辟緩流河道。在原河道以外另開辟一條排路航

10、道，以避開急流區(qū)。 在石盤上開挖航槽。坡陡型的急流，河床中一般會(huì)有石盤、石梁而產(chǎn)生局部跌水和急流。因此在石盤、石梁上開辟航槽，可降低河底高程，并增大泄水面積，從而減緩比降和流速。 上疏下抬。用擴(kuò)大泄水?dāng)嗝婊蛟谑P上開辟航槽等方法有可能造成灘頭水位下降過多，從而導(dǎo)致上游灘險(xiǎn)進(jìn)一步惡化，因此，可在下游修建潛壩或丁壩，或者將開挖的土石方填在下游的深槽中，從而一定程度上壅高上游水位，減緩比降。 2.3險(xiǎn)灘整治 2.3.1泡漩水險(xiǎn)灘整治 泡漩水是水流動(dòng)能轉(zhuǎn)化成位能而出現(xiàn)的水流形態(tài)，泡漩水險(xiǎn)灘的整治方法也是通過消除形成水流動(dòng)能轉(zhuǎn)化的各種因素。主要整治方法有2種： 改變河床邊界。通過改變河床邊界而改善礙航的

11、水流流態(tài)。具體措施有炸除突咀、歸順岸線、清理河床中突變的地物等。比方某灘，炸除兩岸交錯(cuò)的突咀，切除挑流的石盤后，泡漩水得到明顯改善，到達(dá)通航標(biāo)準(zhǔn)。 改變形成泡漩水的水流動(dòng)力條件。在河道寬度較大時(shí)，可在凹岸布置丁壩或順壩以調(diào)整水流方向，調(diào)節(jié)流速分布。例如某灘，在突咀的上游凹岸修建丁壩，將急流挑離突咀，泡漩水得到明顯消減?；蛘咴谕痪咨嫌涡藿搲?，以擴(kuò)散底流，減弱水流流速。 2.3.2滑梁水險(xiǎn)灘整治 整治滑梁水險(xiǎn)灘，主要方法是消滅或者躲避。 如果工程量不大，可炸除或炸低產(chǎn)生滑梁水的石盤、石梁，將石盤淹沒在最低水位以下?；蛘咴谑荷闲藿▽?dǎo)流壩，抬高石梁的高程，從而防止水流橫溢。 假設(shè)工程量較大，那么可

12、選擇躲避滑梁水，另辟新道，使船舶避開滑梁水航行。假設(shè)兩岸均有滑梁水，船舶航行困難，兩岸同時(shí)整治工程量太大，可采用改變一岸石梁高程的方法錯(cuò)開，造成上下不等的新岸線。當(dāng)水位漫過較低的岸線時(shí)，產(chǎn)生滑梁水，對(duì)岸那么擋住了水流。當(dāng)水位繼續(xù)上升，水流漫過對(duì)岸，產(chǎn)生滑梁水，而較低的一岸已成漫灘水，對(duì)航行無害，因此，船舶可沿著一岸交替航行。 2.3.3掃彎險(xiǎn)灘整治 在急彎河段，彎頂凹岸一帶會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的掃彎水。產(chǎn)生掃彎水的主要原因有河道彎曲半徑缺乏、水流流速過大和航寬不夠。船舶上下行時(shí)沿著凸岸一側(cè)航行。假設(shè)凸岸側(cè)的河道水深缺乏，那么容易擱淺，假設(shè)沿著凹岸航行，那么容易發(fā)生掃尾、觸礁事故。整治掃彎險(xiǎn)灘的主要方法有

13、： 改善水流掃彎情況。炸除凹岸礙航的突咀和礁石，可擴(kuò)大泄水?dāng)嗝婷娣e，減緩比降，降低流速。并加大了河道彎曲半徑。能有效地減弱掃彎水。也可在凹岸處筑壩以調(diào)順?biāo)鳌?放棄彎槽，另辟新槽。當(dāng)掃彎險(xiǎn)灘整治彎道比擬困難而且有另辟新槽的條件時(shí)，可考慮放棄彎槽，另辟新槽。比方將靠近凸岸一側(cè)的水域拓寬加深，并切除突咀，使船舶能靠近凸岸行駛。假設(shè)是高水期船舶能避開凹岸航行的掃彎險(xiǎn)灘，可以用順壩封閉彎道，并在凸岸一側(cè)開辟比擬順直的低水河道。 2.4淺灘整治 淺灘的水流分散，水深較淺，很容易造成船舶擱淺。對(duì)于淺灘的整治，主要采用順壩、丁壩等整治建筑物來束窄河床，同時(shí)輔以疏浚主河道，增加河道水深。疏浚開挖的土石方可以填在深槽內(nèi)，以抬高水位，增加河道水深。有時(shí)也可采用堵壩來封堵支汊，使水流集中。順壩和丁壩的壩頭位置需按照整治線的寬度來確定。高度一般在設(shè)計(jì)低水位以上0.41m。疏浚的深度根據(jù)水面曲線和設(shè)計(jì)要求水深來計(jì)算。 三、結(jié)語 河流中各種復(fù)雜的礙航流態(tài)，根本上是由復(fù)雜的河床地形形態(tài)和水流動(dòng)力條件而形成的。在河道整治工程前，應(yīng)充分掌握其影響因素，綜合考慮，統(tǒng)籌兼顧。 河道整治工程因其所處的惡劣環(huán)境不可能做到一勞永逸。工程完工