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河口治理

[拼音]:hekou zhili

[外文]:improvement of estuary

根据排洪、航运、灌溉、围垦等需要,采用整治、疏浚和其他措施改造河流入海段的工程。

河口的冲淤演变是水流、泥沙与河床相互作用的结果。潮汐河口在径流、潮流共同作用下,形成周期性的往复水流;海水与河水相遇后,又发生盐水与淡水面种不同密度水体的混合,使河口水流流场更为复杂。河口泥沙有不同来源,可以由上游径流或口外沿岸流挟带而来,泥沙的粒径与浓度也不同,河口的河床演变常常复杂多变。因此河口河床的自然演变往往不能符合人类开发利用河口的要求,如河口淤积将影响排洪或航运,需要进行治理,扩大过水断面,加深河槽,才能满足排洪和航运的要求。

法国塞纳河口1843年就已开始整治,因受科学技术水平和实际经验的限制,未取得预期效果。以后,在英国默西河口改用疏浚措施,取得了所需水深。随着海轮吃水深度增加,单靠疏浚难以满足航行要求。20世纪以来,河口治理大多采取整治、疏浚相结合的方法,如我国对黄浦江、海河、辽河和黄河等河口的治理,都取得了效果。但工程布置和实施主要依靠经验。从30年代开始采用河口水力模型试验进行研究,试验技术不断发展,对河口治理效果显著,世界上一些大河口航道水深逐步获得了较大幅度的增长。

河口治理应按照“综合开发、综合治理”的原则,遵循河口河床演变的规律,因势利导,稳定和发展有利河势,通常采用疏浚或整治措施,或两者结合的措施。

河口整治工程

在河口段,通过布设整治建筑物改变水流流场、控制水沙分配、调整河床冲淤部位等的人工改造天然河槽的工程。

潮汐河口的河床容积向下游递增,河宽也相应地加大。不同类型河口有不同的放宽率。河口整治的规划线与放宽率有关。强潮河口潮量沿途变化率大,河宽的放宽率应较大;而对于弱潮河口,其放宽率可小些。径流与潮流相互作用下形成的涨潮流和落潮流,流路往往不一致,各自塑造自身河槽,使河床水流分散、水深变浅。有时,河槽的迁移形成碍航的浅滩。其整治的原则是因地制宜,采取工程措施使涨、落潮流路归于一槽,集中水流,增大水深。对于河口碍航的拦门沙浅段,其整治原则也是集中水流,改变水沙条件以取得较大的水深。整治多口门的弱潮河口,应控制各汊道的水沙分配,维护通航用的汊道的水深。常用的整治建筑物有导堤、丁坝、顺坝、潜坝等型式。

导堤布置在河口拦门沙航道的一侧或两侧,用以集中与规顺水流,增大水流输沙能力,刷深航槽,并能防止外海漂沙进入河口。导堤可用单道、双道、甚至多道。如我国黄浦江吴淞口采用了双道导堤。导堤的布置与潮流、沿岸流、风向、泥沙来源和方向有关(图1)。对于先汇入泻湖,再经泻湖口入海的间接河口(也称第二河口),径流和潮流挟沙都经泻湖口进出,故泻湖口内外都可能出现拦门沙,整治时口内外都需要布置导堤(图2)。

丁坝布置与岸线大致垂直,用以束窄河床,挑引和集中水流,刷深航槽,拦截泥沙使之淤积于坝两侧。

顺坝布置与岸线或水流大致平行,用以引导与规顺水流,冲刷航槽。顺坝也常和丁坝共同使用。

潜坝是坝顶低于潮位的整治建筑物,布置在河口段涨落潮河槽明显分离的河床,对其中某一河槽采用潜坝滞流,使涨落潮流路趋于一致。

整治建筑物的结构形式和所使用的材料与海岸防护建筑物大致相同。

河口疏浚工程

在河口地区用机具直接挖除水下土石方的工程。用于开辟、维持航道,取得所需水深,或为泄洪排涝扩大河槽过水能力。河口拦门沙水域泥沙淤积严重,是主要碍航浅段。对河口拦门沙航道进行整治后,水深的维持和进一步增加仍要依靠疏浚工程。在疏浚分汊河口的入海航道时,以选择其中涨落潮流路一致、疏浚量小、平面位置稳定、落潮流为主的汊道为宜(见海上疏浚)。

河口筑闸与闸下清淤

为挡潮排涝、御卤蓄淡,改善工、农业和人民生活用水,需在沿海一些中、小河口潮区界内修建水闸。由于建闸改变了河口水沙条件,闸上、下河槽都可能发生泥沙淤积,闸下游淤积的主要原因是筑闸后径流量、潮流量都减小,潮波发生变形,有时异重流和风壅水也发生一定影响。而淤泥质海岸沙源丰富,则是闸下普遍发生淤积的重要原因。河流挟沙较多时,闸上游河段也将发生淤积。筑闸后发生的淤积直接影响航运,影响河道的泄洪排涝,还影响生态环境,规划设计筑闸时必须审慎。

清除闸下淤积的主要措施有:内水冲淤、机械拖淤和纳潮冲淤3种。上游有调蓄水源时,采用内水冲淤,即在大潮落潮时开闸放水,顶住下一次涨潮的浑水,尽量利用水头差以增加瞬时流速,加强冲淤效果。机械拖淤是采用机船带动泥耙,松动淤土,或用机船的叶轮直接搅动河床泥面,使淤积泥沙悬浮水中。在闭闸情况下,可使离闸1~2公里处的河床泥沙悬扬后随落潮流下泄;若用开闸放水来配合拖淤,则可把悬浮泥沙挟带更远。纳潮冲淤是在河口建上、下两个闸,涨潮时开下闸蓄纳含沙量小的潮水,平潮时关闸,待落潮后闸内外出现水位差时,再开闸泄流冲淤。但是采取这一措施,两闸间仍有淤积;而且需多建一闸,造价甚高,管理费用也大。短期蓄水灌溉的闸,平时可敞开,任潮流进出,减少闸下淤积。

参考书目

D.M.Mcdowell,B.A.O'Connor,Hydraulic Behaviourof Estuaries,John Wiley & Sons,New York,1977.

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