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河道裁弯工程

[拼音]:hedao caiwan gongcheng

[外文]:cut-off works

裁去河道过分弯曲部分的工程措施。河道裁弯取直,在防洪方面可降低洪水位或增大泄洪能力,在航运方面可以缩短航程。河道在弯道横向环流的作用下,造成横向输沙不平衡,加上水流对凹岸顶冲作用,凹岸坍塌,凸岸淤积,致使弯道的曲率半径变小,中心角增大,河道加长,形成很大的河环。河环的起点与终点相距很近,称为狭颈。由于狭颈两侧的直线距离短,水位差大,如遇漫滩水流,容易形成串沟。洪水时可能冲开狭颈并发展成新河,即发生自然裁弯。自然裁弯往往会出现河势突变,发生强烈的冲淤现象,给河流的治理带来被动。因此,当弯道演变到适当状态时,即可进行人工裁弯,有计划地改善河道的不利平面形式。

沿革

为了防止自然裁弯所带来的弊害,许多河流采用了人工裁弯措施。在19世纪末曾把新河设计成直线,且按过流需要的断面全部开挖,同时为促使老河淤死,还在老河上修筑拦中水的坝,一旦新河开通,就很快通过全部流量。这种作法,往往会造成下游河势的急剧变化,使防守被动;裁直后的新河滩岸变化迅速,对航行不利;开挖新河和维持新河稳定所需费用大。到20世纪初,改变了上述办法。新河的设计,按上下河势成微弯河线,先开挖小断面引河,借水流冲至设计断面,效果较好,得到了广泛采用。

1966~1971年在长江下荆江河段,完成了中洲子和上车湾河道裁弯工程。其上游的沙滩子弯道也于1972年7月自然裁弯。裁弯后,上游200km的河段内降低了洪水位;缩短航程78km,且裁掉了4处碍航浅滩(见下荆江裁弯工程)。在黄河支流渭河实施仁义裁弯后,上游河床冲刷,比降增大,洪水位下降,缩短航程9km。密西西比河1937年5月进行的考尔克裁弯,降低了该段上游洪水位;缩短航程24.5km,改善了该河段枯水季节航行困难的状况。

规划设计

裁弯工程规划是河道整治整体规划的一部分。如尚无河道整治规划,则应通盘考虑上下游、左右岸裁弯后的不利影响。裁弯按形式可分为内裁和外裁两种(见图)。外裁的引河进出口与上下游弯道难以达到平顺衔接的要求,且线路较长,故很少采用。内裁通过狭颈最窄处,线路短,投资小,采用广泛。规划设计时必须进行方案论证:比较新河的平面外形;比较引河线路的地质情况;预估裁弯后的情况,如对洪水位的影响,缩短河道的里程,对碍航急弯、浅滩、旧险工的消除与改善,出现新险工的可能性,对取水工程、港埠和工农业发展的影响;比较工程造价的高低等。通过综合分析,选择优化方案。

引河设计是河道裁弯工程的关键,主要包括三个方面。

(1)引河定线:引河在平面上应设计成弯曲适度,与上下游河道平顺衔接的曲线,一般由复合圆弧线和切线组成。按实测资料,新河的弯曲半径应大于平槽河宽的3~5倍,且大于4~6倍的船队长度。引河进出口要顺应河势流向。进口应布置在上游弯道顶点的稍下方,引河轴线与老河轴线的交角θ 以较小为好。如我国南运河裁弯的经验为θ≤25°时,引河均能被冲开;θ 30°时,引河均被淤死。出口布置在下游弯道顶点的上方,使水流平顺衔接,交角也不宜大,如渭河仁义裁弯为30°。引河的线路还应避开难于冲开的壤土和粘土地区。裁弯段老河轴线长度与引河轴线长度之比,称为裁弯比k。按照经验,k值一般取3~10。密西西比河16处裁弯的k=2.2~10.3;渭河仁义裁弯为 3.6;荆江中洲子和上车湾裁弯分别为8.5和9.3。引河的长度取决于弯道形态。

(2)引河断面设计:包括引河开挖断面设计和新河最终断面设计。长江下荆江裁弯经验是,引河断面为原河道断面的1/17~1/25。开挖断面应力求土方量小、能够及时冲开和满足航运的要求。河底开挖高程和宽度要满足枯水期通航水深和航宽;并考虑施工条件,如挖泥船的要求等。引河断面多采用梯形,边坡一般采用1:2~1:3,进出口段设计成喇叭口形,边坡放缓。新河的最终设计断面,可参照本河道邻近平顺河弯的资料选定。

(3)控制工程设计:当引河发展到设计断面后,为防止形成新的河环,在凹岸处修筑适当的护岸工程。在引河放水之后,要视上下游河势的变化,相机进行控制,以使引河与上下游河段平顺衔接,形成有利的河道平面形式。

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