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两类典型航道的整治技术研究及方法汇总

2015-10-21张玉许海勇

建筑工程技术与设计 2015年20期

张玉 许海勇

摘要:不同的航道受地形、来流量、来沙量等的影响,对船舶的实际通航产生了一定的阻碍作用。本文通过对目前航道整治中较为复杂的两类典型河道有关特性进行研究,收集现有的整治方法,总结得出游荡型河道的主要整治思想为控制主流以限制其摆动;而山区河道主要整治对象为各类滩,因此炸除礁石、疏浚航槽等方法可改善其通航条件。

关键词:游荡型河道;山区航道;整治方法;

1. 游荡型河段的整治

关于河型,其分类的方法很多,我国一些学者把河型分为四类,即弯曲、顺直、分汊、游荡。对于前三者而言,由于主河道比较固定,因此整治难度相对而言较小,而游荡性河段由于其主流摆动频繁,河势演变剧烈,因此是航道整治的难点。对于游荡型河道而言,其基本特点是“宽、乱、浅”,该类河段一般而言来沙量较多,且河面较宽,水流流速不大,因此极易在河道中淤沙形成沙洲、浅滩等。而由于沙洲等的存在致使水流分汊,同时来沙量及来流量的不同也会影响到沙洲的淤积点,因此航槽的变动很大。

1.1 ∞型整治方案

∞型又称为麻花型,是指两条河流基本流路为两弯顶大致相对、在平面上犹如麻花一样相互交织。该河道的整治方案是将游荡性航道整治分为两个步骤进行,第一步是以缩小游荡范围为目标来控制两条基本流路,第二步则是按一条基本主流路来加强整治,以达到控制河势的目的。

1.2 平顺防护整治方案

该整治方案主要用于河势难以控制的游荡性河段。针对此情况,可在两岸沿堤防或距对岸有足够宽度的滩岸上修建防护工程,以此把主流限制在两岸防护工程之间。但经实际工程验证,其效果并不理想。

1.3 微弯型整治方案

在某些游荡性航道中,其外型整体而言虽为顺直型河段,但由于浅滩、沙洲等的存在使水流分汊交织,主流摆动比较频繁,有的主流线外形为曲直相间的形式,其位置及弯曲的状况经常变化,河势的变化也具有弯曲型河流的某些演变规律,因此该航道按微弯型方案整治。

微弯型整治是通过河势演变分析,歸纳出几条基本流路,从而选择一条与洪水、枯水流路相近的中水流路作为整治流路,不仅充分利用了已有工程,而且对护滩、防洪、引水等具有实质性的意义。

1.4 卡口整治方案

在天然形成的游荡性河段中,河段的沿程河宽往往存在宽窄相间的外形。在较宽的河段中,水流流速较慢,因此易形成众多浅滩,导致水流分汊,河势散乱;而在较窄的河段,相对而言水流较为集中,主流摆动的幅度小。因此为使水流集中冲刷整个航槽,可在沿程航道中每隔一定的距离修建整治工程,以形成窄的卡口。借助卡口来控制流路,并以此来约束卡口之间的河势变化。

2. 山区航道滩险的整治

我国山区河流众多,特别是西南地区,这些河流都有共同的特点,即河道较窄,滩险流急,通航条件差。而由于滩对船舶航行阻碍很大,且整治难度也大,因此山区航道整治的重点主要为各类滩。

2.1 险滩整治

1) 泡漩水险滩整治

泡漩水是水流的动能转化为位能时出现的一种水流形态,因此整治也是从根本出发,通过消除让水流转化的因素。主要整治方法为:

(1)通过改变河床的边界条件来改善碍航的水流流态,如炸除突咀、清理河床中突变的地物、归顺岸线等,通过这些方法可改善泡漩水以达到通航标准。

(2)改变形成泡漩水时的水动力条件。当航道较宽时,可在凹岸布置丁坝或顺坝等航道整治建筑物来调整水流方向,从而改变流速的分布。

2) 滑梁水险滩整治

对于有滑梁水的险滩而言,其整治方法主要是消除或者躲避滑梁水。若工程量不大,可炸掉或炸低产生滑梁水的石梁或者石盘,从而将石盘降至最低水位以下。或者在石梁上修建导流坝以抬高石梁的高程,从而避免水流横向流动。若工程量较大,则可另辟新的航道,从而使船舶避开滑梁水航行。

3) 扫弯险滩整治

在某些急弯的河段,由于航道弯曲半径过小、水流流速过大及航宽不够等原因致使凹岸处产生强烈的扫弯水现象。若船舶上下行时沿着凸岸侧航行,如果凸岸侧的航道水深不足,则船舶易搁浅;若沿着凹岸侧航行,则易发生扫尾、触礁等事故,因此扫弯水对船舶的航行有很大的阻碍。目前扫弯险滩的整治方法主要有两种:其一是改善水流扫弯的情况,炸掉凹岸碍航的礁石或突咀以拓宽航槽,同时也增大了泄水断面的面积,减小了水流比降,降低了水流流速。其二是另辟新的航槽,当整治工程量、整治难度比较大时,而且有另辟新槽的条件下,可考虑放弃扫湾险滩的整治。

2.2 浅滩整治

对于浅滩而言,其水流较浅且分散,因此对其的整治主要从水流入手,采用丁顺坝等整治建筑物束窄河床,与此同时辅以疏浚来增加航道的水深,疏浚深度可根据设计要求的水深和水面曲线进行计算。而对于水流有分汊的情况,可采用堵坝建筑物来封堵水流支汊,从而增加航槽水深。

2.3 变动回水区的整治

对于变动回水区而言,应将河道简化为单一微弯的形式。在水流消退时沿程抬高建筑物设计水位以上的高度,以此来增加其冲刷的时间;同时沿程减小整治线的宽度以增大航槽水流速度,从而也增大了低水位时变动回水区航道中水流的输沙能力。

3. 结语

游荡型河道及山区航道由于受河床地形等的影响治理难度较大,因此均是航道整治中的重点。对于游荡型河道而言,可根据其自身的河道特点进行整治,整治的主要思想是将主流控制在一定范围内,以限制住其频繁的摆动。而影响山区航道通航最主要的因素是各类滩,因此炸除突咀和礁石,疏浚航槽以改善水流结构,或者另辟新的航道等措施均能起到改善通航条件的作用。

参考文献

[1] 胡一三,张原峰.黄河河道整治方案与原则.水利学报.2006.2.

[2] 刘贵芝等.黄河下游游荡型河段现有整治工程的研究.1996.10.

[3] 曹民雄等.山区冲积性河流变动回水区航道整治技术研究.水运工程.2007.1.

[4] 赵志舟等.山区河流滩群河段的碍航特征与整治原则分析.水利水运工程学报.2013.4.