切滩措施在河道整治中的应用综述

胡应苗，李德娟

（1.安徽省港航建设投资集团有限公司，安徽 合肥 230000；2.合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽 合肥 230009）

1 引言

近年来，断面补偿措施在有通航要求或建有桥梁等阻水构筑物的河道整治中应用较为广泛。对于蜿蜒游荡型的天然河道，当它的弯道过分的演变发展从而妨碍到防洪和航运时，为顺应河道的发展趋势，采取一定的工程措施改善河流流态是十分必要的，如切滩导流裁弯取直、浅滩疏浚、削滩、切嘴等。人工裁弯后河道由弯趋直流程缩短水流变得平顺，比降增大水流挟沙力有所提高，这样不仅有利于航运，还能刷深河道，从而使得河流泄洪能力提高、河道防洪条件得到改善。跨河桥梁建成后，桥墩的存在使河道的过流面积减小，水流结构也发生了改变，这在一定程度上会对桥梁安全以及堤防稳定造成威胁，为减小桥墩对河道过流能力影响，一般通过切滩、疏浚进行河道断面补偿。

由上述可知，目前水利工程中应用较多的断面补偿措施是切滩和疏浚等。相比于切滩，疏浚虽然也是一种常用理顺河势、降低洪水位的河道治理措施，但由于疏浚后可能会出现回淤，所以一直没有作为主要的治理措施，通常会局部使用，或者与切滩结合使用。本文侧重对切滩补偿措施在河道治理以及在跨河桥梁防洪影响处理工程中的应用探讨。

2 切滩应用现状

2.1 切滩在河道整治中的应用

在天然河道中，河流的撇弯切滩过程是主流摆动以后深泓作出相应调整的过程，撇弯切滩发生在一个弯道内，而自然裁弯是发生在两个河弯之间的弯颈上的。由于河道自然裁弯和撇弯切滩极具偶然性和不确定性，为了更好地控导河势、改善水流和利于船舶航行，往往会采用人工切滩裁弯的方式进行河道治理，某河道人工裁弯、切滩示意见图1。

图1 某河道人工裁弯、切滩示意图

对于许多狭窄弯曲、流急水乱且滩多礁险的河道，船舶在这类水流条件较差的河道中航行十分艰难，为了增加航行的安全性，通常会采取切滩、裁弯取直、堤防加高等工程措施，或采用局部疏浚的方式，改善河道水流条件，使其满足通航的相关规范要求。例如，戴阳豪等采用切滩裁弯取直的工程措施，对具有典型狭窄弯曲特征的资水干流毛角口-临资口航段河道进行整治，使得航道得以拓宽、流速分布均匀且变化小，很好地改善了船舶航行条件；杨振华等通过模型试验研究，对黄河上游双旋沟滩水流特性以及碍航因素进行分析，对其上弯段处航道采取切嘴、填槽等措施进行整治，取得较好的治理效果；梁建林通过对黄河中下游的河道形态、河水流势及泥沙特性进行分析后，对其河环狭颈处进行切滩导流裁弯治理，这既减轻大河对防洪工程的不利影响，同时又有利于航运，治理效果明显。

2.2 切滩在跨河桥梁防洪影响处理工程中的应用

对于大中型河道，桥梁主跨往往小于河道宽度，因此河道内难免布置有桥墩、桥台。跨河桥梁建成后，河道中墩台的存在会挤压河道并对水流产生阻碍作用。桥墩的阻水作用势必影响河道行洪水位及流速，导致墩前水位抬高，墩间及岸边流速增加，桥墩附近形成较为复杂的流场结构，这将会威胁到两岸的防洪安全、堤防的稳定和桥梁自身的安全。为减小桥梁建设对河道的不利影响，需要实施防洪影响处理工程，在设计时切滩、疏浚（即河床下挖）是对桥墩的阻水面积进行补偿、增加河道的过流面积的两种较为常用的工程措施。图2为某跨河桥梁防洪影响处理工程的河道切滩治理图。

3 切滩补偿相关因素探讨

随着切滩在不同类型、不同用途的河道治理中的广泛应用，切滩补偿的相关因素的确定逐渐成为学者们的研究对象，诸如切滩的具体位置选取、断面形状的设计以及补偿面积的确定等。不同断面补偿型式对水位及流场影响的程度也不尽相同，但考虑这些因素的学者却不多，很多时候需依据其他工程经验进行选择，接下来笔者将会对切滩补偿相关因素做出探讨。

3.1 切滩位置及断面形状选择

切滩位置的选定应综合考虑对河道的防洪安全、航运要求以及生产生活等各种因素。申霞等采用二维数值模拟方法分析了桥墩对河道水位及流速的影响程度及范围，并比较了桥址上游、桥址下游以及桥址处3种不同断面补偿方案，结果显示：（考虑浚深情况下）在桥址处开挖对桥墩局部水位的回落和流速的减小效果较好。同时，断面形状的选择对于切滩也是至关重要的，根据工程经验，不管是切滩还是疏浚大多都采用梯形断面。

3.2 切滩补偿面积相关分析

切滩补偿面积的确定，是切滩研究中至关重要的一环。若补偿面积过大，则投资增加，会造成大量的资金浪费；若补偿面积过小，则治理效果并不明显，工程措施达不到预期效果。断面补偿面积，一般是根据《中华人民共和国河道管理条例》及相关水行政主管部门关于河道范围内建设项目的管理办法等确定。在一些河道整治的工程实践中，切滩导流的引河在设计时，梯形断面是选用较多的一种形式，边坡系数视土壤性质而定（一般取m=2～3），开挖断面面积通常取原先河道断面的1／5～1／30。

在桥梁阻水断面与补偿断面面积的相关研究中，国内外很多学者通过模型试验、数值模型等方法，开展各项研究，取得的成果较为显著。黄荣敏等基于桥梁的相关试验结果和实测资料，分析建桥后建桥河段的水流、泥沙的冲淤变化，并探讨建桥对洲边滩的影响，结果显示建桥易形成边滩。李国齐分析了六安市佛子岭路桥建设对渠道的防洪、灌溉的影响，并探讨了相关的补偿措施，经过计算切滩断面补偿面积取33.8m（桥墩阻水面积为32.5m），补偿面积与桥墩阻水面积大致相等。通过很多工程实践可总结出，在建有桥梁等阻水构筑物的河道治理中，取不小于1.2倍桥墩阻水面积进行断面补偿是进行工程设计时最优先选用的设计方案，这种设计方式既为河道行洪提供更好地保证，又具有较高的经济安全性；也有少部分在选取断面补偿面积时会选择与桥墩阻水面积基本一致，如六安市佛子岭路桥，但一般需要进一步的试验验证，以保证工程安全。

4 结语

①目前河道整治中对采用切滩导流的研究较为广泛，尤其是在黄河、淮河等大型河道的治理中取得了较为丰硕的研究成果。但由于不同类型河道之间的差异性，在工程实践中如需参考其他河道切滩治理研究成果时，应紧密联系自身河道特性，选取适合自身河道的引河开挖长度以及断面尺寸，将切滩治理的工程效益最大化。

②切滩在跨河桥梁防洪影响处理工程中的实际应用较多，但相关的研究较为缺乏。而且目前的研究更侧重于墩周水流结构、泥沙冲淤变化等方面。然而采用切滩等进行断面补偿，对桥墩安全、河道防洪以及岸坡稳定都有一定的意义，因此进一步开展相关研究，探索基本规律，完善相关规范内容，对于指导此类工程建设是十分重要的。