河流航道整治线设计探讨

孙菲菲，袁旭琦

（1.南京水科院勘测设计有限公司，南京 210098；2.江苏省水利工程科技咨询股份有限公司，南京 210029）

1 引言

随着时代的不断进步以及科学技术的不断发展，人们对河流航道的整治已经有了一套较为完整的方案[1]。河流航道整治线的设计不仅需要过硬的技术，还需要技术人员对河流航道有深入的了解，不同地方的河流航道整治需要不同的方案。设计人员需要在河流航道整治之前对该河流所处的地形以及流向等方面进行考察、分析。然而，在现阶段的河流航道整治线设计工作中，还有很多被技术人员忽视的问题。本文将对整治线设计遇到的一些问题进行探讨，旨在为相关技术人员提供设计的新思路。

2 航道整治线设计的意义

2.1 航道整治线设计的原理

从大禹治水所遵循的水流性质到潘季驯的“以堤束水，以水攻沙”的河流整治理念，再到如今的河流整治线设计，都运用了顺应河流流向以及因地制宜、因地设计的整治原则。不同的河流所处的地形存在差异，河水的流向也不尽相同，甚至河道周边的地理环境以及土层都存在不同。如果不能根据河道自身的特点进行航道设计，不仅会出现大量的经济损失，还会让最终的河流航道整治无法达到预期的质量效果。

由于以上几点，我国现阶段的河流航道整治线设计的基础都应该是河流自身的特点。例如，山区的河流航道整治线设计与平原的河流航道整治线设计具有完全不同的方向。由于山区的地势较为险峻，河流的流向与山区的地势相融合，存在弯曲，难以建设较大的航道准确方案；平原地区河流航道整治相比于山区会容易些，因为平原地区的交通更为便利、地势更为平整，设计人员以及施工人员可以更好地利用平原地势的优点，最大化地保留该地区的特点，不破坏该地区的环境，通过建设相应的建筑物进行河流航道的整治。而山区河流航道整治线的设计涉及对山区的环境进行改造，必要时，还有可能需要将山路打通等工作。这样的工作不仅会耗费大量的人力物力，还会对山区的环境造成不可逆的破坏。这样的设计是设计师以及施工队所不想面对，却又不得不面对的。

2.2 航道整治线设计的任务

河流航道整治线设计是河流整治工程开展的基础与前提[2]。现阶段，河流整治工程的一般方案为，在河流上建设相应的建筑物或其他工程设施，通过这些建筑物以及工程设施，人为改变河流的流向，从而将河水引向人们生活所需，或者运输行业所需的方向。河流整治工程的最终目的是为人们提供便利的生活或者为某个行业带来经济收入。因此，河流航道整治工程具有重要意义。为了将河流航道整治工程的利益最大化，同时减少资金消耗，在工程开始前，对河流航道整治线进行设计十分必要。河流航道整治线的最终任务是为河流航道整治工程打下基础，其工作涉及河床宽度分析、河流深度研究以及船舶吃水深度研究等。

2.3 河流航道整治线的定义

河流航道整治线设计是河流航道整治工程中必不可缺的一部分。作为河流航道整治工作中人为设计的河床边线，整治线并不是一条简单的线路，它是由技术人员在对河流的不断研究的过程中设计出的一条符合河流的走向，并且能够在最大程度上改善该河流流向、河流速度的工程线路，主要由自然河岸、设计的护岸工程以及各种建筑物所控制。除此之外，河流航道整治线还包含设计师对该河流所有数据的分析。根据我国目前河流航道整治线的设计工作，一条能够发挥最大作用的航道整治线必须包含原河流处的地理位置信息、河流的最终走向、河流的宽度以及弯曲程度等数据。同时，为了让河流航道整治线能够在未来很长一段时间内继续发挥作用，还须对河流的发展规律进行预估。例如，技术人员需要对该河流的泥沙运动以及河床演变等进行分析研究，从而将整治线进行相应的优化调整。

3 河流航道整治线设计的主要内容

3.1 河流航道整治线设计的原则

进行河流航道整治线设计工作前，设计师们需要时刻牢记河流航道整治线的概念[3]，即：对河流的水面进行整治时，河流与相应的整治建筑物所控制的河道平面轮廓线。根据这个概念，设计师可以清晰地认识到，河流航道整治线所涉及的主体对象有河流以及整治建筑物。河流以及整治建筑物有密不可分的关系，整治建筑物的建设与河流的特点密切相关。只有对河流的特点进行了科学、严谨的研究，设计出的整治建筑物才能达到最佳的整治效果。

例如，航道整治线的设计应贴合河流周边的环境。设计师一般会让治理线通过河流浅滩的最大流速区。浅滩是由于河流的冲击而形成的河流形态，对船只的运行过程造成了很大的阻碍。为了推动船只的运行、减少船只燃料的使用，设计师可以根据河流浅滩最大流速区的特点，使航道整治线通过浅滩的最大流速区。这样的设计有效地将浅滩对船只运行造成的阻碍转化为推动力，还可以最大化地降低河流对两岸居民生活的影响。

除此之外，河流航道整治线的设计还应考虑洪水的冲击[4]。对于生活在河道两岸的居民，洪水是影响其生活较大的因素。洪水暴发之季，居民的生命财产安全会受到严重的威胁，对畜牧业也会有很大的影响。因此，在河流航道整治线的设计中，设计师还应考虑整治线对防洪的作用。比如，可以将该整治线与其他河流整治工程相结合，达到双重防洪的目的。

3.2 河流航道整治线的宽度

河流航道整治线的宽度需要设计师结合河流的情况进行设计，整治线的宽度过大或过小会影响最终的河流整治效果[5]。如果河流整治线过宽，最终的河流束水效果无法达到预期；而整治线过窄则会导致合成的部分地区会被河水过度冲刷，地区的泥沙被冲往下游地区，易引起下游地区淤泥堵塞。除此之外，河流整治线过窄还会导致河流的流速增加以及船只的运行受到阻碍。因此，确定河流航道整治线的宽度时，需要根据河流的情况进行分析，设计出最适合该河流的整治线宽度。

通过查阅相关资料，确定河流整治线宽度的方法主要有以下几种：

1）经验法。经验法的运用最为简单。设计师要能够寻找到与该河流地段相同、水质相似、周边环境类似的成功案例，根据以往的河流航道整治线设计经验，对该河流的整治线宽度进行相应的设计。该方法具有很大的局限性，在设计师遇到新的河流环境后不再运用。

2）理论计算法[6]。理论计算法需要技术人员对整治线的宽度先进行假设，然后根据相关的推导公式进行验算。这种方法也存在很大的局限性，很容易出现预估数据与实际数据不符的情况。

3）流速控制法。河床的流速对于泥沙的运动来说有一定的决定性作用，而河流整治线宽度能够对泥沙的流动造成一定的影响，根据二者之间的关系，可以用河流的速度进行反向推导，计算出河流的最佳整治线宽度。因此，在河流整治线宽度的确定过程中，对河流的流速进行分析十分重要。

3.3 河流航道整治线的平面布局

在河流航道整治线的平面布局中，最重要的是河流航道整治线基本走向的确定[7]。在确定河流航道基本走向的过程中，设计师应尽量将其与稳定深槽的主导河岸进行关联，让整治线与河流的流动方向尽量平行并保持一致，即使整治线与河流的流动方向存在夹角，该夹角也不能过大。由于河流环境的差异，整治线与河流的流动方向保持一致难度较大。在某些河流的整治线设计中，无法将整治线与水流方向的夹角进行很好的控制，这时可以考虑将整治线的过渡段设计为S 形，缓解整治线所带来的淤积情况。

在河流航道整治线的平面布局过程中，除了对整治线基本走向的确定之外，还需要确定河流航道整治线平面设计的基本步骤[8]。在现阶段，首要工作就是确定主导河岸的位置，在河流的上、下深槽处均需要确定其位置。其次，根据主导河岸绘制出枯水水流动力轴线，并绘制出主导河岸及对岸相应的圆弧线。确定主导河岸以及对流河岸的圆弧线之后，设计师还需要用直线将这两个圆弧线相连，并测量直线段的长度。河流航道整治线的平面布局需要大量的数据支撑以及数字演算、平面图形的推定，这对设计师的职业素养有着很大的考验。

3.4 河流航道整治线数据分析

河流航道整治线的设计涵盖了很多方面的问题，其中，最为基础也最重要的是对各种相关数据的分析。河流整治线是由河流自身的性质所体现出来的数据与河流所处环境包含的相关数据的结合，通过技术人员对种种数据的分析，制订相应的河流航道整治线设计方案。为了让设计方案得到有效实施，需要相应的技术与之匹配，从而达到整治目的。河流流量与河道弯曲程度的考量便是问题之一，需要认真对待。

根据河流的不同流量，可以将整治线分为3 个不同的类别：洪水整治线、中水整治线、枯水整治线。除了河流自身的流量所带来的区别外，整治线的类别还需结合河流的其他特点确定。

除此之外，在河流航道整治线的设计过程中，技术人员还应考虑河流的弯曲程度。在河流弯曲程度较小的情况下，为了保障两岸的居民不受洪水的侵害，同时使资金得到合理运用，技术人员宜采用直线整治线。参照以往的经验，设计师及施工人员应遵循河道自身的特点修建防洪建设物。如若不然，很有可能导致最终的河流航道整治工程无法达到最佳效果，甚至会在浪费精力、人力和财力的情况下，对当地居民的生活造成严重的影响。

4 结语

河流航道的整治虽然能让航道发挥最大的作用，推动我国运输行业的持续性发展，为人们的生活提供更为便利的条件，能够为两岸居民的生活带来更大的安全保障，但是，河流航道的整治是十分复杂的，根据河流的存在环境以及不同地区的特点，整治方式也存在差异。为了让河流航道的整治更加完善，在整治工程开始之前，需要对河流进行详细的分析，对河流周边的环境进行考察，进而设计出最佳的河流航道整治线。笔者根据现有的河流航道整治线的设计方式，分析了设计过程中的主要内容和方法，旨在为相关工作者提供改善现存问题的方案，从而为我国的河流航道整治工程提供新的思路。河流航道整治工程不仅是改良生态环境的方法，更是推动我国社会得到持续化发展的基础内容之一。