裁弯取直

裁弯取直又称裁弯工程,是指在过度弯曲河段(河环)上的狭颈处,开挖引河,加速河道由弯趋直的工程措施。弯道环流使凹岸冲刷、凸岸淤积,在一定条件下将导致河道蜿蜒曲折,经常蠕动。上下河湾发展可导致相邻两河湾的凹岸逐渐接近而形成狭颈。

裁弯取直又称裁弯工程,是指在过度弯曲河段(河环)上的狭颈处,开挖引河,加速河道由弯趋直的工程措施。弯道环流使凹岸冲刷、凸岸淤积,在一定条件下将导致河道蜿蜒曲折,经常蠕动。上下河湾发展可导致相邻两河湾的凹岸逐渐接近而形成狭颈。狭颈两端水位差较大,有时可能被漫滩洪水自然冲决,水流改趋直道,这种现象称为“自然裁弯”。采用人工裁弯措施可以畅泄水流,降低上游水位。减少泛滥,改善航行条件;但也剧烈改变了河道原有的相对平衡状态,有时可能引起不良后果,施工前应审慎研究。实施时,可以人工开挖小断面引河,让水流冲刷,逐渐形成新河。有内裁和外裁之分。内裁线路较短,可节省开挖工程量,常被采用。

裁弯取直多发生在弯曲型河流当中。冲积平原的河流在螺旋流的作用下,凹岸受到侵蚀,凸岸发生堆积,这是弯曲型河床发育过程中最主要的特征。当弯曲型河床发展到一定阶段,上、下两个反向河湾按某个固定点,呈S形向两侧扩张,河曲颈部愈来愈窄,当水流冲溃河曲颈部后便引起自然裁弯取直。裁弯取直后,废弃的旧曲流便逐渐淤塞衰亡,成为牛轭湖;新河因缩短流程,比降增大,往往迅速拓宽,发展成为主槽。在山区的深切河曲,也有可能由于曲颈发生强烈的侧蚀而裁弯取直。被废弃的曲流环绕的基岩被孤立在一侧,成为离堆山。另外,为了加大比降,缩短航程,人工也可裁弯取直 。

裁弯取直有利于降低河道防洪水位,但可能增加河道的冲刷,危及堤防安全。长江科学院河流研究所通过分析下荆江多出裁弯工程实施后河道水文情势及河道演变规律,发现由于侵蚀基面降低,裁弯工程上游水位一般有所降低,但由于河道长度缩短,造床作用加强,河床普遍下切,因此应加强滩岸抗冲保护。也有研究者认为裁弯取直工程实施后槽蓄作用减少,将会加大洪峰流量,提前洪峰出现的时间,尤其对于山区河流影响更为明显。河道的演变过程涉及到新老河湾复杂的分水分沙过程,河湾的发展演化过程更是错综复杂,一直以来对河道进行裁弯取直均较为慎重。谢鉴衡等曾开展了裁弯取直工程水力计算及河道变形计算工作,为我国早期河道裁弯取直水力计算提供了经验。近年来裁弯取直工程实施较少,对类似的剧烈河道演变引起的水沙输移研究也较少,研究者更多的关注一般河道演变引起的河道行洪能力的变化。

河流裁弯取直对河势改变较大,不同的建设方案对河道生态与环境行洪能力及周边环境可带来不同的影响。对于城市河道而言,因为河道裁弯取直一般与河道防洪工程及景观改造工程同步进行,河道规模一般较小,工程建设方案与大江大河上修建引道,通过水力作用打通新河的做法也多有不同 。

弯曲型河道是河流自身河床演变的结果。一般认为对山区型河道实施“裁弯取直”可有效降低裁弯段上游洪水位并提高上游的防洪能力。国内外对河道裁弯工程引起的护岸冲刷、河势走向、冲淤平衡等研究较多,而对裁弯工程加大下游地区的防洪风险关注较少。

a.根据山区型河道特点,提出从洪山演进速度、滞蓄水量、对裁弯段下游的防洪影响三个角度分析山区型河道裁弯取直的防洪影响。

b.山区型河道裁弯取直后,由于坡降增大、流速加大,可大大加快洪水演进,从而降低上游的水位;但同时由于洪水演进速度加快,将影响与下游支流洪水的叠加过程,从而可能加大下游的防洪风险 。

1967年及1969年对下荆江中州子与上车弯两弯曲段,进行了人工裁弯取直工程。加上1972年位于监利县境的沙滩子又发生自然切滩和裁弯,河道弯曲系数由1949年的3.19降至2.02。总计缩短河长八十公里,增加泄洪量约五千秒立米,对防洪和航运都发挥了一定的效益 。

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