人工河道规划
编辑基本信息
为排洪、排涝、输水、航运等单项或综合用途开挖河道的水利工程规划。人工河道通常指在没有天然河道的土地上开挖的新河道,如果沿旧河扩挖的规模远大于原河道,也可看作人工河道。为灌溉排水开挖的渠系,一般不作为人工河道。人工河道在几千年前就已出现,以后一直是人类在治理河道与开发水资源中广泛采用的一种工程措施。
规划内容
确定工程任务
规划人工河道工程的任务性质、设计标准和大体的规模,一般由有关的流域规划、地区水利规划或各种专业水利规划提出。但在工程规划中往往还要进一步论证新河道开挖的必要性、设计规模以及新河道与原有河道在运用中的关系等。有时由于原有河道太小,要大幅度扩大行水能力,可能不如另开新河更为经济合理或矛盾较少;有时由于要向一定地点输水或排水,需在平地开河。人工河道的开挖和运用,往往会影响原有排水河道的出路,也会因部分改变水系的天然状况或原有的运用情况,出现一些新的矛盾,必须采取相应的解决措施。
河线选择及总体布置
选择河线是人工河道规划的首要环节,应根据工程任务,从技术、经济、环境和社会影响等方面作全面分析比较,从中确定一两个各有关地区或部门可以接受的较好的方案。工程任务不同,河道线路的要求也不同,有综合效益的河道要兼顾各方面的要求。技术上要着重考虑地形地质、进出口的水流形势、新河道与现有河道交叉等条件。经济上要考虑节省投资和长远的经济效果。对环境的影响往往是河线选择的重要因素,如新河道对沿线水文和水文地质条件以及对生态环境的影响;对工程移民、占用耕地或经济林地、迁建房屋与其他生产设施,以及对文物古迹和旅游环境的影响等。河线要考虑今后沿线地区的发展,尽量减少对沿线地区的干扰。河道的起点、终点和中间某些点,往往是决定河线的约束条件,如起点位置、分洪入海河道的出海口、供水河道的目的地以及河线中间的高地、垭口、城市等,都可影响河线。考虑了这些因素,选择几条河线方案进行粗略比较、筛选,再就某些方案进行更细致的比较才能确定。
工程技术措施
通常分为河道工程与建筑物工程两部分。
(1)河道工程规划。主要是拟定横、纵断面的主要指标及河床与堤防的保护措施。河道起点与终点的水位要与相连接水域的水位相适应。沿程水位则要考虑与河渠、道路交叉的条件和各控制点的合理水位。水面比降决定于各控制点水位和流速限制及河床稳定的要求。人工河道的横断面多为规则形式。小河道多采用单式断面,流量变化不大的大中河道也常采用单式断面。流量变化较大,特别是排洪河道,为适应排泄不同洪水,多采用复式断面,即由1~2条深槽与较宽的河滩地组成。深槽的过水能力要满足常遇洪水安全排泄的要求。在水位不超出地面时,其排水能力应能承泄上游经常来水并满足河滩地的排水需要。深槽的断面设计,特别是开挖深度,要全面考虑河道在通过大、中、小水等不同情况下保持河床稳定的要求。如果新河进口以下的原河道不拟废弃,还要考虑深槽与原河道同时运用的情况。遇超过一定标准的洪水,排洪水位允许超出两岸地面,洪水靠堤防约束,由深槽与滩地共同排泄。由于河滩地过水时间短,其土地利用的合理安排首先应满足设计洪水安全排泄,同时照顾当地生产和交通的要求。河道横断面在各河段内要大体一致,不宜多变,更不能突变。根据设计水位和拟定的横断面,规划河底的纵断面。新河底的高程,在进、出口段要与相接的天然河道、湖泊或海口的底部高程相适应。进入湖泊或海口的河道末段常是倒坡。从天然河道进入人工河道的首段如有陡坡,需有防护或控制措施。
新河岸坡及河底是否需要防护,需根据工程任务及河床土质确定。有航运要求的河道要考虑船行波的破坏作用,研究是否做防护工程;水面较宽的排洪河道要考虑防浪措施;冬季结冰的河道要考虑冰凌对河岸防护工程的影响。不修建护坡工程的河道,对堤坡也要注意保护。河道防护应根据工程重要程度采用工程护坡或植物护坡。宽阔河道堤防的临水面需安排护堤林带。为改善环境,在人工河道的沿线可营造林带以形成绿色屏障或绿色走廊。
(2)建筑物工程规划。人工河道的建筑物工程主要包括:进口控制工程、交叉工程、分水工程、节制工程等。有些出海口需要建挡潮工程,航道需要建船闸、港口等航道工程,有跌差或河道断面有显著变化的地方需要建跌水、陡坡或其他连接工程,与调蓄水库连接的需要建节制闸、泵站或水电站等工程。在工程规划阶段要拟定这些建筑物的总体布置及主要设计指标。人工河道进口处设置的引水建筑物,常与原河道的控制建筑物组成进口枢纽。引水建筑物型式因不同的引水条件而异,一般是闸、涵,但也可以是固定口门或临时建筑物。交叉工程主要有河道交叉工程与道路交叉工程等。河道交叉工程有平交、立交及平立交结合等不同形式,选择的依据主要是新挖河道与现有河渠的水位、流量、水质及含沙量差异等。新河开挖要同时对道路进行调整。道路交叉工程主要有桥梁、隧洞等。桥梁的布设、结构型式、高度和跨度等主要指标的确定要兼顾水陆交通与河道的任务。陆路交通干线可考虑在河道全断面上建桥,次要交通线可根据建桥工程大小决定建漫水桥或设渡船。对季节性极强的排洪、排涝河道深槽部分,在规划上要满足其合理的交通要求,避免为过河填筑堵坝。分水工程及节制工程的布设要全河段统一规划。通航河段要结合渠化规划,有蓄水任务的河段要结合考虑蓄水要求。
经济分析
人工河道的工程量一般很大,而且对沿线地方和部门有许多牵连,因此分析投资与效益要多作调查研究,尽量避免漏项。
环境影响评价
评价对象一般可分进口、中间及出口等3部分。进口段要着重研究分水对原河道的影响,包括因水量减少或水位下降对原河道航运和供水功能的影响,对两岸地下水情势的影响,以及因降低了洪水冲刷能力对河床及河口的生态环境影响等。中间段要着重研究交叉工程对原有水利设施的干扰,对沿线水文地质条件的影响,以及河道占地移民对环境的影响等。出口段要着重研究增加水量和改变对受水区的影响。对以上种种影响不能只考虑设计条件,还要考虑不同水文条件或运用条件和实施过程中不同工程条件下的影响情况。对各种影响都要预计后果,提出对策。
管理运用原则制定
在工程规划阶段需提出明确的管理运用原则,如河道起用与停用的规定,河道不被侵占、不设置障碍以及合理利用河滩地的规定,堤防与深槽的管理维护制度以及排入河道的水质要求等。
工程分期实施安排
要注意考虑工程的远景或最终规模,做到远近结合。对筑堤工程,一般需按远景或最终规模安排堤距;挖河弃土或借土填筑的安排也要考虑远景的要求;排洪河道内的拆迁与安置要避免以后重复搬迁。
中国的大型人工河道
中国在治理淮河、海河与其他河道中开挖了很多人工河道,作用显著。历史上为分泄洪水、保持运河通航,也曾开挖过分洪道,称为
图1 新沂河型(盐河以东)设计断面示意图
图2 子牙新河型设计断面示意图
图3 望虞河标准断面示意图(单位:m)
新沂河的两个偏泓只能排泄春季洪水,滩地不考虑种植秋收作物。子牙新河左侧深槽可排泄常遇洪水,多数年份滩地可以收获秋季作物,右堤右侧深槽用以排泄河道右岸平原涝水。已成人工河道中的排洪深槽,有的也用以蓄水,蓄水位根据河道具体情况确定,在有盐碱化威胁的地区,蓄水位考虑了满足防治两岸土壤盐碱化的要求。
望虞河是太湖的主要排洪河道之一,同时承泄武澄锡水网地区的涝水,必要时还可引长江水入太湖。与京杭运河交叉采取立交方式,以解决泄水、引水与航运的矛盾。