第二节 河道整治工程规划

河道整治工程规划是根据河道演变规律，改善调整河道形态，稳定河势，使之适应防洪、航运、引水等要求所采取的措施安排。

一、河道整治工程规划原则

河道整治工程规划顺应河势规划的原则，即全面规划、综合利用、因势利导、因地制宜、远近结合、分期实施。在工程布置上，一般可根据河势特点，采取一些工程措施，修建控制性工程，稳定有利河势。

河道总是处在不断发展变化的过程中，河道整治工程规划必须顺乎河势，只有这样，在完成了关键性控导工程之后，就可以利用河道自身的演变规律，借助水流的力量，通过自然的冲淤调整，逐步实现规划意图，收到事半功倍之效。否则，强堵硬挑，违背河道演变的自然规律，将会引起河势进一步恶化，造成人力物力的极大浪费和不必要的治河纠纷。因此，在进行河道整治工程规划之前，应对河道演变规律和发展趋势进行认真分析，特别是大洪水对河势走向的影响，拟定出既符合河道演变规律，又能基本满足各方面要求的基本流路，并通过工程措施，将这种有利的流路控制和稳定下来。

值得强调的是，河道整治工程常年经受水流巨大的冲击，并且作为工程基础的河床和河岸又都存在着冲淤变化，上游来水来沙条件又有很大的随机性，这就要求工程应具有一定的可靠程度和适当的控导长度，适应顶冲点上提下挫的变化，发挥整体导流作用。大量的工程实践证明，对局部河段进行孤立的挑流护岸是无益的，且河工建筑物本身，也必须具备足够的强度和柔韧性能，才能适应河床的变化。

另外，河道整治工程一般不能一劳永逸，主体工程完成后，由于受来水来沙条件变化的影响，绝大多数要进行加固和续建，实施动态管理。因此，在规划中应充分考虑，留有余地，在施工中和工程运行中，应根据经验和观测资料做出判断，并加以修正和补充。

二、河道整治工程规划内容

河道整治工程规划按河道特性可分为山区河道整治工程规划、平原河道整治工程规划和河口整治工程规划。山区河道两岸多为基岩，河底多由粗沙、卵石或基岩组成，坡度较陡，流速较大，水位涨落较快，但河床变形强度较小，整治一般只对局部河段产生影响。整治措施多为实施渠化工程、爆破、疏浚和修建局部整治建筑物等。平原河道发育于冲积平原，由于河道来水、来沙和河岸河床土质的差异，常形成顺直、弯曲、分汊和游荡等四种基本河型，各具不同演变特性。对顺直型河道，多通过修建河道整治建筑物，以稳定河势；对弯曲型河道（亦称蜿蜒型河道），多采取人工裁弯等措施，整治成平顺微弯的河段；对分汊型河道，多采取塞支强干等措施，以稳定、改善汊道；对游荡型河道，多采取控导工程、淤滩堵汊等措施，整治成较为稳定的河床。河口段受径流和潮流的共同作用，泥沙冲淤变化复杂，整治措施多采取固滩护岸、堵汊并流、疏浚导流等。本文重点讲述平原河道整治工程规划。

平原河道整治工程规划一般包括洪水、中水、枯水三个不同的整治方案。洪水整治的目的是为了防御洪水泛滥，确保沿河人民生命财产安全；中水整治对稳定河道，控制河势具有十分重要的意义；枯水整治则主要是为了保障通航和引水。从河床演变的基本理论和长期的生产实践可以知道，强烈的造床作用总是在洪水和中水时进行。中水河槽的摆动，将直接危及堤岸和防洪的安全。枯水河槽之所以产生浅滩碍航现象，也往往是由中水、洪水时泥沙运动所造成。因此，如能稳定住中水河槽，就能基本控制整个河道的演变过程，大致上决定河道总的格局。

河道整治工程规划最重要的几个参数是设计流量、设计水位、治导线和河道断面等。这些参数的确定，与河流治理工程的目的有直接关系。

三、河道整治工程规划方法

（一）设计流量和设计水位

整治洪水河槽的设计流量，应根据保护地区的重要性采用不同频率洪水流量。整治中水河槽的设计流量多采用造床流量或平滩流量。与这两种流量相应的水位为设计水位。整治枯水河槽的设计水位多根据通航等级或其他整治要求，采用不同保证率的最低水位，其相应的流量为设计流量。分述如下。

1.洪水河槽整治设计流量和水位

以防洪为目的的洪水河槽整治设计流量和水位的确定，一般按照当地防洪标准，选择与之相应的洪峰流量或水位，作为设计河流治理工程建筑物（堤防等）高程的依据，同时，也可用来校核各种建筑物的安全，如结构强度和局部冲刷坑的深度等。

2.中水河槽整治设计流量和水位

中水河槽是与造床流量相应的河槽，故中水河槽整治设计流量和水位的确定，实际上是要确定造床流量和水位。在一般情况下，平河漫滩的流量接近于造床流量，故也常用平滩流量及相应水位作为设计流量和设计水位。

3.枯水河槽整治设计流量和水位

治理枯水河槽主要是为了解决航运问题，特别是保证枯水航深问题。设计枯水位一般应根据长系列日均水位的某一保证率即通航保证率来确定。通航保证率应根据河流实际可能通航的条件和航运的要求，以及技术的可能性和经济的合理性来确定，设计枯水位确定之后，再求其相应设计流量。

此外，枯水位也是护根护脚和无坝取水建筑物设计的重要控制参数。

（二）治导线

治导线也称整治线，是指河道整治后通过设计流量时的平面轮廓线。制定治导线的原则与前述河势规划的原则基本相同，必须使水流沿着规划的整治线流动时，尽量能满足国民经济各部门的要求。治导线规划的任务，主要是确定其位置、宽度和线型。治导线的位置，应根据整治的目的和要求，遵循因势利导的原则，除考虑本河段的演变发展趋势外，还要考虑上游河势，现有整治工程和天然节点的位置、方向，以及下游河道对送溜的要求，力求整治后水流平顺、河势稳定，并能适应水沙变化规律，满足各方面要求。

山区河道整治的任务相对较单纯。一般仅需要规划其枯水河槽整治线。整治线尺度以能满足通航要求为主。河口整治线的确定取决于河口类型与整治目的。对多沙河流的河口，要留足沉沙范围，考虑河口改道。对有通航要求的分汊型三角洲河口，宜选择相对稳定的主槽作为通航河汊。对于喇叭形河口，整治线的平面形式宜自上而下逐渐放宽呈喇叭形，放宽率应能满足涨落潮时保持一定的水深和流速，使河床达到冲淤相对平衡。对有垦殖要求的河口，应使口门整治与滩涂围垦相结合，合理开发利用滩涂资源。下面着重介绍一下平原河流整治线的制定方法和关键点。

平原河道整治线有洪水河槽整治线、中水河槽整治线和枯水河槽整治线。其中对河势起控制作用的是中水河槽整治线。随着设计流量的不同，整治线也有所不同。洪水河槽整治线，仅在设计堤防时，对堤线与中水河槽岸边线的相关位置做一些考虑；合适的中水河槽整治线能有效控制中水和枯水河床的演变，不但有利于防洪和河岸的稳定，而且有利于获得优良的枯水航道；枯水河槽整治线，则限于控制枯水河床的发展，使其有利于航运和灌溉引水。具体如下：

（1）洪水河槽一般以两岸堤防的平面轮廓线为其设计整治线。两岸堤防的间距应经分析，使其能满足宣泄设计洪水和防止洪水期水流冲刷堤岸的要求。

（2）中水河槽一般以曲率适度的连续曲线和两曲线间适当长度的直线段为其设计整治线。对不宜整治成单一河槽的分汊型河道或游荡型河道则应控制其主流的整治线成为曲率适度的连续曲线。整治线的弯曲半径和曲线间的直线段长度，可参照邻近的优良河段确定。曲线段最小弯曲半径一般为河道直线段平滩河宽的4～9倍。两曲线间的直线段长度一般为该段平滩河宽的1～3倍。

（3）枯水河槽整治线多是在已确定的中水河槽整治线的基础上，利用河段内相对稳定的深槽、边滩和江心洲进行设计。对通航河道，其枯水河槽流向与中水、洪水河槽流向的交角一般不宜过大，以保持航道相对稳定。枯水河槽的弯曲半径和曲线段间直线段的长度，可参照邻近的优良河段选定，其数值可比中水河槽整治线的数值略小（图1-1）。

图1-1 平原河道洪水、中水、枯水河槽整治线示意图

整治线线型的确定。在冲积河流中，顺直型河段并不稳定，特别是游荡型河段更不稳定，其次为蜿蜒型河段，分汊型河段虽因其上下游有节点控制，河势相对稳定，但主支汊常常交替发展，制约两岸国民经济的发展。实践证明，适度弯曲的单一型河段较为稳定，一般具有河道归顺，水流平稳，主流和深泓线的方位变化都较小，水深沿程变化也不大等特点。能达到这种情况的弯曲河段，其弯道的曲率半径、中心角和过渡段的长度，常常是尺度适中且配合良好的。这样的河段对国民经济各个方面，如防洪、航运、港口、取水、桥梁、农田和城市建设等，都是比较有利的，一般不需要整治或容易整治。因此，河流治导线一般为曲线，在曲线和曲线之间连以适当长度的直线过渡段。

整治线的平面尺度即弯道要素的确定，应从分析本河段河流平面外形入手，找出其出现几率较大且能保持较长时间的一些弯道形态，以此来作为河势规划的重要参考依据。参考表1-1列出的一些经验公式，公式反映了河弯尺度与流量的函数关系，有些虽无流量Q因子，但河槽宽度B本身仍和流量大小有关，这些均为经验公式，相互之间有差异，仅供参考。

有的学者如阿尔图宁认为稳定河湾应该是一个变半径的复合弧线，曲率半径R自进口至弯顶逐渐减小，然后自弯顶至出口又逐渐加大。黄河上总结出“上平、下缓、中间陡”的线形，这种河弯有利于进口迎流与出口送流，对主流线变化的适应性较强。埃及共和国在尼罗河整治中亦采用了这种做法，认为弯道应是一个曲率沿程变化的抛物线形，且凸凹岸的最大曲率点不应相互对应，即不在同一径向线上，凸岸弯道的顶点应在凹岸弯顶的下游，距离为D（图1-2），且得出如下经验关系：

图1-2 尼罗河河湾整治线

①-尼罗河主流线；②-河岸；③-河堤

上埃及D=550～15R^α；R=7000m

赖希德河D=450～15R^α；R=6000m

杜姆亚特河D=260～15R^α；R=4000m

式中：R为沿凸岸弯道中心线量测的凹岸与凸岸顶点间的距离，m；D若为负数，表示不需移动，两岸为同心圆。α为指数，可用实测资料率定。如在尼罗河河湾整治规划中取α=0.2。

（三）河槽横断面

河槽横断面主要是选定中水河槽和枯水河槽的断面尺度。通常可参考邻近优良河段的断面选定，也可根据整治前后泄流和输沙能力不变的原则采用有关公式计算选定。

整治线宽度B，河槽平均深度h，即横断面尺度，不能任意给定，必须与河流自然条件相适应。经常采用的方法是选择本河道的模范河段，求出其在设计流量下的断面河相关系，并依此控制规划河段的断面形式。所谓模范河段，是指在河床形态方面，应该是河岸略呈弯曲，深槽较长而浅滩较短，水深沿流程变化不大，过渡段沙埂方向与水流接近垂直，枯水时无分汊现象等；在水流方面，应该是主流比较稳定，流态平顺，流速适中，洪水、中水、枯水流向交角较小。必要时亦可借鉴邻近相似河段的资料。

经过对模范河段的上述分析，就可通过联解下面三个方程，进行断面设计。

从以上公式可以得出

式中符号如图1-3所示。

河槽平均水深h与最大水深h_max的关系，可由下式确定

图1-3 河槽横断面形态示意图

公式中ζ和φ的值，均由模范河段实测资料定出。有了h、h_max、B，即可按断面积相等的原则，考虑河岸土质的稳定性，确定出设计断面的图形。

需要说明的是，上述计算所得的河槽宽度B，严格地讲仅适用于顺直河段，对于弯道段，两岸之间的间距应该是河槽曲率的函数，其宽度在弯道的顶部应该达到最大，并随曲率的减小而减少。弯曲河段最大宽度的确定，通常是在上述计算所得B值中增加一修正值ΔB，不同的河流有不同的ΔB，应通过对规划河道实测资料的对比分析，找出其关系。

（四）河道整治工程布置

在进行了上述中水整治线及河槽断面设计之后，就应该根据水流顶冲点上提下挫的范围，并预估弯道今后的变化，定出守护位置及长度，布置控导工程。黄河下游弯道守护长度的经验是60%在弯顶以下，40%在弯顶以上。在工程型式及施工顺序上，应遵循如何有利于实现所规划的整治线为原则。例如，对于河槽较窄的河段，应以平顺护岸工程为主，不宜修建丁坝一类的挑水建筑物，防止水流条件恶化，特别是通航河段，更应慎重。再如弯道弯顶下移，将导致河弯更接近所拟定的整治线时，可待发展到有利形势时再进行守护。一个河段的改善，也往往需要自上而下的调整，控制好上游河势，下游河弯才能稳定，因此在施工顺序上以自上而下为好。当然在特殊情况下，如下游快速坍塌的河弯，根据需要也可采取临时性守护措施。对于放宽河道或者岸线远离整治线，以及局部急弯，亦可采用一些较低较短的丁坝群，进行逐步改善调整。例如，长江张家洲南港水道，由于新洲附近河道沿程放宽，水流分散，加上鄱阳湖出流的影响，常在此形成浅滩，影响枯季通航。为此，20世纪80年代长江航道局在新洲上下修建6条丁坝，在官洲尾部及梅家洲尾部修建护岸工程和护滩带工程（图1-4）。工程完成后，浅区深泓右摆，丁坝坝间普遍淤积，浅滩冲刷，枯水航深增大，航行条件明显得到改善。长江水利委员会于1997年制订了九江河段张家洲水道的总体治理规划如图1-5所示。

图1-4 长江中游末端张家洲南港航道整治工程布置示意图

图1-5 九江河段张家洲水道的总体治理规划示意图

（长江水利委员会1997年制）