1、 各種類型的河段，在自然情況或受人工控制的條件下，由于水流與河床的相互作用，常造成河岸崩塌而改變河勢，危及農田及城鎮(zhèn)村莊的安全，破壞水利工程的正常運用，給國民經濟帶來不利影響。修筑護岸與治河工程的目的，就是為了抵抗水流沖刷，變水害為水利，為農業(yè)生產服務。第一節(jié) 河道橫向侵蝕的機理 第二節(jié) 護岸工程第三節(jié) 整治建筑物 第四節(jié) 治灘造田工程 主要內容第一節(jié) 河道橫向侵蝕的機理一、橫向侵蝕和彎道水流的特性二、河道演變機理三、橫向侵蝕的防治 橫向侵蝕一般是指在河（溝）道中與流向垂直的向兩側方向的侵蝕，如河（溝）岸崩塌，溝道被沖刷而變寬等現(xiàn)象。一、橫向侵蝕和彎道水流的特性橫向侵蝕的概念發(fā)生橫向侵蝕原因：

2、一是河（溝）床縱向侵蝕影響，由于河床下切而使河床失去穩(wěn)定；二是山洪、泥石流流動時水流彎起引起橫向沖刷所造成的。如果谷坊，攔沙壩等抑制河底下切的建筑物修筑得很恰當，則主要的問題就在于水流彎曲所引起的不利影響。 影響水流彎曲的因素很多，如河（溝）床上的突出巖石、沉積的泥沙堆、兩岸的不對稱地形等等，都可能引起水流的彎曲。據(jù)調查，一般彎道部分布占總長的8090%，而直段僅占920%。水流在直段上的水深、流速及含沙量的分布是比較均勻的，而在彎道則不然。在彎道上，當水流作曲線運動時，必然產生指向凹岸方向的離心力，水流為了平衡這個離心力，使得凹岸一方的水面增高，凸岸一方的水面降低，形成橫向比降圖9-1(a)

3、。因水流所受離心力的大小是和水流流速的二次方成正比，而河道水流流速的分布是表層大，底層小，故表層水流所受的離心力較大，并沿水深逐漸減小圖9-1(c)，又因離心力的方向與橫向水位差所引起的水壓力的方向相反，故兩種作用力的合力方向圖9-1(c) ，就是水流運動的方向。因此，表層的水流向凹岸，底層的水流向凸岸，從而形成環(huán)流圖9-1(b)整個水流呈螺旋狀前進。彎道泥沙運動與螺旋流關系極為密切，在橫向環(huán)流的作用下，表層含沙量較小的水流不斷流向凹岸并插下河底，而底層含沙量較大的水流不斷流向凸岸并爬上邊灘，形成橫向輸沙不平衡，再加上縱向水流對凹岸的頂沖作用，凹岸岸坡被沖刷而崩坍，崩塌下來之泥沙隨底部橫向水流

4、被帶到凸岸，而挾帶大量泥沙的底流，在重力的作用下把泥沙淤積于凸岸，底流在接近凸岸處轉而向上流動，到達表層后又流向凹岸，重新使凹岸沖刷坍塌，橫向侵蝕繼續(xù)發(fā)展。這樣發(fā)展的結果，彎道凹岸便成為水深流急的主流深槽，而凸岸則成為水淺流緩的淺灘。如果凹岸不夠堅固，就會使彎道向下移動圖9-2(a) 。彎道推移質泥沙的運動圖9-2(b)和底部流速、流向及河床的形態(tài)有關。（一）基本原理 河道的演變形式，可分為兩種：其一是河道沿流程縱深方向上發(fā)生的變形，稱為縱向變形。其二是河道與流向垂直的兩側方向上之變形，稱為橫向變形。 河道的縱向變形，反映在河床的抬高和刷深，而橫向變形的總趨勢是：河道不斷向右岸沖刷發(fā)展，而左岸

5、則不斷淤積。 二、河道演變的機理 河道演變的原因極其復雜，千差萬別，但其根本的原因是輸沙的不平衡。當上游來沙大于本河段的挾沙能力時，會產生淤積，河床升高，當來沙小于本河段挾沙能力時則產生沖刷，河床下降，河床之橫向變形，也是由于橫向輸沙不平衡所引起。 河道由于輸沙不平衡所引起的變形，在一定的條件下，往往朝著使變形速度停止之方向發(fā)展，即河床發(fā)生淤積和沖刷時，其淤積及沖刷濃度將逐漸減小，甚至停止，這種現(xiàn)象稱為河床及水流的“自我調整作用”（圖9-3）。 在淤積與沖刷的發(fā)展過程中，河床及水流進行自我調整，通過改變河寬、水深、比降及床沙的組成使本河段的挾沙能力與上游的來沙條件趨于相適應，從而促使淤積與沖刷

6、速度由變緩向停止的方向發(fā)展。 河床和水流的自我調整作用，雖會使淤積與沖刷之速度變緩甚至停止，但由于輸沙不平衡所引起的河床的變形卻是絕對的，其基本原因是：上游之來水來沙條件總是不斷因時變化的，來沙來水條件的改變必然引起的舊的輸沙平衡的破壞，使變形又從新的一個起點開始。另一方面，即使上游來沙來水條件不變，河床上的沙波運動仍然是存在的，河床仍然處于經常不斷的變形過程之中。由此可見，河道中的泥沙運動總是處于輸沙不平衡狀態(tài)。（二）影響河道演變的因素1. 河段的來水量及其變化過程；2. 河段來沙量、來沙組成及其變化過程；3. 河段比降；4. 河段的河床形態(tài)及地質情況。其中，第1、3兩個因素決定河段水流挾帶

7、泥沙的能力；第2個因素決定河段的來沙數(shù)量及其泥沙組成，在一定的水流條件下，如果河段的來沙量大，泥沙組成粗，則有利于使河道產生淤積；如果來沙量小，泥沙組成細，則將有利于使河道產生沖刷。 前面已指出：河道演變的基本原因是輸沙不平衡。第1、2、3三個因素，就是決定輸沙不平衡之基本因素。如果河段的來水量大，河谷比降大，水流挾帶泥沙的能力大，而河段的來沙量小，則來沙量不能滿足水流挾沙能力的要求，形成輸沙不平衡，河床將發(fā)生沖刷，此時如泥沙組成細，則將使沖刷加劇。 相反，如河段的來水量小，河谷比降小，水流挾帶泥沙的能力小，而河段的來沙量大，則來沙量已經超過水流挾沙能力的要求，形成輸沙不平衡，河床將發(fā)生淤積，

8、此時如果泥沙組成粗，將使淤積加重。 第4個因素決定著河床的邊界條件。河段的河床形態(tài)對水流條件影響甚大，而地質情況又決定河床抵抗沖刷的能力。 總之，以上4個因素，是水流與河床兩個矛盾方面的決定因素，它們在相互依賴與相互斗爭的過程中，決定與影響著河道的演變發(fā)展。要使河道更好地造福于人類，就必須根據(jù)河道的演變規(guī)律，開展治河治水工程。 三、橫向侵蝕的防治 一般說來，在山洪流經的途徑上，彎道是很多的，再加上坡度一般很陡，要把山洪流經的途徑進行全面的整直，從人力、物力和自然條件來考慮都是不可能的，通?？捎幸韵聨追N防治方法：（1）將溝槽部分裁彎取直，控制凹岸發(fā)展。但在溝道裁彎取直后，由于比降增大，可能使山洪

9、的流速增大，使縱向侵蝕加劇，因而必須考慮溝（溝）床的穩(wěn)定性問題，并設置恰當?shù)姆乐箿系紫虑械慕ㄖ铩＃?）除去溝床的凸出巖石，沉積泥沙堆。山洪流經障礙物時，必然要改變方向，從而發(fā)生彎曲導致橫向侵蝕，清除障礙物后并輔以適當?shù)膶Я鞴こ?，使水流按一定方向流去，則可防止橫向沖刷的作用。 （3）設置護岸工程與整治建筑物，以控制河岸發(fā)展和改善彎道，這是防止橫向侵蝕的主要辦法。應該指出，護岸工程與整治建筑物是有所區(qū)別的，護岸工程是用來保護溝岸免受山洪和泥石流沖刷的，一般不具有整治溝道水流的作用，而整治建筑物的主要目的是改變山洪及泥石流的流向，實際上也發(fā)揮護岸的作用。 第二節(jié) 護岸工程一、護岸工程的目的及種類

10、防治山洪的護岸工程與一般平原、河流的護岸工程并不完全相同，主要區(qū)別在于橫向侵蝕使溝岸崩壞后，由于山區(qū)較陡，還可能因下部溝岸崩坍而引起山崩，因此，護岸工程還必須起到防止山崩的作用。 （一）護岸工程的目的溝道中設置護岸工程，主要用于下列情況：1由于山洪、泥石流沖擊使山腳遭受沖刷而有山坡崩坍危險的地方。 2在有滑坡的山腳下，設置護岸工程兼起擋土墻的作用，以防止滑坡及橫向侵蝕。 3用于保護谷坊、攔沙壩等建筑物。谷坊或淤地壩淤沙后，多沉積于溝道中部，山洪遇堆積物常向兩側沖刷，如果兩岸巖石或土質不佳，就需設置護岸工程，以防止沖塌溝岸而導致谷坊或攔沙壩失事；在溝道窄而溢洪道寬的情況下，如果過壩的山洪流向改變

11、，也可能危及溝岸，這時也需設置護岸工程。4溝道縱坡陡急，兩岸土質不佳的地段，除修谷坊防止下切外，還應修護岸工程。（二）護岸工程的種類 護岸工程一般可分為護坡與護基（或護腳）兩種工程?？菟灰韵路Q為護基工程，枯水位以上稱為護坡工程。根據(jù)其所用材料的不同，又可分為：干砌片石、漿砌片石、混凝土板、鐵絲石籠、木樁排、木框架與生物護岸等幾類。此外，還有混合型護岸工程，如木樁植樹加拋石，拋石植樹加梢捆護岸工程等。 為了防止護岸工程被破壞，除應注意工程本身質量外，還應防止因基礎被沖刷而遭受破壞。因此，在坡度陡急的山洪溝道中修建護岸工程時，常需同時修建護基工程，如果下游溝道坡度較緩，一般不修護基工程，但護岸工

12、程的基礎，需有足夠的埋深。 護基工程有多種形式，最簡單的一種是拋石護基，即用比施工地點附近的石塊更大的大理石塊鋪到護岸工程的基部進行護底的護基工程（圖9-4）。二、護岸工程的設計與施工（一）護岸工程的設計原則1在進行護岸工程設計之前，應對上下游溝道情況進行調查研究，分析在修建護岸工程之后，下游或對岸是否會發(fā)生新的沖刷，確保溝道安全。2為減少水流沖毀基礎，護岸工程應大致按地形設置，并力求形狀沒有急劇的彎曲。此外，還應注意將護岸工程的上游及下游部分與基巖、護基工程及已有的護岸工程連接，以免在護岸工程的上下游發(fā)生沖刷作用。3護岸工程的設計高度，一方面要保證山洪不致漫過護岸工程，另一方面應考慮護岸工程

13、之背后有無崩塌之可能。如有崩塌可能，則應預留出堆積崩塌沙石的余地，即使護岸工程離開崩塌有一定的距離并有足夠的高度，如不能滿足高度的要求，可沿岸坡修建向上成斜坡的橫墻，以防止背后侵蝕及坡面的崩塌。4在彎道段凹岸水位較凸岸水位高，因此，凹岸護岸工程的高度應更高一些，凹岸水位比凸岸水位高出的數(shù)值（H）可近似地按下式計算：式中：H凹岸水位高于凸岸水位之數(shù)值，可作為超高計算；V水流流速（m/s）；B溝道寬度；R彎道曲率半徑；g重力加速度。（二）護基（腳）工程 護腳工程的特點為：常潛沒于水中，時刻都受到水流的沖擊和侵蝕作用。因此，在建筑材料和結構上要求具有：抗御水流沖擊和推移質磨損的能力；富有彈性，易于恢

14、復和補充，以適應河床變形；耐水流侵蝕的性能好，以及便于水下施工等。 常用的護腳工程有拋石、沉枕、石籠等。1拋石護腳工程 設計拋石護腳工程應考慮塊石規(guī)格，穩(wěn)定坡度，拋護范圍和厚度等幾個方面的問題。 護腳塊石要求采用石質堅硬的石灰?guī)r、花崗巖等，不得采用風化易碎的巖石。塊石尺寸，以能抵抗水流沖擊，不被沖走為原則，可根據(jù)護岸地點洪水期的流速，水深等實測資料，用一般起動流速進行略估，塊石直徑一般取為2040cm，并可摻合一定數(shù)量的小塊石，以堵塞大塊石之間的縫隙。 拋石護腳的穩(wěn)定坡度，除應保證塊石體本身的穩(wěn)定外，還應保證塊石體能平衡土坡的滑動力。因此，必須結合塊石體的臨界休止角和溝岸土質在飽和情況下的穩(wěn)定

15、邊坡來考慮。塊石體在水中中的臨界休止角可定為1:1.4-1:1.5左右，溝岸土質在飽和情況下的穩(wěn)定邊坡可參考實測資料確定 對于沙質溝床，約為1:2左右。拋石護腳工程的設計邊坡應緩于臨界休止角，等于或略陡于飽和情況下的穩(wěn)定邊坡。在一般情況下應不陡于1:1.5-1:1.8（水流頂沖愈嚴重，應取較大比值）。 拋石厚度對于工程的效果和造價關系極為密切。厚度的確定，目前，一般規(guī)定為0.4-0.8m，相當于塊石粒徑的2倍石粒（圖9-5）。在接坡段緊接枯水處，為穩(wěn)定邊坡，加拋頂寬為2-3m的平臺。如溝坡陡峻（局部坡度陡于1:1.5，重重點險陡于1:1.8），則需加厚拋石厚度。2石籠護腳工程 石籠護腳多用于流

16、速大，邊坡陡的地區(qū)。石籠系用鉛絲、鐵絲、荊條等材料做成各種網格的籠狀物體，內填塊石、礫石或卵石。其優(yōu)點是具有較好的強度和柔性，而不需較大的石料，在高含沙山洪的作用下，石籠中的空隙將很快被泥沙淤滿而形成堅固的整體護層，增強了抗沖能力，缺點是籠網日久會銹蝕，導致石籠解體（一般使用年限：鍍鋅鐵絲籠為8-12年，普通鐵絲為3-5年）。另外，在溝道有滾石的地段，一般不宜采用。 籠的網格大小以不漏失填充的石料為限度，一般做成箱形或圓柱形，鋪設厚度為0.4-0.5m，其它設計與拋石護腳工程相同。圖9-6為各種石籠結構圖。（三）護坡工程 護坡工程又稱護坡堤，可采用砌石結構，也可采用生物護坡。砌石護岸堤可分單層

17、干砌塊石，雙層干砌塊石和漿砌石三種。對于山洪流向比較平順，不受主流沖刷的防護地點，當流速為2-3 m/s時，可采用單層干砌塊石；當流速為3-4m/s時，可采用雙層干砌塊石；在受到主流沖刷，山洪流速大（4-5m/s），挾帶物多，沖擊力猛的防護地點，則采用漿砌石。1.干砌塊石護坡 干砌塊石護坡主要由腳槽、坡面、封頂三部分組成（見圖9-7），其中腳槽主要用于阻止砌石坡面下滑，起到穩(wěn)定坡面之作用，其形式有矩形和梯形兩種，其下端與護腳工程銜接。腳槽尺寸視邊坡大小而定，如圖9-7、9-8所示。其中以圖9-8c之形式最好，因這種砌法可以起到最大的阻滑作用，而且節(jié)省石料。 坡面的邊坡視土壤的性質、結構而定，一

18、般為1:2.5-1:3.0，個別可用1:2.0。坡面的塊石由面層與墊層組成，面層塊石大小及厚度，應能保證在水流作用下不被沖動，根據(jù)實踐經經驗鋪砌厚度為30cm左右，即可滿足上述要求，一般情況可取25-35cm。 墊層主要起反濾層的作用，防止邊坡上的土壤顆粒被水流從縫隙中帶走，以致邊坡被淘空而失去穩(wěn)定。墊層有單層與雙層兩種，其粒配之選擇應以保證組成墊層和岸坡的顆粒不能穿越相鄰粒徑較大一層的孔隙為原則，為此，各墊層本身粒配的不均勻系數(shù)應滿足關系式：各層間粒配應滿足下述關系式：式中：d0、d1、d2、d為岸坡土壤、下墊層、上墊層及護坡塊石的粒徑。 足標“60”、“50”、“10”表示小于這一粒徑的百

19、分數(shù)，單墊層厚度一般取920cm，雙墊層厚度一般取1525cm。 對于岸坡有地下水滲出地區(qū)，護坡前需在透水層范圍內先開挖導濾溝，并用粗砂及礫石分層填實，其布置及結構形式如圖9-9所示。封頂?shù)淖饔迷谟谧柚褂晁虢?，防止工程遭受破壞。封頂多用平整塊石砌筑，寬度為50-100cm，與灘地接合，可用碎石、粗砂回填，寬度不小于10cm，最后沿灘地植草皮一條，寬20cm左右。2漿砌石護坡 漿砌石護岸堤可用75號水泥砂漿砌筑，在嚴寒地區(qū)使用100號水泥，其結構形式，基本上與干砌石護坡相同（圖9-10），一般也設墊層，但岸坡如為沙礫卵石時，可不設墊層。 為了減少護岸背面的壓力及排泄積水，可在下部設置交錯排列的

20、泄水口，孔口可作成0.1m0.15m矩形或直徑為0.1m的圓形，間距約2-3m。泄水孔口局部范圍內設反濾層，以防淤塞泄水孔。 較長的護岸堤，應設置伸縮縫，以消除或減少溫度應力，一般沿縱方向每隔9-15m設置一道，縫寬2cm，用瀝青板填塞。其封頂可采用混凝土基槽或塊基基槽封頂，如圖9-10所示。 3護岸堤修筑時，需注意的幾個問題（1）基礎要挖深，慎重處理，防止掏空，一般情況下，當沖刷深度4m以內時，可將基礎直接埋在沖刷深度以下0.5-1.0m處，并且基礎底面要低于溝床最深點以下1m左右。（2）溝岸必須事先平整，達到規(guī)定坡度后再進行砌石。（3）護岸片石必須全部丁砌，并垂直于坡面。片石下面要設置適當

21、厚度的墊層，隨岸坡土質而不同，墊層一般采用沙礫卵石或粗中沙卵石混合墊層組成，若巖坡土質與墊層材料相類似，則可不設墊層。 第三節(jié) 整治建筑物 整治建筑物按其性能和外形，可分為丁壩、順壩等幾種。一、丁壩 二、順壩一、丁壩（一）丁壩的作用種類 丁壩是由壩頭、壩身和壩根三部分組成的一種建筑物，其壩根與河岸相連，壩頭伸向河槽，在平面上與河岸連接起來呈丁字形，壩頭與壩根之間的主體部分為壩身，如圖9-11所示，其特點是不與對岸連接。1丁壩的作用（1）改變山洪流向，防止橫向侵蝕，有時，山洪沖淘坡腳可能引起山崩，修建丁壩后改變了流向，即可防止山崩。 （2）緩和山洪流勢，使泥沙沉積，并能將水流挑向對岸，保護下游的

22、護岸工程和堤岸不受水流沖擊。（3）調整溝寬，迎托水流，防止山洪亂流和偏流，阻止溝道寬度發(fā)展。2丁壩的種類 丁壩可按建筑材料、高度、長度、透水性能及與流水所形成的角度進行分類。 (1)按建筑材料不同，可分為：石籠丁壩、梢捆丁壩、砌石丁壩、混凝土丁壩、木框丁壩、石柳壩及柳盤頭等。 (2)按高度不同，即山洪是否能漫過丁壩，可分為淹沒和非淹沒兩種。 (3)按長度不同，丁壩分為短丁壩與長丁壩。 (4)按丁壩與水流所成角度不同，可分為：垂直布置形式（即正交丁壩）、下挑布置形式（即下挑丁壩）、上挑布置形式（即上挑丁壩）。 (5)按透水性能不同，可分為不透水與透水丁壩。 （二）丁壩的設計與施工 由于荒溪縱坡陡

23、，山洪流速大，挾帶泥沙多，丁壩的作用比較復雜，建筑不當不僅不能發(fā)揮作用，有時還會引起一些危害，如在窄小的新河槽，有時會由于修筑了丁壩而減小造地面積，或因水流紊亂而使對岸的不堅實岸坡遭沖刷而引起橫向侵蝕，在這種情況下都不宜建筑丁壩。因此，在設計丁壩之前，應對荒溪的特點、水深、流速等情況進行詳細的調查研究，計劃一定要留有余地，在丁壩的設計與施工中應注意以下幾問題。 1丁壩的布置（1）丁壩的間距 單獨布置一座丁壩，在水流的沖擊下，很容易遭到破壞， 因此，丁壩的布置往往以丁壩群的方式出現(xiàn)。一組丁壩的數(shù)量要考慮以下幾個因素：第一：視保護段的長度而定，一般彎頂以下保護的長度占整個保護長度的60%，彎頂以上

24、占40%；第二，丁壩的間距與淤積效果有密切的關系。間距過大，丁壩群就和單個丁壩一樣，不能起到互相掩護的作用，間距過小，丁壩的數(shù)量就多，造成浪費。 合理的丁壩間距，可通過兩個方面來確定： 應使下一個丁壩的雍水剛好達到上一個丁壩處，避免在上一個丁壩下游發(fā)生水面跌落現(xiàn)象，即充分發(fā)揮每一個丁壩的作用，又能保證兩壩之間不發(fā)生沖刷；丁壩間距L應使繞過上一個壩頭之后形成的擴散水流的邊界線，大致達到下一個丁壩的有效長度LP的末端，以避免壩根的沖刷（圖9-13），此關系一般是： LP=2L0/3 L=（23）LP（凹岸段） L=（35）LP（凸岸段） 式中：LO壩身長度；LP丁壩的有效長度；L 間距。 丁壩間距

25、大一些，可節(jié)省建筑材料，但在丁壩區(qū)內可能發(fā)生橫流，從而破壞溝岸。丁壩的理論最大間距Lmax，可按下式求得： 式中：水流繞過丁壩頭部的擴散角，據(jù)實驗 =66 ； B，b為溝道及丁壩的寬度。（2）丁壩的布置形式 丁壩多設在溝道下游部分，必要時也可在上游設置(圖9-14)，一岸有崩塌危險，對岸較堅固時，可在崩塌地段起點附近，修一道非淹沒的下挑丁壩，將山洪引向對岸的堅固岸石，以保護崩塌段溝岸。 對崩塌延續(xù)很長范圍的地段，為促使泥沙淤積，多做成上挑丁壩組，以加速淤沙保護崩塌段的坡腳，最好在崩塌段的下游的末端再加置一道護底工程，以防止溝底侵蝕使丁壩基礎遭破壞；在崩塌段的上游起點附近，則修筑非淹沒丁壩。丁壩

26、的高度，在靠山一面宜高，緩緩向下游傾斜到丁壩頭部。（3）丁壩軸線與水流方向的關系 丁壩軸線與水流方向的夾角大小不同，對水流結構的影響也不同，主要表現(xiàn)在兩個方面：就繞流情況而言，以下挑丁壩為最好，水流較順，壩頭河床由繞流所引起的沖刷較弱；上挑丁壩壩頭流態(tài)混亂，壩頭河床由繞流所引起的沖刷較強。 就漫流情況而言，則以上挑丁壩為最好，水流在漫越上挑丁壩之后，形成沿壩身方面指向河岸的平軸環(huán)流，將泥沙帶向河岸，在近岸部位發(fā)生淤積；而下挑丁壩水流漫越后，形成的平軸環(huán)流，可沿壩身方向指向河心分速，將泥沙帶到河心，使丁壩根部的河岸發(fā)生沖刷 。 綜合上述，非淹沒丁壩均應設計成下挑形式，壩軸線與水流的夾角以70-7

27、5為宜；而淹沒丁壩則與此相反，一般都設計成上挑丁壩，壩軸線與水流的夾角為90-105。 2丁壩的結構 丁壩的壩型及結構的選擇，應根據(jù)水流條件，河岸地質及丁壩的工作條件，因地制宜，就地取材地進行選擇。（1）石丁壩：其壩心用亂拋堆或用塊石砌筑。表面用干砌、漿砌石修平或用較大的塊石拋護，其范圍是上游伸出壩腳4m，下游伸出8m，壩頭伸出12m。其斷面較小，頂寬一般為1.5-2.0m，迎、背面面邊坡系數(shù)均采用1.5-2.0，壩頭部分邊坡系數(shù)應加大到3-5（圖9-16） 。（2）土心丁壩：此丁壩采用沙土或粘性土料作壩體，用塊石護腳護坡，還需用沉排護底（即將梢料制成大面積的排狀物，見圖9-17）。 （3）石

28、柳壩和柳盤頭：在石料較少的地區(qū)，可采用石柳壩和柳盤頭等結構形式（圖9-18，9-19）。 3丁壩的高度和長度 丁壩壩頂高程視整治的目的而定。據(jù)我國經驗，凡經過漫流的丁壩，一般淤積情況都較好；凡未經漫流的，淤沙較小，為達到發(fā)生漫流的目的，壩頂高程可按歷年平均水位設計，但不得超過原溝岸的高程。在山洪溝道中，以修筑不漫流丁壩為宜，壩頂高程一般高出設計水位1m左右。丁壩壩身長度和壩頂高程有一定的聯(lián)系，淹沒丁壩，可采用較長的壩身，而非淹沒丁壩，壩身都是短的，這是因為壩頂高程線較高的長丁壩，不但工程量大，而且阻水嚴重，影響壩身的穩(wěn)定性，又產生不利水流使對岸崩塌。對壩身較長的淹沒丁壩可將丁壩設計成兩個以上的

29、縱坡，一般壩頭部分較緩，壩身中部次之，近岸（占全壩長的1/61/10）部分較陡。 4丁壩壩頭沖刷坑深度的估算 溝道中修建了丁壩以后改變了丁壩周圍的水流狀態(tài)，使壩頭附近產生了向下的復雜環(huán)流造成了壩頭的沖刷。當水流沖擊丁壩時，丁壩上游壅水形成高壓區(qū)，在壩頭附近由于水流較大，形成低壓區(qū)。位于高壓區(qū)的水體，除很少一部分折向河岸形成回流外，大部分流向低壓區(qū)，并折向河底，形成環(huán)繞壩頭的螺旋流，在壩頭附近形成了沖刷坑。 影響丁壩壩頭沖刷深度的主要因素有：（1）丁壩壩頭附近的流速及水流與壩軸線的交角。流速大，折向溝底的水流速度也大；交角愈接近90，沖擊壩身的水流愈強，壅水愈高，折 向溝底的水流沖刷力也愈強。

30、（2）壩身的長度。壩身愈長，束窄溝床的能力愈強，壩頭的流速也愈大，沖刷坑愈深。（3）溝床的土質組成和來沙情況。粘性土愈多，抗沖能力愈強，沖刷坑就愈淺，上游來沙愈多，遭沖刷的可能性也愈小。（4）壩頭的邊坡。壩坡愈陡，環(huán)流向下之切應力愈大，沖刷坑也愈深。 由于丁壩壩頭水流條件極為復雜，一般難以用數(shù)學公式來計算其沖刷深度。 5丁壩的防護在中細沙組成的河床上或在水深流急處修建丁壩，應以沉排護底，沉排伸出長度如前所述。 在河床組成較好的情況下，可用拋石護腳，它的寬度應不小于由漫流和繞流而引起的壩頭和壩身附近河床的掏刷范圍，在黃河流域，一般向上游延護1220m，向下游延護1525m。 壩頭水流紊亂，應特別

31、加固，可采用加大頭部護底工程面積或加大邊坡系數(shù)兩種方式進行，如壩基土質較好，可不必全用沉排護底，只在壩頭溝底設置即可。6丁壩的施工 丁壩的施工與谷坊等相類似，不再重述，現(xiàn)僅介紹丁壩施工中須注意的幾個問題。 （1）施工順序：選擇流勢較緩和的地點先行施工，然后再推向流勢較急之地點，以保證工程安全。（2）在施工中應注意觀測研究，在修筑部分丁壩以后，則應研究分析已修丁壩對上、下游及對岸之影響，如有影響則應修改設計。（3）應考慮按照現(xiàn)有溝道之沖淤變化，不能簡單地將丁壩基礎按照現(xiàn)有溝底一律向下挖一定深度。（4）在丁壩開挖坑內回填大石，以抵抗沖刷。 二、順壩(一)順壩的結構 順壩是一種縱向整治建筑物，由壩頭

32、、壩身和壩根三部分組成，如圖921，壩身一般較長，與水流方向接近平行或略有微小交角，直接布置在整治線上，具有導引水流、調整河岸等作用。 順壩有淹沒與非淹沒兩種，淹沒順壩用于整治枯水河槽，順壩高程由整治水位而定，自壩根到壩頭，沿水流方向略有傾斜，其坡度大于水面比降，淹沒時自壩頭至壩根逐漸漫水，非淹沒順壩在河道整治中采用較少。1土順壩。一般都用當?shù)噩F(xiàn)有土料修筑。壩頂寬度可取24.8m，一般為3m同左右，邊坡系數(shù)，外坡因有水流緊貼流過，不應小于2，并設拋石加以保護；內坡可取11.5。2石順壩。在河道斷面較窄，流速比較大的山區(qū)河道，如當?shù)赜惺希刹捎酶善鍪驖{砌石順壩。 壩頂寬度可取1.53.0m，

33、壩的邊坡系數(shù)，外坡可取1.52，內坡可取11.5。外坡亦應設拋石加以保護。對土、石順壩，壩基如為細砂河床，都應設沉排，沉排伸出壩基之寬度，外坡不小于6m，內坡不小于3m。 順壩因阻水作用較小，壩頭沖刷坑較小，無需特別加固，但邊坡系數(shù)應加大，一般不小于3。如果我們能夠估算出河道束窄以后達到新的相對平衡對河床可能的沖刷深度，就可據(jù)此定出順壩基礎的砌筑深度。 沖刷深度的計算涉及的因素很多，目前尚無可靠之公式：下面僅介紹一些最簡單的估算方法。 1清水河流按河床泥沙起動流速計算在沿河上游有水庫下泄清水，或上游來水基本是清水時，由于河床束窄，使流速大于河床泥沙的起動流速，從而引起河床的沖刷，此時，河床必須

34、沖深到流速小于河床泥沙的起動流速，沖刷才會停止。在這種情況下，河床沖刷深度計算可由起動流速來控制，根據(jù)交通部門提出的有關公式如下：式中： 河床的沖刷深度（m）； 設計流量（ / ）； 新河槽寬度（m）； 、原河床中新河槽（即修建順壩束窄后的河槽）部分的最大水深及平均水深（m）。可從原河道枯水位或中水位時的斷面上，選擇 較大的值作為設計數(shù)據(jù)； 河床泥沙平均粒徑（mm）；Hmax 單寬流量集中系數(shù)， ，其中B和H為水流平灘時的水面寬度及平均水深（m）； E與汛期含沙量有關，可按下列數(shù)值選用：當S（歷年汛期月最大含沙量平均值， ）10時，E為0.86。2按推移質輸沙公式推算 中小河道，特別是山區(qū)中小

35、河道，影響河床沖淤變化的泥沙，主要是推移質。河道治理后，破壞了原有的推移質輸沙平衡，從而使河床發(fā)生沖刷。這時通過河床沖深使推移質輸沙能力下降和恢復到治理前的相對輸沙平衡狀態(tài)，沖刷才會停止。這種情況下，河床沖刷深度簡單估算如下：河道治理前后，河道中的流量是相同的。 即 = 同樣可認為，河道治理前與治理后達到新的平衡時的推移質輸沙總量是相等的， 即一般推移質輸沙率的公式為 （99） （910） 式中重力加速度g是一樣的，假設河道治理前后系數(shù)k及河床泥沙粒徑d相同，根據(jù)試驗研究，一般x=4，y=1/4，則公式（910）可簡化為： （911） 最后簡化得： （912） 式中： Q設計流量（m3/s）；

36、 、 、 河道治理前的河寬（m）、平 均水深（m）及流速（m/s）； 、 、 河道治理后的河寬（m）、平均 水深（m）及流速（m/s）； 、 分別為治理前后的推移質輸沙率 （kg/ms）。 由式912中算得的H值，可作為沖刷深度的估算值，此種估算較粗略，僅供參考使用。 第四節(jié) 治灘造田工程 治灘造田就是通過工程措施，將河床縮窄、改道、裁彎取直，在治好的河灘上，用引洪放淤的辦法，淤墊出能耕種的土地，以防止河道沖刷，變?yōu)┑貫榱继铩?治灘造田是小流域綜合治理的一個組成部分，而流域治理的好壞，又直接影響治灘造田工程的標準和效益，因此，治灘造田工程不能脫離流域治理規(guī)劃單獨進行： 一、治灘造田的類型治灘造

37、田主要有以下幾種類型（一）束河造田 在寬闊的河灘上，修建順河堤等治河工程束窄河床，將騰出來的河灘改造成耕地。（二）改河造田在條件適宜的地方開挖新河道，將原河改道，在老河床上造田。（三）裁彎造田 過分彎曲的河道往往形成河環(huán)，在河環(huán)狹勁處開挖新河道，將河道裁彎取直，在老河彎內造田。（四）堵叉造田 在河道分叉處，選留一叉，堵塞某條支叉，并將其改造為農田 。（五）箍洞造田 在小流域的支溝內順著河道方向砌筑涵洞，渲泄地面來水，在涵洞上填土造田。二、整治線的規(guī)劃 整治線（又稱治導線）是指河道經過整治以后，在設計流量下的平面輪廓，它是布置整治建筑物的重要依據(jù)，因此，整治線規(guī)劃設計得是否合理，往往決定著工程量

38、和工程效益的大小，甚至決定工程的成敗。 （一）整治線的布置原則 整治線之布置，應根據(jù)河道治理的目的，按照因勢利導的原則來確定，應能很好地滿足國民經濟各有關部門的要求。1多造地和造好地，新河應力求不占耕地或少占耕地，造出的地耕種條件應較好，最好能成片相連，以求做到“河靠陰，地向陽”。2因勢利導。充分研究水流，泥沙運動的規(guī)律及河床演變的趨勢。 順其勢、盡其利，應盡量利用已有的整治工程和長期比較穩(wěn)定的深槽及較耐沖的河岸，力求上、下游呼應;左、右岸兼顧；洪、中、枯水統(tǒng)一考慮。整治線的上、下游應與具有控 制作用的河段相銜接。 3應照顧原有的渠口、橋梁等建筑物，不要危及村鎮(zhèn)、廠礦、公路等安全。（二）整治線

39、的形式1蜿蜒式。整治線一般都是圓滑的曲線。這種曲線的特點是：曲率半徑是逐漸變化的。2直線式。這種整治線基本上把新河槽設計成直線，根據(jù)河勢和地形，自上游到下游分段取直。3“繞山轉”式，這種整治線是將新河槽擠向山腳一側，河道環(huán)繞山腳走向流動，或將老河全部填平，沿山腳另開新河，在老河上造地。 （三）整治線的曲率半徑 整治線的曲率半徑和寬度，應根據(jù)河流的水文、地理及地質條件來確定。 在缺乏資料時，曲率半徑可按下式確定：R=KB （913）式中：R曲率半徑； K系數(shù)，一般可取49 B直線段河寬。整治線兩反面之間的直線段長度應適當，過短則在過渡段的某些斷面上產生反向環(huán)流，造成交錯淺灘，過長則可能加重過度段

40、的淤積。一般取 （914） 整治線兩同向彎頂之間的距離L，可參照下式確定 （915） 三、新河槽斷面設計新河槽的斷面設計主要指確定新河槽的水深及整治線的寬度。當某河段在一定防洪標準下的最大洪峰流量Qmp已知時，可用均勻流流量公式進行計算。 （916）當河道為寬淺式斷面時，可用下式計算 （917） 式中： B水面寬度（m）； H過水斷面平均水深（m）； 河床糙率； 河床比降。 H與B可用試算法求得。 有些地方將河槽設計成復式斷面，這種斷面由于兩邊灘與主槽的水深、糙率和流速均不相同，所以計算時應將斷面分為A1、A2、A3三部分進行，這三部分面積之和應與原過水斷面面積相等，灘、槽坡降可取相同值，然后

41、根據(jù)式（918）進行計算 （918）式中： 設計洪峰流量（m/s）； 、 、 通過主槽A1及左、右兩灘地 A2、A3的流量（m/s）； 、 、 河床主槽及左、右兩灘地的 糙率系數(shù)； 、 、 及 、 、 河床主槽及左、右灘地的 寬度及平均水深，B、H 的計算仍用試算法。 應該指出的是，河道是水流與河床長期相互作用下的產物，一定的邊界條件，在一定的來沙來水的作用下，就會塑造出一定形態(tài)的河床。根據(jù)這個道理，通過大量調查分析發(fā)現(xiàn)。河床形態(tài)因素（如河寬、水深、曲率半徑等）之間，或這些因素與水力、泥沙因素（如流量、比降、泥沙粒徑等）之間具有某種關系，這種關系通常稱為“河相關系”。 河道的整治涉及到河床的穩(wěn)

42、定性，而河床的穩(wěn)定性與這種“河相關系”是密切相關的。所以在進行新河斷面設計時，應重視這種關系，以防河床失穩(wěn)。 根據(jù)國內外的研究，提出了許多穩(wěn)定河床與河相關系的經驗公式，主要有： （一）我國的經驗1平均河寬與平均水深關系式 （919） 式中B與H為造床流量下河段的平均寬度及平均水深。所謂造床流量，就是其對河床的塑造作用，基本與多年流量過程的綜合造床作用相等的某一種單一流量，它的大小可大致認為與歷年最大流量的平均值相近。 為河床邊界條件及與河型有關的系數(shù)，一般礫石河床可取1.4；沙質河床可取2.75；長江蜿蜒性河段可取2.234.45；黃河游蕩性河段可取19.032.0。 2綜合穩(wěn)定關系式 河流是

43、否穩(wěn)定，既決定于河床的縱向穩(wěn)定，也決定于河床的橫向穩(wěn)定，很自然地會聯(lián)想到將這兩個穩(wěn)定系數(shù)聯(lián)系在一起構成一個綜合的穩(wěn)定系數(shù)。 （二）C、T阿爾圖寧的經驗公式河寬與造床流量及比降的關系式 （921）B穩(wěn)定河段水面寬度（m）；Q造床流量，相當于頻率為310%的洪水流量（m/s）； 河床比降；A系數(shù)，可按表93查得，此外，我國長江蜿蜒性河道A=0.641.15；黃河高村以上游蕩性河道A=2.235.41。 我們在設計河道斷面時，通過上述水力計算得到的河寬與水深，還要用河相關系式或參照附近邊界條件相似的優(yōu)良穩(wěn)定河床來洪時的斷面形態(tài)進行檢驗，盡量使選用的河寬及水深與上述關系偏差不大，如不考慮上述因素，將河

44、道任意束窄，常會招致治河工程的破壞。 四、整治建筑物設計 在整治線確定之后，根據(jù)不同類型的整治線的要求，可采用不同類型的整治建筑物，以保證整治線的實施，整治建筑物的類型很多，治灘造地工程中常用的有丁壩，順河壩等，其有關設計可參照本章第三節(jié)。 值得提出的是，修筑了某些治河造田工程以后，束窄了天然河道，改變了原來的水流狀態(tài)，使流速增大，一般能引起河床縱深方向的沖刷，因此，在修筑治河工程的同時，還應根據(jù)建筑物和河道的情況，設置護底工程。五、河灘造田的方法 為了把治灘后造成的土地建成高產穩(wěn)產的基本農田，必須做好灘地的園田化建設，其內容包括建設灌溉排水系統(tǒng)，營造防護林，平灘墊地，引洪漫地，改良土壤等內容

45、，本節(jié)著重河灘造地的方法。（一）修筑格壩 根據(jù)灘地園田化的規(guī)劃，首先應當在河灘上用砂卵石或土料修成與順河壩相垂直的，把灘地分成若干條塊的橫壩，叫做格壩，它是河灘造地中的一項重要工程。格壩的主要作用是：由于格壩地與原有灘地分劃若干小塊，形成許多造田單元，可以使平整土地及墊土之工程量大大減小，當順河壩局部被沖毀時，格壩可發(fā)揮減輕洪災之作用。 格壩間距的大小主要決定于河灘地形條件和河灘坡度的大小，坡度愈大，間距愈小。另外，布置格壩時要盡量與道路、排灌系統(tǒng)、防護林網協(xié)調一致，格壩間距一般在30100m之間。 當格壩間距L確定后，格壩的高度可用下式計算H= （924） （925）式中： H 格壩高度（m

46、）； 兩格之間河灘地面的高差； 河灘的縱比降； 新造河灘地所需要的最小墊土厚度。根 據(jù)各地經驗，第一次墊土厚度要40cm 左右才能種植作物，以后逐年增加土 層厚度達80cm時，才能高產穩(wěn)產； 格壩超高，一般高出河灘新地面20 30cm左右。 根據(jù)實驗，格壩的高度一般以1.01.5m為宜。過高，則費工費時，而且穩(wěn)定性差；過低，則格壩過密，田塊太小，減少土地利用率。 （二）引洪漫淤造地 在洪水季節(jié)，把河流中含有大量泥沙的洪水引進河灘，使泥沙沉積下來后再排走清水，這種造地方法叫做引洪漫淤造地或引洪淤灌。1引洪淤灌的好處 引洪淤灌是我國勞動人民在長期與洪水斗爭中所積累的一項寶貴經驗，在我國北方一些丘陵山區(qū)已有近2000年的歷史，主要有以下兩方面的好處。 （1）充分利用山洪中的水、肥、土資源，變“洪害”為