效河治理
Ⅰ 河道如何整治
為改善木材流送條件對河道採取的工程治理措施。其內容包括:①河道治理。疏炸和清除流送路線上的障礙物,用固定型治理工程建築物封灘、堵岔、導流和護岸,或用漂浮型誘導設施誘導木材,對沉積形成的灘險採取疏浚措施等。②徑流調節。修築閘壩工程存貯徑流,再按一定時段重新分配,以增加流送水深,提高流送能力。③水位調節。即修築壅水壩淹沒障礙物。這項工作多在設置徑流調節閘壩工程時附帶進行。④修築人工水路。即修築繞過或穿過灘險的渠道、筏道以及舍棄原河道而在沿岸另築的人工渠道。上述幾種措施通常根據河道具體情況及不同的木材水運方式單獨實施或綜合採用。
單漂流送河道整治
①炸礁:施炸前應對阻礙流送的灘險做詳細調查,合理安排施工順序和擬定爆破方案。因浮行原木在水流軸線附近較為密集,處於該位置的礁石需先炸除,邊側的後炸除;阻礙嚴重的先炸除,一般的後炸除。炸礁後要觀察效果,然後決定續後的施炸方案,以逐步改善流送條件。中國在流送河川上炸礁多採用枯水期鑽孔爆破作業法。凡爆破工程量大的石灘,需對炸礁和設置固定型治理工程建築物封攔兩種方案進行技術經濟分析,選取較優方案。②修築固定型治理工程建築物:河道經初期疏炸能夠進行流送後,治理重點即轉移到解決木材的大量擱淺插垛上。中國山區河川洪期水流表面流速多在4~5米/秒以上,漂浮型誘導設施難於工作,故治理工程建築物以固定型為主。固定型治理工程建築物可用於封堵、遮攔導致木材擱淺插垛的邊灘、岔流、漏壕(縱貫邊灘,大水過流、中小水乾枯的岔壕)、中灘(大水淹沒、中小水裸露的江心灘)、江心島以及處於邊灘尾端的回水區。中灘和江心島迎水面可修築分水魚嘴導引木材。為防止水流淘刷地質松軟的河岸及避免木材在岸邊擱淺,可修築丁壩或順壩護岸工程。(見河道整治工程建築物)③疏浚河道:當邊灘或中灘迫使主流流向過分彎曲,致使木材運行不暢、灘上大量積垛,或利用固定型治理工程建築物封灘堵岔會束縮水流過水斷面導致對岸嚴重沖刷時,可考慮採取疏浚措施取直河道。疏浚施工應先按預定路線開挖4~6米寬的導溝,然後拋石築壩截斷原河道,導溝即可被水流拓寬沖深成新河道。截流石壩縱軸線應與新開河道水流軸線基本一致,最大交角不得超過20°。④設置漂浮型誘導設施:對不能或不宜修築固定型治理工程而流速又較小的障礙河段(如停材嚴重的回水區、多支岔河段),可設置漂浮型誘導設施導引木材。中國因山區河川流速高、結構堅固的漂子在洪期也常不能安全工作,故多利用流送原木,臨時連成單根原木漂子,或綁紮成2~3根原木的束狀漂子,以解決中枯水位的木材誘導問題,洪水到來之前即行拆除。對一些重要且流速較低的區域,如誘導木材進綆、過壩、過橋孔等則應採用有抗洪能力的金屬漂子、鋼筋混凝土或鋼絲網結構薄壁箱形漂子和原木螺栓結構漂子等。
排運河道整治
①石質灘險治理:其主要天然障礙物是妨礙木排通行的基岩灘、崩岩灘、跌坎及急彎等導致打排的石質灘險,因此初期治理也以炸礁為主。中國中南、華東地區人工放運的木排寬度在2~3米之間,流送線路寬2.5~3.5米即可,相應的疏炸工程量較單漂流送河川少。疏炸後的灘險如果水流漫散、縱坡陡峻或槽道參差不齊會磨損木排索具,導致散排時,可砌築漿砌石筏道,以束水導流和形成人工水路。落差超過3米的跌坎也需修築筏道與下游銜接。有打排危險的急彎河段可通過疏炸緩和彎度,或在下游修築壅水壩,降低彎道流速。②徑流調節:山區河川因大水期水流急,難於放排,多利用平枯水作業。對一些不能滿足最小流送水深的小河需進行徑流調節,多採取日調節方式,修築小型閘壩工程。③河川的綜合利用:中國放運木排的山區河川多途經農業區,隨農田水利和小型水電事業的發展,修建了大量低水頭閘壩,給木排放運帶來很大困難。木材過壩和水利水電矛盾突出,應在互利原則下就工程布局、水量分配及過壩設施投資等進行統籌規劃,合理安排,以解決河川的綜合利用問題。
Ⅱ 河流治理
快 高3了把
我復制 了淮河 的情況
黃河 情況 經常 出現斷流 泥沙含量 大(水土流失)措施主要是黃土高原的綠化
長江非法采沙 雨季 容易出現澇清 措施 是退耕還湖。 記得 八百里洞庭湖是中國第一大淡水湖 但是由於 圍湖造田 已屈居地二。處水量下降。所以 經常出現洪澇現象。 下面的 是我復制 淮河的~!
淮河的問題主要有兩個:防洪、防污染。淮河位於東部季風區,夏季高溫多雨,雨季長,泄洪能力較小,地勢較低平,河水流速較慢。且中上游植被的大量破壞,導致植被涵養水源,保持水土的能力下降。這些因素導致淮河洪澇災害頻繁。大量污水不經處理直接向河中排放,尤其是不適當地發展了排污量大而社會效益差的工業企業,使淮河水受到極其嚴重污染。集中性惡性污染事故頻繁出現,約2/3的河段已失去使用價值,一些地區因水質惡劣,已造成飲水困難。
淮河治理開發的目標是以防洪為主,兼顧發電、航運、水產、灌溉、水土保持等方面的綜合利用。可通過修建大型水庫,在蓄洪的同時起到航運、水產、調節氣候的功效。
退耕還湖,增加湖泊的蓄水能力,起到分洪的作用。保護中上游植被,植樹造林,涵養水源,防止水土流失。在控制污染方面,既要通過傳媒手段樹立人們環保的觀念,又要制定相關法律嚴格控制污水排放,同時加強對污水的集中凈化處理。
Ⅲ 河道治理工程中採取的主要措施有哪些
1)工程措施主來要修建順岸主壩梯形自丁壩適用於河道游水流流速縱坡陡河岸崩塌嚴重河段
(2)純物性措施主要種植河谷林適用於河道游且該河段水流流速岸坎較穩定且土質適宜種植河谷林河段
(3)工程與物措施相結合主要修建順岸主壩梯形丁壩並種植護堤林適用於河道游水流流速適岸坎穩定性較差河流游盪堤土質種植護堤林河段
總結運行經驗工程與物措施相結合形式治理范圍較廣適應性強發揮工程措施應急效且治理河道同完態建設物治理效逐漸呈現近工程措施與物措施相結合治理河道形式博州河道治理應用較
Ⅳ 洹河的治理開發
洹水不僅用於農業灌溉,也用於工業生產。《舊經》記載:「珍珠泉東北滿十里入相洹,民激水為磨數十,灌田數百頃」。因激水為磨,今洹水之畔有兩個四盤磨村。郭家灣、土樓、大正、四旺等數村,解放後十多年還用水磨磨面。
珍珠泉是洹水泉源之一,北魏時,人們利用泉水作動力鼓風冶鐵,水力鼓風較人工搖風的效率提高數倍,改進了冶鐵技術,推進了冶鐵的發展,增加了產量,提高了質量。安陽縣水冶,原名牽口冶,由於用水力鼓風冶鐵,改名「水冶」。 解放後,工業上引用洹水者日增,豫北棉紡廠曾在洹河邊建抽水泵房,用洹水投入生產。1956年,國家在郭家灣圭塘橋東頭建立水力軋花廠,收效甚佳。現安陽鋼鐵廠、電廠、火車站等工礦、交通企業均用洹水生產,洹水為用甚廣。
我國是個農業大國,引水澆地對農業的發展起著重大作用。唐朝咸享三年(公元672年),刺史李景創建萬金渠,由高平村壘堰通洹水灌田百餘里,直至縣東廣潤坡。延襲至今,屢經重建,群眾廣受其益。戰國時蘇秦說趙肅侯,使韓﹑魏﹑齊﹑楚﹑燕﹑趙六國將相會於此,定盟合力抗秦。
東漢未,曹操克鄴後,曹開鑿新河,「引洹入鄴」。
1956年,安陽縣在東部修建洹南渠,從白璧鄉郭盆村引水,暢流於白璧、永和、瓦店、呂村各地,旱時澆田,澇可排水,棉糧得以豐收。
洹河第一台抽水站始於1929年,西司空村孫少清、孫子青、孫文軒、孫鴻謀等發動該村大戶,籌資購買柴油抽水機一台,在村東南洹水北岸建起抽水站,日灌田40餘畝,後因內部分歧而停。
相繼,1936年安陽縣西於曹村(2003年劃規安陽市北關區)於振江,在本村村西洹河北岸,購買張有貴河坡地挖鑿透河井,建成用鍋爐蒸氣泵抽水的抽水站,日澆地50餘畝,經營一年因虧本而停。亦傳說:此站距曹家墳不足百米,夜間墳上常有婦女哭聲,平時抽水站出現的事故都認為神鬼取鬧而停(這只是傳聞)。
1949年安陽解放後,政府提倡大力興修水利,南漳澗建立農業社(社長魏有德)於1957年5月,在村西洹河南岸建成電力抽水站,5月3日開閘放水那天,市、區領導前去剪綵,開機儀式十分隆重,紅旗招展,鞭炮齊鳴,群眾數百人興高采烈地參加慶賀,省、市新聞記者進行了專題采訪和報到,省農業廳派出來拍攝電影組拍成農業科教片在全省巡迴放影。 由於電力抽水效力高,成本低,在南漳澗建成第一個電力抽水站後的一兩年內,市郊及安陽縣沿洹河的多數村莊也建起了電力抽水站,一個站一天澆地80餘畝。此前農民祖祖輩輩都是手搖轆轆澆地,三排轆轆四個人,一天僅能澆二畝。
1959年,安陽縣韓陵鄉在西於曹村村東的洹河北岸建抽水站,水流到韓陵山南坡時,再建站引水上山,山頂定國寺周圍都能用洹水澆灌,百頃荒山變成欣欣向榮的棉糧產地。 我國古代的交通運輸,分水陸兩大部分,陸地車馬,水路舟船。安陽的水路運輸,主要靠洹水,如袁林建築半數以上材料都是靠船運來的。安陽河航運在歷史上曾十分發達,唐宋之際,上游的善應段舟船如梭,風帆似林,由此地出產的煤炭、木材、糧食、山貨、瓷器等行銷各地,善應小南海是個熱鬧繁華的碼頭,這里至今還有個名叫裝貨口的村莊。
明、清時期,洹河中游是活躍地段。清康熙年間,萬金渠高平以下興辦漕運。道光十年(公元1830年),下游航運較為發達,安陽橋村是安陽河上最大的碼頭,也是商旅往來的集散重地,商客往來如梭,貨棧增設如雲。安陽橋村東街郭玉興建貨房二十多間,建成碼頭上的貨場大院。河南豆腐營西頭路北也建造貨房三十餘間,佔用兩畝多地做成鹽場。郭家灣、圭塘橋等處均有大小不同的貨場與碼頭。現圭塘橋西頭往北的西岸磚基,就是當年的碼頭基石。據《續安陽縣志》記載,其下游由安陽橋東流一百四十餘里,至內黃界入衛河,南至楚旺、道口,北達天津,商船往來,運輸便利。出口貨,以煤炭為大宗;入口貨,以天津衛鹽、煤油為大宗,河北大名荊條次之。
《安陽縣志》記載:1923—1937年15年間,安陽河航運是鼎盛時期,安陽橋、郭家灣、漳澗等村的航戶達數百家,大船470餘只,從業人員2500餘人,年平均貨運量達數百萬噸。
1932年,鄉紳劉峰一、馬子貞等呈准河南省政府改建沿河橋梁、開辟航道、購置帆船,引下游商品上達曲溝、水冶各寺鎮,復載善應、天喜鎮、三泉寺等處的煤炭、石灰及其它礦物產品,順流東下,由衛河轉運南北各地。河道船隻往來,蜿蜒百里,蔚然壯觀。1937年11月,日軍侵佔安陽,國民黨撤退時焚毀碼頭,炸斷安陽橋(南頭兩孔,解放後得以復建)、漳澗橋,擊毀船隻400餘艘,安陽河航運事業隨之蕭條。
1949年安陽解放後,仍有少量船隻航運。1956年南漳澗修建漫水橋時,特意將南一孔建大,以利通航。1956年豆腐營村民用村西頭道王廟院內兩棵柏樹製成一船入洹河航運,次年因河水淺轉入衛河。隨著交通運輸工具的發達,洹河帆船運輸日趨沒落以至淘汰。1957年,「安陽河航運管理處」終止辦公(設在安陽橋南向東的拐角大樓),兩千多年的航運使命方告結束。
Ⅳ 鄭州金水河治理過幾次效果都怎麼樣啊
治理過很多次,都金堅持不了幾天
Ⅵ 生態河道治理的治理要求
一、 生態河抄道治理從適宜生物襲棲息的角度出發,全面考慮工程對水文、水深、流速、底質、河道形態、斷面形式及材料等多方面生境因子的影響,構建適宜生物棲息及繁殖的生境條件。
二、 生態河道治理宜盡量保留河道天然的形態及斷面,控制截彎取直,河道斷面寬度及形式避免均一化、單一化。
三、 生態河道的護岸宜根據河道功能需要剛柔結合,因地制宜,護岸材料在滿足強度要求的情況下,選取具有較好透水性、有利於水體交換,適宜動植物生長的生態親和性較佳材料,優先選取當地天然材料。
四、 河道生態綠化在滿足河道生態功能要求的前提下,宜盡量保留、利用河道兩側現有植被,合理配置不同習性的植物,營造植物群落結構及生態景觀多樣的植物帶;植物宜選擇土著種。
五、生態河道治理需對治理效果進行跟蹤和評估,提出改進建議和措施 。
Ⅶ 農村河道整治社會效益與經濟效益
這個就需要具體情況具體分析了。
要結合你當地的情況才能夠寫出來的。
Ⅷ 河流的治理方法,要具體的,不要粘帖復制!
不難看出,改造一條平原河流,應從兩個方面考慮。一是在上游興建樞紐,以攔河壩為主要矛盾方面來控制河流,調節來水來沙量,從而改變河道的水流條件;二是改變河床的邊界條件,即依靠河床的岸邊工程或其他整治工程作為矛盾的主要方面,調整水流的流場,達到人們預期的目標。第一方面的內容,我們已在前文中作過討論,後一方面的內容就是要研究河道本身的整治工程問題,這是本文的主題。
對於平原河流而言,要控制其河勢變化,就必須實施河岸整治工程。對於已滿足防洪和對國民經濟各部門均較有利的河勢,常常採用護岸工程以保護並穩定該段河勢,對不利於防洪和國民經濟發展的河勢;就必須採取整治工程或工程河段來調整或改造河勢,使其向有利的方向發展。通過工程河段來調整和改造河勢,難度很大、要求很高,通過岸邊工程的實踐將把河道整治的技術水平推向更高的階段。
在河勢的調整和改造中必須研究河流內部力的結構。運動的河流在時空上總是伴隨著力的變化。水流作用於河床,河床對於水流的反作用,從宏觀上都是通過力的作用來體現的;例如水流對於河床底部的剪切作用力,水流對於河岸邊壁的作用力。對於河道平面形態的變化、河勢的調整改造而言,我們研究的主要是後一種力,即水流對河岸的作用力與河岸對水流的反作用力。
有關的研究表明,根據水的動量推導出水流對河岸的作用力,是隨流量的增加而增大,隨水流方向改變的增大而增大的。當然,這在宏觀上是一個合力,自然可以分解為對河岸的垂直方向和平行於河岸的兩個合力,也可以分解為水流作用於整個岸壁上每部分承受的力。因此,我們依靠岸邊的控導工程,改變水流的方向以調整河勢是有理論依據的。
更為重要的是,在河流辯證法和河流學研究方面,應該更進一步認識水流與河床這一矛盾統一體的深化與發展。水流創造河床,河床約束水流,其中水流居於矛盾的主要方面,這是一個總的概括。當你研究河床的形成與變化時,也有個現象和本質的關系;泥沙從上面來了,河床的演變現象就表現出來,即河床這一矛盾方面又深化河床的沖淤矛盾關系。水流呢?它的主要作用有多大,最大沖刷點在哪裡,這就引出了水流作用的分力與合力的問題,即水流本身還是一個矛盾統一體,即水流的分力與合力的矛盾關系。例如,河道水流不可能始終作直線運動,水流一定是彎曲的,必然具有內在力的關系。例如,我們有可能分析水流動力軸線上切線和法線方向的分力,在沿流程上相互轉化的規律,河道彎曲度大小即河岸的反作用對其合力和分力變化的影響。我們對力的相互作用剖析得越細致,認識得越深刻,就越是能夠利用這個矛盾,才能正確完成平原河流治河工程任務;並逐步把局部的經驗性認識推向新的理論認識的水平。
目前,河床對水流的反作用表現為影響和改變水流的流場以及引起次生流。在大江大河中,水流結構十分復雜,大尺度渦流研究更少,難以應用於河道整治工程的實踐中,鑒於流體力學中微觀結構的運動機理一時很難弄清,從宏觀上用力學理論來研究水流運動中的力學關系的途徑是可取的,以此來指導我們的河道整治工作也基本上是適用的。
由於水流與河床間的分力與合力問題在彎道中最為明顯,所以我們先從這里開始。為什麼水流是彎曲的?這是因為即使在平坦地區上流動的河流,其直線流動方向也是最不穩定的,因此它在實際中也就是最不可能存在的。我們可以設想一條河流,在大體上同樣的土壤上嚴格地依一條直線流動著,那麼可以證明這種流動不可能持續得長久。例如由於土壤構成上的差異,水流在某個地方稍有偏移,則這種偏移在以後就會逐步加大。這是因為在那個初始彎曲的地方,水流開始作曲線運動,這樣便出現了慣性離心力。在離心力的作用下,水流要壓向凹入的一岸,沖刷這里,這便使初始微凹部位的凹入程度加大,於是河流彎曲的曲率加大,慣性離心力也加大,其對凹岸的沖刷作用也隨之加強。也就是說,只要由於某個小擾動產生了一個初始的最小彎曲,它就會不停地增長;即初始擾動在力學正反饋機理的作用下被不斷地放大和成長,也即只有彎曲型流動才具有力學的穩定性。
彎道水流在重力和慣性離心力的作用下形成橫向水面坡度的同時(凹岸水面升高,凸岸水面降低),還將形成橫斷面上的環流運動。由慣性離心力和(重力)壓強差的合力分布可知,它的上部指向凹岸,而下部指向凸岸,構成旋轉力矩,使水流沿橫斷面產生旋轉運動,這就是橫向環流。彎道橫向環流相對於主流而言,又稱為副流。實際上,橫向環流與縱向主流相結合,使彎道水流呈螺旋狀水流向前流動。環流強度的大小,通常可由橫向流速與縱向流速之比的絕對值來衡量。橫向環流在彎頂附近充分發展後,將因向下游沿程曲率減小而衰減。另外,在河道水流中的實際環流並非總是在整個橫斷面上的一個單向環流(即表層水從凸岸到凹岸,底層水流則反之),有時會有一些次生環流伴隨著這個單向環流出現。在目力所及的范圍里,有時彎段不那麼明顯;當我們看不見環流、或環流不明顯時,彎段延伸的長度是可以看得到的,而這個長度是分力、合力長期發生作用的結果。
此外,單向環流還可轉化為兩個或多個大小不一的雙向環流。沿程各斷面的彎道環流應該是本斷面離心環流和上游斷面環流傳遞衰減後剩餘部份的綜合結果(慣性離心力的方向指向水流流速線的外法線方向)。
另一方面,河道水流中泥沙濃度沿垂線分布,上部濃度小,下部大;而水沙流速度分布則恰好相反。這樣在彎道環流的作用下,濃度小、流速大的表層水流連續地流向凹岸,而濃度較高、流速較小的底層水流則不斷流向凸岸並爬上邊灘,造成橫向輸沙不平衡。結果是:凹岸岸邊崩坍,坍落的泥沙則由底部橫向水流挾運到凸岸堆積,即凹岸受到水流侵蝕,在靠近凹岸的主流處形成深槽,侵蝕產生的泥沙經螺旋流的作用搬運到凸岸(有時是下一個河彎的凸岸),並發生沉積,因而使得凹岸不斷後退,凸岸不斷淤長。在一定條件,這使彎曲率不斷增大,直至發生彎道的自然裁彎現象。由於凹岸的頂沖點位於河彎頂點稍偏下處,故在凹岸後退的同時,還具有下移的趨勢,由此造成河道的蜿蜒蠕動。
在兩個河彎相交處的直段中,由於相反環流的干擾,導致泥沙的堆積而形成淺灘。深槽和相鄰淺灘之間的距離一般為直段河寬的5至7倍。曲流波長(又稱河彎跨度)為直段河寬的12倍,而曲率半徑為直段河寬的3倍。
環流是彎曲型河流中的一個顯著標志。在彎曲河流的彎道,環流結構較為簡單和明顯,多呈單向環流,這可由馬卡維也夫方程予以描述。在彎曲河流的過渡段,即較為順直的河段,環流結構常常比較復雜,也不那麼明顯,還可能出現多層多向的環流結構;這種現象也常常出現在山區河流的推移質型河流上。由於彎道水流存在顯著的螺旋流運動,使水流增強了紊動,有時還會發生水流與凸岸的分離,產生旋渦區,從而增大了水流的能量損失(明渠流大尺度紊動起源於粘滯附面層的擾動,其受到擾動後,誘導產生的波幅為有限值,它不隨時間加強也不減弱,即處於中性穩定狀態;這種中性穩定的粘滯附面層就是河流低頻紊動產生的根源)。
由上述的描述可見,在實際的河流中水流的結構非常復雜,其水流流態可以用流場加以描述。這個流場是由流速不同、流向不同的流力線組成。它在河道沿程中隨時都在變化,這是一個三維的流場。一種流體即使在一定粗細的管子里(可看為固定的岸床),當其流速達到一定大小時,總會有渦流發生。而在河道里,水流更是以渦流的方式前進的。例如測量河水流速的測速儀會出現脈動現象,特別是在靠近河底的地方,脈動現象表明水流經常改變方向,即產生渦流;河水不但沿著河道前進,同時還要從河岸流向中央。在河底附近形成的渦流會帶動輕沙,使河底出現沙波。在河道水流中,其水質點移動很不規則,呈彎彎曲曲的螺旋狀,並有斜向及豎向的運動,這就是紊流。流體的紊流在水流的侵蝕過程中起著很重要的作用:因為細粒物質於流體中保持著懸浮狀態的搬運,就是靠紊流中向上的流動來支持顆粒的。如果不存在紊流,顆粒物質就只能貼著河底或僅能稍離河底,以滾動或拽拉方式移動。由於紊流的存在,在實際中,我們所看到的是某一深度上水質點的統計流速和統計流線。
河流或水系,經過上千萬年的活動以後,其形態發生了顯著改變,調整得適應於輸送水流與泥沙。河流縱斷面逐漸演變為向下游坡降遞減的平滑河道;這一過程稱作河流的均夷。這時,河流能夠搬運流域所供給的全部荷載物,但再也沒有能力迅速下切了,但均夷化的河道仍可側向切割河床(即河岸)。我們目前所看到的平原河流河段可被認為都是均夷化的河道;因此從岸邊工程的角度看問題,考慮二維流場便已大體夠用了(在某些需要一步刷深的河道,我們可用R和S的常數或反比關系來予以把握)。
對於平面二維流場中的諸流線,可以進一步抽象成若干主要的分力與合力,一般說來,這對於分析河岸或岸邊工程與水流的相互作用、相互制約及促進發展,基本上能夠滿足要求。下面我們先從幾個具體的例子出發來闡明其意義和作用。
分力、合力在一般情況下不易看出。從表面上看來,河岸似乎是光滑的,實際上摩擦力使它的表面有無數個小豆豆,它們就像無數個小丁壩。假如你在河岸上做個小丁壩,水流馬上就把丁壩底下刷深了;因為就在這里形成個分力,或者原有的這個分力加大了。於是它就使另一個分力也必然要加大,即這里的分力越加大,就愈加影響到對面。當對面的力加大之後,就在丁壩這里形成一個合力,於是這里就刷深了。丁壩越大,產生的合力就越大,它的下腮就刷得越深。因為有了丁壩,水不能順暢地往下走,就匯合起來,水都涌到這里來,於是水面就鼓起來;丁壩越長,合力就越大,一直要長到丁壩這個方面的分力超過對岸的分力,最後它總是橫著過來,水流就轉到對岸去了。但在一般的平原河流里,你是做不到這一點的,例如在長江里,你不可能修一個像攔河壩那樣的丁壩。而如果你能做到這一點,這里的水流就變成了緩流,這里就變成湖了。而如果丁壩足夠長,到最後它總是要超過對岸的分力,當它真正超過對岸的力,就能造成一個力量使彎段提前;因為這個丁壩太長了,水到這里上不來了,就使更多的水直接過來了。這就說明了一個一般規律:凹岸的長度有一定的要求,不可能太短了,只有當它長到一定程度時,才能使水轉到對岸去。否則,當它不夠長的時候,水還是要回到凹岸來。
由這個例子我們可以得到很多啟示:我們可以把弧型的河岸看成是由無數的平面連接而成,在每個平面上都要產生水流的作用力及對水流的反作用力,這個反作用力也和相鄰的另一股來水的分力合成為一個合力,也就是說我們可以把一個河彎看成是由無數個小丁壩所組成的來加以研究;而所謂的主流線也可以看作是水流的兩個主要分力形成合力的表現形式。它不僅在水平方向表現為分力、合力之間的關系,在垂直方向上亦是如此。
另外,我們經常能看到各種形式的丁壩作用(包括自然的「丁壩」)。當丁壩把受其影響范圍內的水流動能匯集成一個很大的分力,在丁壩壩頭的下游與丁壩影響以外水流更大的分力匯合時,形成其下游的強烈沖刷,形成大的沖刷坑。例如,單一丁壩如處於頂沖段的前部時,不僅不能將水流挑向對岸,反而增大了丁壩下腮的沖刷力,形成深坑;如荊江河段的觀音磯,因為荊江數萬流量所形成的分力大於由丁壩挑流作用所形成的分力,迫使水流仍舊返回本彎道的凹岸。深坑就是由這兩個分力的集中沖刷點造成的。又如,當丁壩處於彎道尾端或順直河段時,河流主泓受該彎段連續挑流作用,實際上形成了一股接近優勢的分力,在這樣的河段上修建丁壩能夠增大這股水流對另一股水流的優勢,迫使主泓提前轉向對岸。如40年代楊家場粘土河岸及其丁壩,迫使長江主泓以急轉彎形式沖向對岸的沖和觀、祁家淵就是一個明顯的事例。這種將主泓提前轉向對岸的河道整治工程,如能接連運用,就可使某一彎段走向反面,由凹岸變成凸岸。再如,通過對一個河段的全線防護工程可使主流轉向。一個河段的連續守護工程相當於無數個看不見的小丁壩對水流的作用,由於其連續性使丁壩的分力具有累積作用逐步使主流轉向,這也是人工加強了對水流的反作用。這種方法也是有效的方法,遠比單一大丁壩有利,但只能在不得已的情況下採用,因為代價太大。比如荊江郝穴河段,即從馬家寨到郝穴河段的全線防護工程,就是因為這一河段的堤腳臨近深泓,沒有足夠的寬大邊灘,而迫不得已採取全線防護辦法。一旦我們將其主泓南移至黃水套故道,那就用不著全線防護了。
從以上分析可見,由丁壩出發得出的分力、合力模型等效於彎道水流的純力學模型,而且它更具有直觀性和簡明性,便於指導河岸工程的設計和實施,也利於與水工模型相互印證和補充。下面我們將用這種分析方法對荊江兩個著名的危險河段的演變進行分析和探討。
上荊江河道整治的主要目標在於使其兩個危險河段變為安全河段。這兩個河段就是沙市河段和郝穴河段。歷史上,楊家場以上的公安河段曾在目前主泓的北邊,那時楊家場以下的黃水套曾經為大江主泓;後來隨著公安彎段向南移動;經過楊家場粘土咀控制,其挑流作用不斷增加,這就加大了其中的一個分力,致使楊家場以下長江主泓不斷向北擺動,黃水套進流條件逐漸惡化而成為支汊。即使如此,在1931年和1949年洪水時,還能分別通過10000個和5000個流量。歷史演變的過程表明,主流在上下游的擺動方向是以楊家場為共軛點的;即主流在公安段愈向南擺,經楊家場下游主流愈向北擺動,以致形成郝穴河彎荊江大堤堤外無灘或窄灘的全線險工段的嚴峻形勢,而黃水套這個曾經是主泓的汊道目前已被淤塞,僅在洪水時能過200-300個流量。
過去,由於沒有認識這種轉化規律,就眼睜睜地看著郝穴河彎由安全河段向著危險河段轉化。如果當初我們懂得這個道理,將公安彎段的主泓河道從南向北移動 200-300米(即在該彎段凸岸開挖引河,加強凸岸水流分力),就可以採取較小工程,加大向黃水套進水這個分力,就可使黃水套逐年展寬加深,並使郝穴河彎逐漸淤死,黃水套故道重新恢復為主泓,可惜這一有利時機已經失去,現在必須做較大工程才可達到這一整治目標。
對於沙市河段而言,如果對其全線進行守護則工程量將非常巨大。但如在觀音磯頭向右開挖河道,則不論三八灘及上游如何變化,就可誘導主泓南移走三八灘南汊的新河道,相當於另一個黃水套,這樣右岸這個分力便大大加強,然後可在北汊採取促淤工程,促使觀音磯前淤出灘地,這樣的投資要小得多。由於有分力和合力的理論,現在可以不再做模型試驗了;可用工程本身做為1:1的模型,在一些小的地方,可在工程實施的過程中稍微調整一下。
水力學、河流學目前還都處於實驗科學階段,很多問題還不能用嚴謹的理論分析得到准確的結果,因此模型實驗對這兩門科學具有更重要的意義。
河流學與水力學還有不同,任何一個需要整治的河流,都是自然界存在的實例,客觀上有一個1:1的原型供我們研究,這比任何人工模型都更准確、更全面地反映了河流的客觀現實。河流通過其自身發展的歷史,毫無保留地、全面地向我們展示出其運動的規律性。所以說研究河流的基本規律,主要依靠原型觀測和分析。模型試驗的主要目的,是驗證我們將已經認識了的客觀規律用於改造自然的效果。特別是在河流上興建了大型的建築物以後,改變現狀較大,有可能出現一些我們還沒有認識或認識不夠完善的問題,特別是工程實施後預測其發展後果,模型試驗可給我們以定性的啟示和粗略的定量概念。
現階段的水工和河工模型試驗與現代科學中的物理化學實驗是不同的,更確切地說我們應稱其為模型驗證。既然是驗證,那麼被驗證的應該是根據對原型的觀測和分析所得到的可以用來改造河流的規律;但如這些規律在天然河流中已被多次地驗證過,它就並不一定要再用模型來驗證。所以河流的規律主要靠研究河流而得到,整治的結果也往往在河流的歷史演變中(包括整個河流,不限於某一段)可以找到借鑒。這是河流自身提供的,也是完全可以做得到的,這就是河流工程的一個顯著特點。沒有一個預先對河流規律的正確認識,盲目地相信和依靠模型試驗的結果來確定整治工程,所謂「河工模型試驗萬歲」的觀點,實踐一再證明往往是錯誤的。由此可見,在做岸邊工程調整河勢時,需要分力-合力的理論進行指導。