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丁坝布置形式与河道整治目的的承辅关系

发布于：2015-07-15 09:53:15 来自：施工技术/市政工程施工 [复制转发]

摘　要：分析了不同整治目的的丁坝平面布置形式：①以稳定河势为目的的丁坝布置形式；②以保证航运为整治目的的丁坝布置形式；③以适应河口感潮河段的丁坝布置形式；④以护岸固滩和保护海塘工程安全为目的的丁坝布置形式。研究发现：根据河流整治目的不同，应采用不同的丁坝平面布置形式；除为适应河口感潮段双向水流动力作用采用正挑丁坝外，其余整治目的的丁坝布置形式以下挑丁坝为宜。

关键词：河道整治；航道整治；丁坝

1　丁坝的分类

丁坝的平面布置形式主要指丁坝的长度、方位角及裆距等。对于丁坝的长度，有人认为当丁坝在垂直于水流方向的投影长度与稳定河宽之比小于0.33时，为短丁坝，否则为长丁坝〔1〕。长丁坝虽挑流能力强，但由于伸入河道主槽较多，对水流的影响大，坝前局部冲刷剧烈，易出险且出险后难抢护，因此目前已较少采用。而短丁坝对水流的影响小，挑流能力强，坝前冲刷轻，产生的回流弱，但其导流能力弱。特别短的丁坝称为矶头、垛、盘头等。长江下游坝长一般为10～150m，坝的间距不超过坝长的10倍，多为5～6倍。黄河下游丁坝长多为100～130m，常用于低滩控导工程。

按照丁坝坝顶高程与水位的关系，丁坝可分为淹没式和非淹没式两种。用于航道枯水整治的丁坝，经常处于水下，为淹没式丁坝；用于中水整治的丁坝，其坝顶高程有的稍低于堤顶，高出设计洪水位，或者略高于滩面，一般不被淹没，这类丁坝为非淹没式丁坝。
以丁坝与水流方向的夹角来区分，丁坝还可分为上挑、下挑、正挑3种。国内外常采用的坝轴线与水流线的夹角为：上挑丁坝，110°～120°；下挑丁坝，70°～60°，甚至更小，黄河上一般为30°～45°；正挑丁坝，90°。夹角的不同，对水流结构的影响也不同。研究认为，下挑丁坝有利于控导水流，对水流流态改变较小，坝头冲刷坑相对也较小，对坝体稳定有利；正挑或上挑的丁坝有利于促使泥沙在坝裆（坝田）之间快速落淤，掩护河岸或海塘工程不直接遭受水流冲刷，同时有利于集中水流，壅高水位。

2　丁坝平面布置形式

由以上分析可知，不同布置形式的丁坝对河流所起的效用是不同的。河流特性与整治目的不同，丁坝布置形式也不同，为此，将其总结为以下几种情况〔2〕。

2.1　以稳定河势为目的的丁坝布置形式

对游荡型河段来说，限制游荡摆动、稳定河势是河道整治的首要任务，可在河道内布置丁坝，利用丁坝调整水流、保护河岸的性能来控制主溜。

以稳定河势为整治目的的河道整治，一般把中水流路作为整治流路，该中水流路是经过河势演变分析，优选出的一条与洪水、枯水流路相近的流路。用于中水整治的丁坝为非淹没式丁坝，由于非淹没式下挑丁坝绕坝水流较平顺，所引起的冲刷较弱，而上挑丁坝造成坝头水流紊乱，局部冲刷严重，因此以选用下挑丁坝为宜。

黄河与辽河都有游荡摆动剧烈的河段，其河道整治都是以稳定河势为主。黄河以中水流路为整治流路，采用的丁坝为非淹没式下挑丁坝，运用多年来，工程配套河段河道的游荡摆动范围有所减小，河势基本稳定；辽河上以枯水流路为整治流路，采用的丁坝为淹没式下挑短丁坝，整治工程实施以来基本控制了河势。

2.2　以保证航运为整治目的的丁坝布置形式

在航道整治工程中，为了束窄和稳定航道而沿滩岸布置丁坝，促使泥沙在坝间淤积，使滩岸得到固定。根据坝高，可分为淹没式丁坝和非淹没式丁坝。

用于航道整治的丁坝一般是为了保证航运的最小水深，坝高按枯水位设计，为淹没式丁坝，坝长达数百米甚至上千米〔3〕。淹没式上挑丁坝水流漫顶后，丁坝的表面流流向丁坝外缘，与主流挤压，促使底流流向岸边、泥沙进入坝田而淤积，如钱塘江海塘工程桩式正挑丁坝之间的坝田高度，要比没有丁坝地段的滩地高出2m以上〔4〕；淹没式下挑丁坝水流漫顶后，表面流流向岸边，促使底流指向河心，由于含沙量上稀下浓，因此泥沙在坝田间淤积较少〔5〕。为保证航运流速和稳定航道宽度，在许多以航道枯水整治为目的的河流上，淹没式下挑丁坝被广泛采用，如长江、密西西比河和密苏里河都采用下挑丁坝。

用于中水航道整治的非淹没式丁坝，其坝顶高程有的稍低于堤顶，高出设计洪水位，或者略高于滩面，一般不被淹没，即使被淹没，历时也很短。非淹没式上挑丁坝将造成坝头水流紊乱，局部冲刷严重，影响航道稳定；非淹没式下挑丁坝则水流较平顺，绕流所引起的冲刷较弱，坝前冲刷坑浅，有利于航运，并且为避免丁坝严重阻水，危及坝体安全，非淹没式丁坝长度尽量控制在100～200m。因此，在航道中水整治中以下挑短丁坝为好。为了避免上挑丁坝造成水流紊乱、冲刷严重，有些河流采用折中的丁坝布置形式——正挑丁坝，如钱塘江、汉江、莱茵河等。
2.3　以适应河口感潮河段的丁坝布置形式

河口感潮段受两种动力的影响，一是河川径流的影响，二是潮汐升降形成的往复水流的影响，丁坝与水流方向应垂直。对于河口航道整治的丁坝，一般是针对枯水航道整治，丁坝经常处于水下，为淹没式正挑丁坝。如辽河口、长江口、珠江口、浑河口等都采用淹没式正挑丁坝。
2.4　以护岸固滩和保护海塘工程安全为目的的丁坝布置形式

在长江、阿姆河这些水量丰沛的河流上，洪水期滩岸崩塌严重，一次崩岸可达数十米甚至数百米，对防洪安全威胁很大。因此，保护河岸不受冲刷，稳定滩地是其主要整治目的。淹没式上挑丁坝因水流漫过坝顶后将形成沿坝身方向指向河岸的平轴螺旋流，可将泥沙带向河岸一侧，有利于坝裆之间的淤积，起到促淤护滩的效果，对护岸固滩为目的的河流来说应该是比较适用的，但这种布置形式的丁坝对水流和近岸河床有剧烈影响，工程的稳定和加固均较困难，甚至还会出现垮坝事故，因此在河道整治中，大多将丁坝布置成下挑形式，有的布置成正挑形式，这样既照顾了坝裆间的淤积，又考虑了丁坝对水流的影响。

长江河道整治有护岸与航运两方面的要求，为保护河岸和保证航道稳定而必须布设丁坝时，采用下挑丁坝形式，潮流段采用正挑丁坝；阿姆河采用非淹没式上挑丁坝来护岸固滩。长江和阿姆河整治工程实施运行以来，崩岸塌滩情况均有所缓解，有效保证了防洪安全。长江上目前采用的下挑式长丁坝被认为对水流的改变仍很强烈，因而广泛采用平顺护岸形式；阿姆河上挑丁坝由于受水流冲刷较强，丁坝经常出险。

3　丁坝的平面布置形式与整治目的的承辅关系

水流漫过上挑丁坝后，形成沿坝身方向指向河岸的平轴螺旋流，可将泥沙带向河岸一侧，有利于坝裆之间的落淤；而下挑丁坝与此相反，螺旋流指向河心，造成坝裆间冲刷，危及坝根安全，但为了保证河势的稳定，一般采用下挑丁坝，或采用折中的形式——正挑丁坝。非淹没式丁坝下挑时水流较平顺，绕流所引起的冲刷较弱；上挑丁坝将造成坝头水流紊乱，局部冲刷十分强烈。在河口感潮河段，以及有顶托倒灌的支流河口段，为适应水流的正逆方向交替特性，丁坝多修建成正挑形式。由此可见，除为适应河口感潮段双向水流动力作用采用正挑丁坝外，其他整治目的的丁坝布置形式以下挑丁坝为宜。

参考文献：
〔1〕C T 阿尔图宁，H A 布佐诺夫.河道的防护建筑物〔M〕.北京：水利出版社，1957.
〔2〕江恩惠，刘燕，李军华，等.河道治理工程及其效用剖析〔R〕.郑州：黄河水利科学研究院，2005.
〔3〕温雷.丁坝挑角对水流影响的试验研究〔D〕.南京：河海大学，1986.
〔4〕赵渭军，严盛，宣伟丽，等.强潮河口桩式丁坝减冲促淤效果研究〔J〕.水动力学研究与进展，2006（3）.
〔5〕许光祥，刘建新，程昌华.丁坝挑角对坝田淤积的影响〔J〕.重庆交通学院学报，1994（2）.

河道整治河道

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只看楼主我来说两句 抢板凳