河道裁彎工程

河道在彎道橫向環流的作用下，造成橫向輸沙不平衡,加上水流對凹岸頂衝作用,凹岸坍塌，凸岸淤積,致使彎道的曲率半徑變小,中心角增大，河道加長，形成很大的河環。河環的起點與終點相距很近，稱為狹頸。由於狹頸兩側的直線距離短，水位差大，如遇漫灘水流，容易形成串溝。洪水時可能衝開狹頸並發展成新河，即發生自然裁彎。自然裁彎往往會出現河勢突變,發生強烈的衝淤現象,給河流的治理帶來被動。因此，當彎道演變到適當狀態時，即可進行人工裁彎，有計劃地改善河道的不利平面形式。

為了防止自然裁彎所帶來的弊害，許多河流採用了人工裁彎措施。在19世紀末曾把新河設計成直線，且按過流需要的斷面全部開挖,同時為促使老河淤死,還在老河上修築攔中水的壩，一旦新河開通，就很快通過全部流量。這種作法，往往會造成下游河勢的急劇變化，使防守被動；裁直後的新河灘岸變化迅速，對航行不利；開挖新河和維持新河穩定所需費用大。到20世紀初，改變了上述辦法。新河的設計,按上下河勢成微彎河線,先開挖小斷面引河，借水流衝至設計斷面，效果較好，得到了廣泛採用。

1966～1971年在長江下荊江河段，完成了中洲子和上車灣河道裁彎工程。其上游的沙灘子彎道也於1972年7月自然裁彎。裁彎後，上游200km的河段內降低了洪水位；縮短航程78km,且裁掉了4處礙航淺灘（見下荊江裁彎工程）。在黃河支流渭河實施仁義裁彎後，上游河牀沖刷,比降增大，洪水位下降，縮短航程9km。密西西比河1937年5月進行的考爾克裁彎,降低了該段上游洪水位；縮短航程24.5km，改善了該河段枯水季節航行困難的狀況。

裁彎工程規劃是河道整治整體規劃的一部分。如尚無河道整治規劃，則應通盤考慮上下游、左右岸裁彎後的不利影響。裁彎按形式可分為內裁和外裁兩種（見圖）。外裁的引河進出口與上下游彎道難以達到平順銜接的要求,且線路較長,故很少採用。內裁通過狹頸最窄處，線路短，投資小，採用廣泛。規劃設計時必須進行方案論證：比較新河的平面外形；比較引河線路的地質情況；預估裁彎後的情況，如對洪水位的影響,縮短河道的里程,對礙航急彎、淺灘、舊險工的消除與改善,出現新險工的可能性,對取水工程、港埠和工農業發展的影響；比較工程造價的高低等。通過綜合分析，選擇優化方案。

引河設計是河道裁彎工程的關鍵，主要包括三個方面。①引河定線:引河在平面上應設計成彎曲適度,與上下游河道平順銜接的曲線，一般由複合圓弧線和切線組成。按實測資料,新河的彎曲半徑應大於平槽河寬的3～5倍,且大於4～6倍的船隊長度。引河進出口要順應河勢流向。進口應佈置在上游彎道頂點的稍下方，引河軸線與老河軸線的交角θ以較小為好。如中國南運河裁彎的經驗為θ≤25°時,引河均能被衝開；θ30°時,引河均被淤死。出口佈置在下游彎道頂點的上方，使水流平順銜接，交角也不宜大，如渭河仁義裁彎為30°。引河的線路還應避開難於衝開的壤土和粘土地區。裁彎段老河軸線長度與引河軸線長度之比,稱為裁彎比k。按照經驗，k值一般取3～10。密西西比河16處裁彎的k=2.2～10.3；渭河仁義裁彎為 3.6；荊江中洲子和上車灣裁彎分別為8.5和9.3。引河的長度取決於彎道形態。②引河斷面設計:包括引河開挖斷面設計和新河最終斷面設計。長江下荊江裁彎經驗是，引河斷面為原河道斷面的1/17～1/25。開挖斷面應力求土方量小、能夠及時衝開和滿足航運的要求。河底開挖高程和寬度要滿足枯水期通航水深和航寬；並考慮施工條件，如挖泥船的要求等。引河斷面多采用梯形,邊坡一般採用1:2～1:3,進出口段設計成喇叭口形，邊坡放緩。新河的最終設計斷面，可參照本河道鄰近平順河彎的資料選定。③控制工程設計：當引河發展到設計斷面後，為防止形成新的河環，在凹岸處修築適當的護岸工程。在引河放水之後，要視上下游河勢的變化，相機進行控制，以使引河與上下游河段平順銜接，形成有利的河道平面形式。