对河道因修建各类工程而引起的泥沙运动的变化及其过程进行的定期或不定期测量。在河道上修建丁坝、顺坝、护岸、引水口、桥渡、码头及围堰等工程后,将不同程度地改变河道的边界条件,引起河道泥沙运动的调整,直到重建新的平衡。同时,在河道水流泥沙的作用下,工程的效能及河道的稳定性也将发生变化。进行河道工程水流泥沙观测目的是了解河道中泥沙运动情况和趋势,以采取补救措施,保证河道工程的稳定安全和正常发挥效益。
对河道因修建各类工程而引起的泥沙运动的变化及其过程进行的定期或不定期测量。在河道上修建丁坝、顺坝、护岸、引水口、桥渡、码头及围堰等工程后,将不同程度地改变河道的边界条件,引起河道泥沙运动的调整,直到重建新的平衡。同时,在河道水流泥沙的作用下,工程的效能及河道的稳定性也将发生变化。进行河道工程水流泥沙观测目的是了解河道中泥沙运动情况和趋势,以采取补救措施,保证河道工程的稳定安全和正常发挥效益。
中国许多江河都开展了河道泥沙观测方面的工作。如长江荆江河床实验站,对荆江护岸工程定期测量半江水道地形、水面流速、流向及根石(散抛于坝基前的石块)坡度等;黄河下游各修防部门经常施测险工坝垛的根石坡度,并曾进行过较全面的锥探,以确定各工程的基础和根石走失情况;航道部门定期测量航道水深,并测量重点浅滩的水道地形,据以调整航标和决定航道疏浚的工作量及效果等;取水口(包括抽水泵站)前一段均设立水尺测读水位,有的还定期或不定期施测附近河道断面或地形,以及流速、含沙量等。这些观测成果对保证各建筑物的正常运用发挥着重要的作用。
河道工程水流泥沙观测主要包括下列几个方面:①丁坝、顺坝及护岸是保护堤岸、调整流向和控导主流的治河工程。建成后应根据水流顶靠情况,在汛前和汛后施测工程附近的水下地形、河势及比降,汛期中视洪水情况再适当加测。并经常探摸根石坡度,发现根石有缺损或坡度过陡时要及时抛补。对于较长的或较突出的丁坝,洪水时应观测坝上下游的落差和坝间的回流情况,以便分析判断丁坝的作用和影响,必要时调整坝型、坝长和布置等。对于缩窄枯水河槽的潜水丁坝,观测重点是河槽水深和坝间的淤积,以及坝头、坝顶的冲刷变形情况。②对河道实行塞支强干、裁弯取直、截流改道,修建锁坝、堵堤以及开挖引河等工程措施以后,河道将相应发生一系列变化,需施测工程附近引河、主河的地形或断面,上下游的河势、比降及滩岸坍塌情况。必要时还应观测重点断面或局部河段的流速和含沙量分布等。测次安排开始要密,以后逐渐减少,至变化稳定为止。③修建岸边或河心式无坝取水口(包括抽水泵站)后,应设立水尺,定期观测水位。对于含沙量较大的河流,应在上下游和引渠进口同时施测水流泥沙,以掌握河段水沙运动情况,引水流量过程和输沙过程,并建立分流比和分沙比的关系。在用水时期,经常测定河水的含沙量,以决定是否适宜引水。对于比较重要的和修建在不稳定河段上的取水口,应定期或不定期地施测取水口附近及上下游河段的河道地形、河势和流速分布、含沙量分布等,必要时加测推移质输沙率及泥沙粒径,用以分析取水口前及上下游河段河床的冲淤情况和变化趋势。如出现对引水量、水质和工程安全发生影响的问题,应及时增加测次。④通航河道要经常测量航深,用以调节航道航标。在浅滩碍航河段设水位站,每日观测水位,并定期测量航道地形、比降和流速分布等,以便研究浅滩的冲淤规律及采取适宜的措施。对于分汊河道,还应施测中、枯水时各汊的分流比及河道地形,以便分析汊道的变化规律和趋势。船闸的进出口、引航道及码头附近应设水尺,每日观测水位并经常测量水深;视情况定期或不定期地施测地形或断面,必要时加测各级流量下的流速、流向、含沙量、推移质输沙率等,以便掌握流势、冲淤变化对船舶航行、停靠的影响。还须注意观测船闸人字门附近是否发生淤积,这对闸门的安全启闭是十分重要的。码头、航道进行疏浚时,应详细记录疏浚位置和抛泥量,并定期测量地形及流速、流向、含沙量、推移质输沙率等,以便分析回淤速率、泥沙来源、抛泥去向等等。⑤修建桥渡后,由于桥墩和路堤的壅水,上游水位抬高;桥渡断面因过水宽度变窄,流速加大而发生冲刷;桥墩、桥台附近还要发生局部冲刷;此外,桥渡对上下游的河势及航道都可能发生一定的影响。需在桥上游两倍堤距(或泛滥河宽)、桥下游一倍堤距范围内布设观测断面,观测洪水位和洪水时路堤沿线上下游的水位和流势;汛前、汛后及洪水时,须施测桥轴线断面、流速、流向等;洪水过程中注意观测桥墩、桥台附近的局部冲刷情况;注意观测桥上下游河势、航道的变化情况,必要时测量附近航道地形图。⑥堤防发生决口或有计划的进行改道、分流的,应连续观测口门上下游的水位落差;口门的拓宽、冲深过程及分流变化过程;施测口门以上河段可能发生溯源冲刷范围内的水位、河势和河床断面的变化过程;施测口门以下原河道的淤积过程;新河或引河的冲淤变化过程等等。测次安排初期较密,以后视变化情况再逐渐减少。⑦修建围堰后,应在围堰上下游设立水尺,观测水位,及时掌握水头落差和堰顶超高的数值,以便采取加高加固等措施。同时应注意观测纵向围堰,特别在突出点及纵横围堰拐点处的流速分布、流势、坡脚的冲刷深度和根石走失情况,观测围堰上下游的河势流态等。对于要经历多个汛期的围堰,应在洪水前、后施测围堰附近的河道地形及流速分布,以利采取进一步的措施。⑧合龙是截流工程的关键和紧急阶段,因而应该采取各种快速方法观测龙口上、下游的水位、河势、口门流速、水深、抛投物的沉落位置及运动情况、龙口的堆积情况等,以便及时调整工作方法、抛投物的结构尺寸、抛投位置和抛投速度等。
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