河道裁弯工程规划设计

裁弯工程规划是河道整治整体规划的一部分。如尚无河道整治规划，则应通盘考虑上下游、左右岸裁弯后的不利影响。裁弯按形式可分为内裁和外裁两种（见图）。外裁的引河进出口与上下游弯道难以达到平顺衔接的要求,且线路较长,故很少采用。内裁通过狭颈最窄处，线路短，投资小，采用广泛。规划设计时必须进行方案论证：比较新河的平面外形；比较引河线路的地质情况；预估裁弯后的情况，如对洪水位的影响,缩短河道的里程,对碍航急弯、浅滩、旧险工的消除与改善,出现新险工的可能性,对取水工程、港埠和工农业发展的影响；比较工程造价的高低等。通过综合分析，选择优化方案。

引河设计是河道裁弯工程的关键，主要包括三个方面。①引河定线:引河在平面上应设计成弯曲适度,与上下游河道平顺衔接的曲线，一般由复合圆弧线和切线组成。按实测资料,新河的弯曲半径应大于平槽河宽的3～5倍,且大于4～6倍的船队长度。引河进出口要顺应河势流向。进口应布置在上游弯道顶点的稍下方，引河轴线与老河轴线的交角θ以较小为好。如中国南运河裁弯的经验为θ≤25°时,引河均能被冲开；θ30°时,引河均被淤死。出口布置在下游弯道顶点的上方，使水流平顺衔接，交角也不宜大，如渭河仁义裁弯为30°。引河的线路还应避开难于冲开的壤土和粘土地区。裁弯段老河轴线长度与引河轴线长度之比,称为裁弯比k。按照经验，k值一般取3～10。密西西比河16处裁弯的k=2.2～10.3；渭河仁义裁弯为 3.6；荆江中洲子和上车湾裁弯分别为8.5和9.3。引河的长度取决于弯道形态。②引河断面设计:包括引河开挖断面设计和新河最终断面设计。长江下荆江裁弯经验是，引河断面为原河道断面的1/17～1/25。开挖断面应力求土方量小、能够及时冲开和满足航运的要求。河底开挖高程和宽度要满足枯水期通航水深和航宽；并考虑施工条件，如挖泥船的要求等。引河断面多采用梯形,边坡一般采用1:2～1:3,进出口段设计成喇叭口形，边坡放缓。新河的最终设计断面，可参照本河道邻近平顺河弯的资料选定。③控制工程设计：当引河发展到设计断面后，为防止形成新的河环，在凹岸处修筑适当的护岸工程。在引河放水之后，要视上下游河势的变化，相机进行控制，以使引河与上下游河段平顺衔接，形成有利的河道平面形式。2100433B

为了防止自然裁弯所带来的弊害，许多河流采用了人工裁弯措施。在19世纪末曾把新河设计成直线，且按过流需要的断面全部开挖,同时为促使老河淤死,还在老河上修筑拦中水的坝，一旦新河开通，就很快通过全部流量。这种作法，往往会造成下游河势的急剧变化，使防守被动；裁直后的新河滩岸变化迅速，对航行不利；开挖新河和维持新河稳定所需费用大。到20世纪初，改变了上述办法。新河的设计,按上下河势成微弯河线,先开挖小断面引河，借水流冲至设计断面，效果较好，得到了广泛采用。

1966～1971年在长江下荆江河段，完成了中洲子和上车湾河道裁弯工程。其上游的沙滩子弯道也于1972年7月自然裁弯。裁弯后，上游200km的河段内降低了洪水位；缩短航程78km,且裁掉了4处碍航浅滩（见下荆江裁弯工程）。在黄河支流渭河实施仁义裁弯后，上游河床冲刷,比降增大，洪水位下降，缩短航程9km。密西西比河1937年5月进行的考尔克裁弯,降低了该段上游洪水位；缩短航程24.5km，改善了该河段枯水季节航行困难的状况。

河道在弯道横向环流的作用下，造成横向输沙不平衡,加上水流对凹岸顶冲作用,凹岸坍塌，凸岸淤积,致使弯道的曲率半径变小,中心角增大，河道加长，形成很大的河环。河环的起点与终点相距很近，称为狭颈。由于狭颈两侧的直线距离短，水位差大，如遇漫滩水流，容易形成串沟。洪水时可能冲开狭颈并发展成新河，即发生自然裁弯。自然裁弯往往会出现河势突变,发生强烈的冲淤现象,给河流的治理带来被动。因此，当弯道演变到适当状态时，即可进行人工裁弯，有计划地改善河道的不利平面形式。