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治河工程学

2020-04-09 21:02

研究通过工程措施调整改善河流自然状态以除弊趋利的学科,又称河工学。属水利科学的一个重要分支。从广义角度看,治河工程学泛指研究在河道上修建工程对河道的影响,包括上下游河道冲淤变化的影响等。从狭义角度看,治河工程学仅指研究河道整治工程。自然状态下的河流,常伴随发生不同程度的自然灾害,运用工程措施,可以有效地改善天然河流状态,达到除害兴利的目的。例如:为了防洪,可以修建水库拦蓄洪水;可以通过丁坝、顺坝工程改善险工河段状况;也可以修筑堤防或护岸工程,提高河道排洪能力。为了改善航运条件,可以通过水库调节径流,增大枯季流量,也可疏浚浅滩,增加枯水航深。

发展概况

治河工程学是一门古老的学科,是人类长期治河实践的智慧和经验总结。中国具有丰富的治河史料和经验。民间广为流传的大禹治水,反映了古代先民们整治江河,与严重洪水灾害抗争的不朽业绩。公元前256~前251年修建的都江堰工程,采取凹岸引水、凸岸排沙,是治河工程学的一个重要创见。历经2 000余年,至今仍发挥巨大灌溉效益。近代治河工程学的发展,更多地与综合开发尤其是改善航运相联系,如欧洲莱茵河的渠化,美国密西西比河下游河道的整治,都在治河方面提供了有益的经验。中国在黄河下游新建和改建的护岸工程,长江中下游的整治工程,黄浦江整治,也都是治河工程学的成功实践。随着水资源问题日益突出,妥善地保护自然环境和加强生态建设,已成为治河工程学极为关注的重要课题。

研究内容

治河工程学以河流动力学为基础,主要研究不同类型河流演变规律,包括不同河流地质地貌特性及其与水文、地质因素的关系,以及泥沙运动的机理。上述学科属于理论研究范畴,而治河工程学则是将这些原理应用到具体河系上,重点研究工程措施和河流本身的相互作用及后果,以解决可能出现的问题。具体内容:①确立河道整治线。河道整治线是指经过整治后,在设计流量下河道的平面轮廓,应能符合冲淤河流水流特性和河床演变规律,使水流平顺,滩槽稳定。河道整治的目的不同,所选用的设计流量和设计水位也有不同,如设计洪水流量和洪水位用于堤防和护岸工程,设计枯水流量和相应水位用于航道工程和浅滩整治,通常造床流量和相应水位在河道整治中具有重要意义。中水河槽经整治后,应能适应水流流态,不致出现重大变化。②整治建筑物的布置方案。整治建筑物应按照工程要求,研究经济合理的工程布置方案。在比较不同整治方案的基础上,必要时可通过动床河工模型试验和数学模型分析,作出最后抉择。③整治建筑物的设计、施工和管理。河道整治工程常年经受水流冲击淘刷,维修任务很重;管理维护工作比一般水利工程更为繁重。随着施工机械化的发展,传统河道整治建筑物如抛石、石笼、柳枕、梢捆、杩槎已逐渐退出历史舞台,而为多种形态的混凝土块护岸,装配式构件组装的混凝土面板,柔性钢筋混凝土格栅以及其他新材料新工艺所取代。但抛石和石笼仍为紧急抢险时常用的材料。

研究方法

治河工程学的主要研究方法是野外观测、资料的汇集分析整理、河工模型试验及数学模型计算、环境评估和必要的风险分析等。今后治河工程学的发展方向,应总结国内外经验教训,运用现代技术,妥善解决环境和生态平衡问题。

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