河道整治技術(shù)對(duì)洪水調(diào)控的影響研究

劉 冬

（安徽省淮河河道管理局，安徽 蚌埠 233000）

洪水是自然災(zāi)害中的一種極端天氣事件，給人類社會(huì)帶來了巨大的損失和傷害。為了應(yīng)對(duì)洪水威脅，各國(guó)采取了各種措施，其中之一是河道整治技術(shù)的應(yīng)用。河道整治技術(shù)是一種綜合性的工程手段，旨在通過改善河道的物理結(jié)構(gòu)和水力特性，來減輕洪水帶來的影響。本研究旨在深入探討河道整治技術(shù)在洪水調(diào)控中的重要性以及其影響因素。隨著氣候變化的影響，洪水頻發(fā)和洪水規(guī)模擴(kuò)大的趨勢(shì)逐漸顯現(xiàn)，這使得洪水調(diào)控變得尤為緊迫。

1 河道幾何形狀對(duì)洪水調(diào)控的影響

河道幾何形狀在洪水調(diào)控中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。合理的河道幾何形狀設(shè)計(jì)可以顯著降低洪水的危害，保護(hù)人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。本文將詳細(xì)探討河道幾何形狀對(duì)洪水調(diào)控的影響，包括其重要性、改善策略以及與洪水威脅的關(guān)系。

1.1 河道幾何形狀的重要性

河道的幾何形狀是影響水文特性的重要因素，包括寬度、深度、橫截面形狀和長(zhǎng)寬比等。這些要素直接影響水流的速度、涌浪的高度以及洪水的傳播速度。合理設(shè)計(jì)和維護(hù)河道的幾何形狀能夠調(diào)控水流，減緩洪水傳播速度，降低涌浪高度，從而提高河道的穩(wěn)定性和防洪能力。因此，對(duì)河道幾何形狀的科學(xué)管理和調(diào)整是水利工程和洪水防治的關(guān)鍵策略之一。

1.1.1 河道寬度和深度

河道的寬度和深度決定了其攜帶水流的能力。較寬和較深的河道通常能夠容納更多的水流，從而減少了洪水的涌浪高度和危害范圍。然而，過于寬闊的河道可能會(huì)導(dǎo)致水流分散，而過于深的河道則可能導(dǎo)致水流速度過快，增加了側(cè)向侵蝕的風(fēng)險(xiǎn)。

1.1.2 河道橫截面形狀

河道的橫截面形狀對(duì)洪水傳播速度和水深分布也有著顯著影響。一些流線型的橫截面形狀能夠減小水流的阻力，降低洪水峰值，減輕洪水影響。[1]而不規(guī)則或阻礙型的橫截面形狀則可能導(dǎo)致水流速度增加，從而加劇洪水的危害。

1.1.3 長(zhǎng)寬比

河道的長(zhǎng)寬比（河道的長(zhǎng)度與寬度之比）也對(duì)洪水調(diào)控至關(guān)重要。較大的長(zhǎng)寬比通常有助于水流的緩慢傳播，降低洪水峰值，減少了洪水的危害。然而，過小的長(zhǎng)寬比可能導(dǎo)致水流速度增加，使洪水更加危險(xiǎn)。

1.2 河道幾何形狀的改善策略

為了改善河道的幾何形狀以提高洪水調(diào)控能力，工程師和水資源管理者采取了多種策略和措施。

1.2.1 河道疏浚和清淤

疏浚和清淤是常見的河道改善手段，通過移除河道中的沙礫、泥沙和雜物，恢復(fù)河道的設(shè)計(jì)深度，提高了河道的攜水能力。這可以減小洪水的水位上升，降低洪水峰值。

1.2.2 河道加寬和深化

在某些情況下，對(duì)河道進(jìn)行加寬和深化是必要的，特別是在高洪水頻發(fā)地區(qū)。這可以增加河道的容水能力，減少洪水危害。然而，加寬和深化河道可能需要大規(guī)模的土地征用和工程投入，需要綜合考慮環(huán)境和社會(huì)因素。

1.2.3 河道橫截面形狀的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在河道設(shè)計(jì)中，優(yōu)化橫截面形狀以減小水流阻力，降低洪水涌浪高度是一種常見的策略。[2]這可以通過在設(shè)計(jì)中考慮水流力學(xué)原理來實(shí)現(xiàn)，例如減小流體摩擦系數(shù)，改善橫截面形狀的流線型等。

1.2.4 長(zhǎng)寬比的調(diào)整

適度調(diào)整河道的長(zhǎng)寬比是改善水文特性的有效策略。通過增加河道長(zhǎng)度或調(diào)整河道的寬度，可以適應(yīng)不同水流條件和洪水頻率，優(yōu)化水流的分布和速度。這種調(diào)整有助于減緩水流，在一定程度上緩解洪水的壓力，提高河道的水力特性。

因此，科學(xué)合理地調(diào)整河道的長(zhǎng)寬比是水利工程中重要的設(shè)計(jì)和管理手段，有助于提升河道的防洪和水資源調(diào)控能力。

2 植被覆蓋在洪水調(diào)控中的作用

植被覆蓋在洪水調(diào)控中扮演著重要的角色，其生態(tài)、水文、土壤保持等多方面的作用不僅有助于減輕洪水的危害，還能提高水資源的可持續(xù)管理。本文將詳細(xì)探討植被覆蓋在洪水調(diào)控中的作用，包括其對(duì)水文循環(huán)的影響、植被覆蓋的保持與恢復(fù)策略以及植被覆蓋對(duì)洪水峰值的抑制效果。

2.1 植被覆蓋對(duì)水文循環(huán)的影響

植被覆蓋在水文循環(huán)中扮演著至關(guān)重要的角色，其影響直接涉及洪水的發(fā)生和演變。

2.1.1 植被對(duì)雨水的攔截和蓄積

植被通過樹冠、葉片和根系的攔截作用，能夠有效地阻止雨水直接沖擊在土壤表面，從而減輕雨滴對(duì)土壤的侵蝕作用[3]。此外，植被的根系還具有導(dǎo)水功能，促進(jìn)雨水滲透到土壤中，增加土壤的水分蓄積，有效地降低了徑流的形成率。

2.1.2 植被對(duì)蒸發(fā)和蒸騰的影響

植被通過蒸發(fā)和蒸騰作用釋放大量水分到大氣中，形成蒸發(fā)蒸騰損失。植被的存在降低了土壤中的土壤濕度，減緩了地表徑流的形成，有效地延緩了洪水的發(fā)生和傳播。植被通過這些過程調(diào)節(jié)了水文循環(huán)中水分的分配，對(duì)流域水資源的平衡和調(diào)控發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

在結(jié)構(gòu)不變的情況下，植被通過這些機(jī)制為水文循環(huán)的平衡提供了一定的控制，從而在一定程度上減輕了洪水的風(fēng)險(xiǎn)。這種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的效應(yīng)使得合理保護(hù)和管理植被成為水資源可持續(xù)利用的重要策略。[4]

2.1.3 植被對(duì)土壤穩(wěn)定性的維護(hù)

植被的根系具有固土護(hù)坡的作用，能夠增強(qiáng)土壤的抗侵蝕性，減少土壤的侵蝕和沉積，維護(hù)了水道和河岸的穩(wěn)定性。這對(duì)于減少河道淤積和改善河道水質(zhì)具有重要意義。

2.2 植被覆蓋的保持與恢復(fù)策略

為了最大限度地發(fā)揮植被覆蓋在洪水調(diào)控中的作用，采取一系列措施來保持和恢復(fù)植被覆蓋至關(guān)重要。

2.2.1 森林保護(hù)和恢復(fù)

森林作為植被覆蓋的主要組成部分，具有出色的水文調(diào)控功能，包括樹冠的攔截作用、根系的導(dǎo)水功能等。因此，保護(hù)現(xiàn)有的森林資源和進(jìn)行森林恢復(fù)是維持水文平衡的重要策略之一。這可以通過設(shè)立自然保護(hù)區(qū)、實(shí)施可持續(xù)的林業(yè)管理和進(jìn)行人工植樹等方式來實(shí)現(xiàn)。

2.2.2 水土保持工程

水土保持工程是一項(xiàng)綜合性的工程，旨在減少水土流失，維護(hù)土壤的穩(wěn)定性，提高植被覆蓋率。這包括植被覆蓋的種植，通過人工手段在裸露的土地上進(jìn)行植被的引入，減緩雨水沖刷，促進(jìn)土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。此外，坡地治理和河道植被帶的建設(shè)也是重要手段，可以有效減少坡地和河岸的侵蝕，維護(hù)地表的穩(wěn)定性。

2.2.3 生態(tài)恢復(fù)項(xiàng)目

生態(tài)恢復(fù)項(xiàng)目涉及濕地修復(fù)、河道生態(tài)修復(fù)、湖泊濕地恢復(fù)等措施。通過這些項(xiàng)目，可以重建受損的生態(tài)系統(tǒng)，提高植被覆蓋和生物多樣性，進(jìn)一步改善洪水調(diào)控效果。濕地的建設(shè)和修復(fù)不僅有助于吸收雨水、減緩洪峰，還提供了豐富的生態(tài)服務(wù)，為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的改善做出貢獻(xiàn)。

這些保持和恢復(fù)植被覆蓋的策略在實(shí)踐中相互結(jié)合，形成綜合性的生態(tài)工程，為水文循環(huán)的平衡和洪水防控提供了有力支持。通過這些努力，可以更好地保障地區(qū)水資源的可持續(xù)利用，減輕洪災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。

3 河道側(cè)壁穩(wěn)定性的改善與洪水防治

3.1 穩(wěn)定性的重要性

河道側(cè)壁穩(wěn)定性是指河道側(cè)壁對(duì)抗侵蝕、坍塌和崩塌的能力，對(duì)于洪水防治具有至關(guān)重要的作用。

3.1.1 防止侵蝕

河道側(cè)壁的侵蝕是洪水常見的影響之一。不穩(wěn)定的側(cè)壁容易受到水流沖刷，導(dǎo)致河道擴(kuò)寬，增加洪水威脅。穩(wěn)定的側(cè)壁可以有效減少侵蝕，提高河道的抗洪能力。

3.1.2 減少坍塌和崩塌

洪水發(fā)生時(shí)，水流的沖擊力可能導(dǎo)致側(cè)壁坍塌或崩塌，進(jìn)一步擴(kuò)大洪水危害。穩(wěn)定的側(cè)壁可減少這種風(fēng)險(xiǎn)，維護(hù)河道的通暢性，確保水流受阻的情況最小化。

3.1.3 維護(hù)水體生態(tài)系統(tǒng)

穩(wěn)定的河道側(cè)壁有助于維護(hù)水體生態(tài)系統(tǒng)的健康。它提供了棲息地，為水生生物提供了保護(hù)和繁衍的場(chǎng)所。這對(duì)于生態(tài)平衡和水生生物的多樣性至關(guān)重要。

3.2 改善策略的多樣性

改善河道側(cè)壁穩(wěn)定性的策略具有多樣性，需要根據(jù)具體情況采取不同的方法。

3.2.1 護(hù)坡結(jié)構(gòu)的建設(shè)

在需要加強(qiáng)河道側(cè)壁穩(wěn)定性的地區(qū)，可以考慮建設(shè)護(hù)坡結(jié)構(gòu)，如石頭護(hù)坡、混凝土護(hù)坡、樹木護(hù)坡等。這些結(jié)構(gòu)能夠有效地減少側(cè)壁的侵蝕和坍塌，提高其抗洪能力。

3.2.2 植被的保護(hù)和恢復(fù)

植被具有固土護(hù)坡的作用，通過根系的固定作用，可以有效減少側(cè)壁的侵蝕和坍塌。因此，保護(hù)和恢復(fù)河道側(cè)的植被是重要的策略之一。這可以通過植樹造林、草地恢復(fù)等方式來實(shí)現(xiàn)。

3.2.3 河道側(cè)壁的加固

對(duì)于已經(jīng)存在侵蝕和坍塌問題的河道側(cè)壁，可以考慮進(jìn)行加固工程，如巖石壘石、混凝土加固等。這有助于恢復(fù)側(cè)壁的穩(wěn)定性，降低進(jìn)一步崩塌的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2.4 河岸生態(tài)修復(fù)

生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目可以通過植被種植、根系修復(fù)和土壤改良等方式，維護(hù)側(cè)壁的穩(wěn)定性，并提供生態(tài)服務(wù)。這不僅有助于洪水防治，還促進(jìn)了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的健康。

通過綜合采用上述策略，可以有效改善河道側(cè)壁的穩(wěn)定性，為洪水防治提供全面支持，實(shí)現(xiàn)河道生態(tài)與防洪功能的有機(jī)結(jié)合。

4 流量控制策略的實(shí)施與洪水調(diào)控效果

流量控制策略是洪水調(diào)控的關(guān)鍵組成部分，它涉及了流量的管理、控制和調(diào)節(jié)，旨在降低洪水的危害和維護(hù)水資源的可持續(xù)利用。[5]本文將詳細(xì)探討流量控制策略的實(shí)施以及這些策略對(duì)洪水調(diào)控效果的影響，包括流量控制的重要性、實(shí)施策略的多樣性以及流量控制對(duì)洪水防治的貢獻(xiàn)。

4.1 流量控制的重要性

流量控制是洪水調(diào)控的重要手段之一，它對(duì)于減少洪水的危害和保護(hù)下游地區(qū)的生命和財(cái)產(chǎn)安全具有關(guān)鍵性作用。

4.1.1 減小洪水峰值流量

流量控制可以通過減小洪水峰值流量，降低洪水的水位和流速，從而減輕了洪水對(duì)沿岸地區(qū)的沖擊。

4.1.2 延緩洪水峰值到達(dá)時(shí)間

通過合理的流量控制策略，可以延緩洪水峰值到達(dá)時(shí)間，為居民和相關(guān)當(dāng)局提供更多的時(shí)間來采取應(yīng)急措施和洪水預(yù)警。

4.1.3 維護(hù)河道生態(tài)系統(tǒng)

流量控制也有助于維護(hù)河道生態(tài)系統(tǒng)的健康，保持水體生態(tài)平衡。

4.2 實(shí)施策略的多樣性

流量控制策略的實(shí)施涵蓋了多種方法和手段，需要根據(jù)不同的水文條件和地理特點(diǎn)采取不同的措施。

4.2.1 水庫和調(diào)蓄池的建設(shè)

水庫和調(diào)蓄池的建設(shè)是流量控制的重要手段之一。它們可以在洪水期間儲(chǔ)存大量的水量，減小洪水峰值流量，并在需要時(shí)逐漸釋放水量，以降低洪水的危害。

4.2.2 河道疏浚和河床管理

定期疏浚和管理河道的河床，可以提高河道的水容量，降低洪水水位，并改善河道的通暢性。

4.2.3 河岸退耕還林還草

通過河岸退耕還林還草等生態(tài)工程措施，可以減少土壤侵蝕和坡地流量，從而降低了洪水的危害。

4.2.4 城市雨水管理

在城市地區(qū)，采用雨水收集和管理系統(tǒng)可以控制雨水徑流，減小城市洪水的發(fā)生頻率和危害程度。

4.3 流量控制對(duì)洪水防治的貢獻(xiàn)

流量控制的實(shí)施對(duì)洪水調(diào)控效果產(chǎn)生了積極的影響。通過水庫、調(diào)蓄池和河道管理等措施，可以有效減小洪水峰值流量，降低洪水的水位和流速，減輕洪水危害。

5 結(jié)語

河道幾何形狀、植被覆蓋、河道側(cè)壁穩(wěn)定性和流量控制策略都在洪水調(diào)控中發(fā)揮著重要的作用。合理的河道幾何形狀設(shè)計(jì)可以降低洪水危害，植被覆蓋通過攔截雨水、維護(hù)水文平衡和提供棲息地，有助于洪水調(diào)控和生態(tài)保護(hù)。同時(shí)，穩(wěn)定的河道側(cè)壁減少了侵蝕和坍塌，流量控制策略通過減小洪水峰值流量和延緩洪水到達(dá)時(shí)間，提高了洪水調(diào)控的效果。這些措施不僅有助于減輕洪水對(duì)社會(huì)安全和生態(tài)平衡的威脅，還促進(jìn)了水資源的可持續(xù)管理。