CN102733351A - 一种治理江河入海口方法 - Google Patents

Abstract

一种治理江河入海口方法，尤其是一种入海口岸消能促淤和人工冲积岛形成方法。包括消能促淤、地基处理、分流聚沙、硬壳堤坝、引河开挖、闸门建造和种植固砂。采用在江河接近喇叭口位置设置一个鼻子分流堤坝，在喇叭口临海段人为创造形成河口冲积岛的条件，利用自然能量搬运入海口泥沙形成人工岛。因势利导，顺水推舟，使江河得到综合治理，服务社会，造福人类。具有固沙护堤，泄洪压潮、蓄水灌溉、稳定航道，增加土地资源的特点。适用于多种江河入海口治理。

Description

一种治理江河入海口方法

技术领域

本发明涉及江河入海口治理方法，尤其是一种入海口岸消能、促淤、护堤和人工冲积岛形成方法。属于环境保护和海岸工程技术。

背景技术

自然状态的江河，由于长期受上游山水的自然冲刷，形成迂回曲折的河道。由于江河深浅宽窄不一，流速不同，河道两岸不断被冲蚀，洪水来时在江河下游的入海口附近形成大片的泄洪区。江河的入海口附近是人们喜欢居住的地方，于是人们总是筑堤围垦，压缩原来的泄洪区面积，形成繁华的三角洲。在江流河道中，由于水土流失，日积月累，渐渐地沉积起越来越厚的泥层，由于河床的提高，两岸的堤坝又要加固提高，造成恶性循环。不但使河床提高，库容减少，污染环境，影响交通，而且在汛期会洪水泛滥，危及堤防，造成水灾。中国有1亿多的人口住在本应留给洪水的泄洪区里，海啸台风，山洪暴发，水一涨起来，自然成了灾。所以随着人口的增加，土地资源的减少，居住环境的改善，沿海经济的发达，江河入海口岸的繁华，人们对江河的治理就提出了更高需求。

在江河入海口附近由于长期受海潮的吐纳和上游洪水的冲刷，形成大喇叭口的平面外形。导致潮能聚集和潮波变形产生破坏力极大的涌潮，危及两岸的堤坝。入海口附近纵向隆起的沙坎，江宽水浅，主槽游荡不定，两岸边滩淤涨坍塌无常。潮流大进大出，咸潮长驱直入。冲积平原上的广阔的滩地资源和上游淡水资源不能充分利用。水浅潮猛，水下地貌，随时改变，航道难定，交通不便，船舶无法通行，而且事故频发。泥沙流动，地基板块多变，建筑物造价昂贵，难以立足生根。

所以，如何解决潮能聚集，防洪御潮，稳定主槽，改善航运，稳定地基，充分利用淡水和土地资源，科学合理的开发入海口岸的黄金地带，是人们一直在着力研究的课题。

关于江河治理国内外有大量的研究报道，自20世纪70年代以来，黄河委员会水科院赵文林、杨文海、钱意颖等进行了高含沙水流基本规律的试验，研究了浑水粘滞系数与宾哈姆体物理特性；清华大学钱宁、费祥俊，西北水科所张浩、任增海也对高含沙水流的流变特性进行了卓有成效的研究；特别是在国家85科技攻关项目中，武汉大学王明甫、陈立，清华大学费祥俊等又做了大量工作，对天然河流高浓度泥浆在不同流态、不同流区的阻力规律、流速分布特点又进行了比较系统、深入的研究，分析了清、浑水水力坡降的相互关系。林一山对长江流域规划和平原河流的治理方法作了有价值的研究。浙江水科院、钱塘江管理局、河口研究所对江河泥砂的运动变化规律，作了大量有价值的研究。所有这些研究成果为本发明奠定了基础。通过检索国内外专利文献及相关的数据库，从寻找到的资料可见，很多专家学者的研究在这一技术领域，做出了积极的贡献，这些研究试验成果都是本发明的基础和前提。但是，未发现利用自然能量因势利导，顺水推舟的方法，解决入海口问题。采用硬壳堤坝法和分流鼻子法的江河治理方法，也未发现采用消能促淤护堤的实现入海口岸综合治理方法。

发明内容

本发明针对这一问题，在大量前期研究的基础上提出的新的综合治理方案。目的在于满足江河的泄洪、压潮、灌溉、蓄水、交通航船的功能，增加土地资源，建成湿地公园。服务社会，造福人类。

本发明的技术方案包括消能促淤、地基处理、分流聚沙、硬壳堤坝、引河开挖、闸门建造和种植固砂。

其特征是：第一步，首先对入海口岸进行勘测，找到江中礁或江边突出的山嘴、矶头，摸清地质地貌和的水文状况，了解相对稳定的纵向隆起的沙坎，及变迁规律；第二步，在喇叭口临海段的中部打设排桩和抛填石笼，实施促淤消能和地基处理措施，建成防波堤；第三步，在河道渐宽段的江中礁或江边突出的山嘴、矶头上设置分流鼻子堤坝，并在分流鼻子堤坝的一侧建造闸门，开挖引河；第四步，沿着分流鼻子堤坝的两侧至少筑一道硬壳堤坝，并顺着自然流线形状逐渐向下游伸展，形成两条河道；第五步，一边逐渐向下游建造硬壳堤坝，一边对河道进行疏浚，并将疏浚清淤的泥沙就近堆放于硬壳堤坝圈闭的范围内，形成人工岛；第六步，在人工岛上设置岛中湖，取湖中的泥沙加高周边堤坝的高程；第七步，在人工岛和岛中湖的周边种植固砂，并沿边护坡。

为了便于叙述，我们把未进入喇叭口状的江河称为上游，进入喇叭口状的江河称为下游。喇叭口状的入海口分成三段：靠江河上游的一段称为渐宽段，靠海的一段称为临海段，介于渐宽段与临海段之间的一段称为扩展段。

所述的对入海口岸地貌进行勘测，是为了摸清水文汛情和地质地貌。在渐宽段找到并确定设置分流鼻子堤坝和闸门引河的位置。在扩展段探明纵向隆起的沙坎和相对稳定的主槽。在临海段确定利于促淤消能的打桩抛石的位置。掌握一手的水文地质资料，了解丰水期和涸水期的流量，常年平均流量。

所述的打设排桩和抛填石笼是促淤消能措施，在临海段的中部打设连续板桩和抛石，板桩之间联成一起，互相支撑，抛石选用大块石，或用钢丝笼把块石联成一体，以能抵御海浪为度。在临海段的中部打设排桩和抛填石笼，建成防波堤，改变临海段江面宽广，水深不大，泥沙无规则堆积，河床多变的状况；在防波堤的两端形成急流区，越来越深，中部形成缓流区，越来越浅，利用自然潮能的力量，使泥沙不断沉积于此，逐渐冲积形成人工岛。世界上许多大河入海的地方，都会自然形成一些冲积岛。我国共有400多个冲积岛，长江入海口的崇明岛，就是一个很大的冲击岛。但是有些江河虽然又有大量泥沙且没有形成冲积岛。本发明效法自然，在入海口创造形成冲积岛的条件，促使冲积岛的形成，被称为人工冲积岛。

所述的分流鼻子堤坝，是做一个鼻子形状的高出历史高水位的堤坝，可在河道渐宽段开端的山嘴、矶头改造成分流鼻子堤坝，在分流鼻子堤坝的一侧建造闸门，开挖分流引河，并将开挖闸基和引河的土石方堆筑于分流鼻子堤坝的内侧。

所述的沿着分流鼻子堤坝两侧的硬壳堤坝，可采用硬壳板桩，沿着分流鼻子堤坝的两侧插设呈S型的硬壳板桩，在S型硬壳板桩的两端设有互锁扣槽，以使板桩之间联成一体，互为支撑。硬壳堤坝按照自然流线形状逐渐向下游伸展，形成一主一副两条河道，在没有支流加入的情况下，主河道的截面积是上游江河平均截面积的60-80％，副河道的截面积是上游江河截面积的50-70％。以保证无论是丰水还是涸水期间的船舶的航行。根据伯努利能量方程，这样才能保持河道流速均衡，减少泥沙沉积。

所述的引河用于闸门与上下游河道的沟通。闸门用于控制调节两条河道的水位和流量，有计划的分步把河床中的泥沙冲入人工岛。副河道有上下游通航需求的可增加船闸。

所述的沿着分流鼻子堤坝的两侧一边逐渐向下游打设硬壳板桩，一边采用环保型清淤输泥设备、软粘土管道输送设备或绞吸式挖泥船，把河心航道上的泥土进行疏浚，堆放于硬壳板桩圈置的范围内。

所述的渐宽段建成鼻子堤坝，临海段建成防波堤，在江河喇叭口上下段分别形成两个人工岛，从而消除了潮能和潮波的能量，不再产生破坏力极大的涌潮，危及两岸的堤坝。由于河流和潮能的长期作用，介于渐宽段与临海段之间的扩展段不断被淤积，加上人为的促淤措施，最终两个人工岛自然联成一体，两边的航道也自然形成。

所述的加高人工岛周边堤坝的高程，是因为冲积形成人工岛的高程不足以抵御风浪的袭击，在人工岛上泥沙又很有限。设置岛中湖，取湖中的泥沙到周边，加高周边堤坝高程。在重点建筑物部位做好地基处理，在需要做湖河、码头、桥梁和道路的位置作好规划预留。规划人工岛，是用好人工岛上有限的泥沙到最需要的地方，在尽量短的时间内，做出经济高质量的人工岛。

所述的种植固砂和沿边护坡。人工岛由泥沙组成，结构松散，因而在外形轮廓上很不稳定，河口地区的冲积岛，每逢遇到强潮倒灌或洪水倾泻，强烈的冲蚀会使冲积岛四周形态发生改变。因此在人工岛上种植红树林、互花米草，用于消浪、促淤、固砂和护坡。从而河道得到较好治理，建成江心岛和湿地公园。同时做好环境保护和生态平衡。

本发明的积极效果：

由于采用江河接近喇叭口位置设置一个分流鼻子堤坝的方法，使河道分流成两条位置稳定的河道，河道积淤减少，航道稳定，交通方便，大吨位船舶可以安全通行。

由于在喇叭口临海段的中部打设排桩和抛填石笼，实施促淤消能和地基处理措施，人为造成形成缓流区，使泥沙不断沉积于此，利用自然能量形成人工冲积岛。

由于建成鼻子堤坝和防波堤，在江河喇叭口上下段分别形成两个人工岛，从而消除了潮能和潮波的能量，不再产生破坏力极大的涌潮，危及两岸的堤坝。泥沙聚集稳固，建筑跨海大桥的投资得到节省。沿江两岸的居民更加安全放心，人民得以安居乐业。

由于设置闸门和引河，可以控制调剂下游河流的流量，从此消除潮流大进大出，咸潮长驱直入现象，上游淡水资源得到充分利用。

由于采用在人工岛上种植红树林、互花米草。促使海潮能量在人工岛边消减，同时利用海潮自然能量将泥沙推送到人工岛处淤积，获得大片土地资源。

由于江河入海口得到了综合治理，建成湿地公园，平衡生态，美化环境。解决入海口的治理问题。潮汐发电站、绿色海湾、游艇乐园才可能在海湾得以发展。

所以，本发明具有固沙护堤，泄洪压潮、蓄水灌溉、稳定航道，增加土地资源，建成绿色海湾的特点，使江河得到综合治理，充分利用，服务人类，造福社会。

附图说明

图1为实施例1江河入海口治理方法示意图。图2为实施例2钱塘江入海口杭州湾的治理示意图。图3为杭州湾综合治理方法示意图。包括：江河上游(1)、山嘴(2)、闸门(3)、分流鼻子堤坝(4)、硬壳板桩(5)、海岸线(6)、大块石(7)、人工岛(8)、新河面(9)、分流引河(10)、桥梁(11)、公路(12)、岛中湖(13)、江河支流(14)、主流河道(15)、码头(16)、江湖通道(17)、湖间通道(18)、跨杭州湾大桥(19)、防波堤(20)、潮汐发电站(21)。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1如图1所示，江河上游(1)河面基本等宽，河床基本等深，没有支流加入，到了下游出现了大喇叭口的平面外形，在海岸线(6)附近的喇叭口门没有河口冲积岛。水下地貌，随时改变，航道多变，无法通船。水浅潮猛，潮流大进大出，咸潮长驱直入，淡水资源不能充分利用。潮能聚集，潮波变形，涌潮极大，毁坏堤坝，海水倒灌，水患严重。长期以来，对江河的治理，对堤坝的修修补补，头疼医头，脚痛治脚，总是不能解决问题。

本发明提出综合治理方案：首先，把上下游的交接处的山嘴(2)做成高出水面的分流鼻子堤坝(4)，在山嘴(2)一侧建造闸门(3)，开挖分流引河(10)；与此同时，在喇叭口临海段的中部打设多道连排钢板桩，在板桩的两边用开底驳抛以大块石(7)。其次，沿着分流鼻子堤坝(4)的两侧，插设2道硬壳板桩(5)；硬壳板桩(5)互相联成一体，顺着自然流线形状逐渐向下游伸展，形成两条新河面(9)；一边逐渐向下游打设硬壳板桩(5)，一边对河道进行疏浚，并将疏浚清淤的泥沙就近堆放于2道硬壳板桩(5)内；渐宽段的分流鼻子堤坝和两侧的硬壳板桩形成后，使大量高含沙水流经过突然变宽的河道时，根据伯努利能量方程可知，流速降低，大量泥沙在此沉积，并进入硬壳板桩(5)圈闭的范围内。在喇叭口临海段人为创造形成河口冲积岛的条件，不但挡住了涌潮，同时在此沉积大量泥沙，利用河道的自然力量搬运泥沙，节省大量泥沙搬运的工作量。即可利用江河的能量搬运集中泥砂，又可减少河床泥层的沉积，稳定航道。在渐宽段的中部形成人工岛并不断向下游扩大，同时临海段的人工岛也不断在扩大，最终上下两个人工岛连成一体。因为冲积形成人工岛的高程不足以抵御风浪的袭击，在人工岛上泥沙又很有限。所以设置岛中湖，取湖中的泥沙到周边，加高周边堤坝高程。形成人工岛(8)和岛中湖(13)。然后在重点建筑物部位做好地基处理，在需要做湖河、码头(16)、桥梁(11)的位置作好规划预留。建造桥梁(11)公路(12)，并在人工岛(8)上种植护岛固沙的红树林、绿草和庄稼。红树林具有防风消浪、促淤保滩、固岸护堤、净化海水和空气的功能。盘根错节的发达根系能有效地滞留来沙，减少近岸海域的含沙量；茂密高大的枝体宛如一道道绿色长城，有效抵御风浪袭击。

实施例2是钱塘江的人海口杭州湾，是一个非常典型的喇叭状海湾。是一个世界上最厉害的涌潮的海湾。它外宽内窄，外深内浅，出海口江面宽达100公里，往西到澉浦，江面骤缩到20公里。到海宁盐官镇一带时，江面只有3公里宽。起潮时，宽深的湾口，一下子吞进大量海水，由于江面迅速收缩变窄变浅，夺路上涌的潮水来不及均匀上升，便都后浪推前浪，一浪更比一浪高。到大夹山附近，又遇水下巨大拦门沙坝，潮水一拥而上，掀起高耸惊人的巨涛，形成陡立的水墙，酿成初起的潮峰。钱塘江涌潮我国最大最壮观的潮汐，潮头高达8米左右，潮头推进速度每秒达近10米，其壮观景象，汹涌澎湃，气势雄伟，犹如千军万马齐头并进，发出雷鸣般的响声，实为天下奇观。已广为人知，为旅游业带来一点效益。然而，涌潮也确实给沿江人民带来过深重的灾难。每当台风来临，又值大潮汛，便会出现强烈的风暴潮。冲击两岸堤防，一旦海塘溃决，便会洪流遍野，扫荡田禾、庐舍，甚至人畜溺死。有幸脱逃而保住性命者，也难免流离失所。潮水即便退却，已是田土皆咸，数年不能耕种，荒田残垣，哀鸿遍地，惨不忍睹。千余年来，钱塘江两岸潮灾的损失已无法统计。近年来，日本、印尼海啸，澳大利亚洪水，巴基斯坦水灾，心惊肉跳，惨不忍睹，居安思危，非常必要。钱塘江两岸虽未发生过主塘溃决的现象，沿江一幢幢楼房如雨后春笋，拔地而起，居住人口越来越密。然而，要防范于未然，彻底驯服涌潮，让它造福于人类，亟需进一步的治理。

本发明提出综合治理方案与实施例1基本相同，如图3所示。在喇叭口的渐宽段做分流鼻子堤坝(4)，在喇叭口临海段的中部促淤消能，在杭州湾的两端形成两个人工岛(8)。

所不同的是在喇叭口上要建造跨杭州湾的陆上通道，及其水上通道，如图2所示。在临海段到渐宽段，建造3条跨湾高速汽车通道，其做法是：首先，在要建高速公路(12)的部位铺设土工布，抛粒径小于10的碎石层，插设塑料排水板，做好地基处理；其次，分层抛石，堆筑堤坝，然后，在堤坝临海面和两头压载大吨位的混凝土块体，砌筑防浪墙。做成既是防波堤(20)，又是公路(12)的路基。每条通道要建两座桥梁(11)与公路(12)联接。在渐宽段、中间段和临海段建成三条防波堤(20)，随着时间的推移，防波堤(20)边，泥沙停滞，不断淤涨成人工岛(8)，人工岛(8)不断在扩大，最终上下两个人工岛连成一体。本发明提出的这种方案与全长36千米的跨杭州湾大桥(19)相比较，具有投资省，造价低，效益高，综合利用，安全可靠的特点。

水上通道的做法是：在主流河道(15)和加入的江河支流(14)的沿岸边建造码头(16)。在江湖之间建造江湖通道(17)，在湖湖之间建造湖间通道(18)。沟成四通八达的水上通道。大型轮船可以安全航行。在临海段的防波堤(20)的两边还可以建造大型的潮汐发电站(21)，如图3所示。使岛中湖(13)具有蓄水、缓冲、调节作用，还可以建成世界一流的绿色海湾、游艇乐园。海水永不停息地一涨一落，蕴藏着巨大的能量，彻底驯服涌潮，让它造福于人类，服务于社会。

本发明一种利用自然能量因势利导，顺水推舟的方法，在入海口创造冲积岛形成的条件，解决江河入海口的治理问题。适用于各种江河入海口的治理。

Claims (6)

1.一种治理江河入海口方法，包括消能促淤、地基处理、分流聚沙、硬壳堤坝、引河开挖、闸门建造和种植固砂。其特征是：第一步，首先对入海口岸进行勘测，找到江中礁或江边突出的山嘴、矶头，摸清地质地貌和的水文状况，了解相对稳定的纵向隆起的沙坎，及变迁规律；第二步，在喇叭口临海段的中部打设排桩和抛填石笼，实施促淤消能和地基处理措施，建成防波堤；第三步，在河道渐宽段的江中礁或江边突出的山嘴、矶头上设置分流鼻子堤坝，并在分流鼻子堤坝的一侧建造闸门，开挖引河；第四步，沿着分流鼻子堤坝的两侧至少筑一道硬壳堤坝，并顺着自然流线形状逐渐向下游伸展，形成两条河道；第五步，一边逐渐向下游建造硬壳堤坝，一边对河道进行疏浚，并将疏浚清淤的泥沙就近堆放于硬壳堤坝圈闭的范围内，形成人工岛；第六步，在人工岛上设置岛中湖，取湖中的泥沙加高周边堤坝的高程；第七步，在人工岛和岛中湖的周边种植固砂，并沿边护坡。

2.如权利要求1所述的一种治理江河入海口方法，其特征是：在临海段的中部打设排桩和抛填石笼，建成防波堤，改变临海段江面宽广，水深不大，泥沙无规则堆积，河床多变的状况；在防波堤的两端形成急流区，越来越深，临海段的中部形成缓流区，越来越浅，利用自然潮能的力量，使泥沙不断沉积于此，逐渐冲积形成人工岛。

3.如权利要求1所述的一种治理江河入海口方法，其特征是：分流鼻子堤坝是做一个鼻子形状的高出历史高水位的堤坝，并将开挖闸基和引河的土石方堆筑于分流鼻子堤坝的内侧。

4.如权利要求1所述的一种治理江河入海口方法，其特征是：沿着分流鼻子堤坝的两侧插设呈S型的硬壳板桩，在S型硬壳板桩的两端设有互锁扣槽，以使板桩之间联成一体，互为支撑。

5.如权利要求1所述的一种治理江河入海口方法，其特征是：硬壳堤坝按照自然流线形状逐渐向下游伸展，形成一主一副两条河道，在没有支流加入的情况下，主河道的截面积是上游江河平均截面积的60-80％，副河道的截面积是上游江河截面积的50-70％。

6.如权利要求1所述的一种治理江河入海口方法，其特征是：在人工岛上种植红树林、互花米草，用于消浪、促淤、固砂和护坡。

Images