长江中下游护岸工程按其平面形式,可分为平顺护岸、矶头群护岸和丁坝护岸三大类型。
几十年的护岸工程实践与试验研究表明[5,6,42,43],平顺护岸工程兴建后,枯水位以下近岸河床为护岸材料覆盖,枯水位以上岸坡经削坡护砌后,坡度一般为1∶2.5~1∶3.0,较护岸前更为平缓。因此,护岸后基本上不改变近岸水流结构,水流仍具有护岸前的特性,因而水流的纵向和横向输沙条件也没有改变。但是护岸后,由于护岸材料在近岸河床上形成抗冲覆盖层,岸坡抗冲能力增强,横向变形受到抑制,水流只能从坡脚外未护河床上获取泥沙补给,护岸坡脚外河槽普遍刷深(图7-1~图7-5),深泓略向岸边移动,其冲深幅度取决于近岸流速的大小和水流顶冲情况。长江中下游实测资料表明,平顺护岸工程实施后第一年近岸河床冲刷最剧烈,守护段内平均最大冲刷深度在迎流顶冲段一般为5~8m,非迎流顶冲段为3~5m,此后冲刷强度减弱,一般经过2~3年冲刷调整后可达到基本稳定,从护岸工程实施后至河床达到基本稳定,守护段内累计平均最大冲刷深度在迎流顶冲段一般为10~15m,非迎流顶冲段为8~10m,同时,深泓向河岸有所内移。如长江下游扬中河段嘶马弯道护岸后,1971~1973年深泓向河岸移动约90m,深泓平均高程降低6.1m;南京河段梅子洲护岸段,1970~1973年深泓向河岸移动276m。荆江河段中洲子新河护岸段,1968~1971年深泓向河岸移动195m,深泓平均冲深最大岸段(1+ 500~3+100)15.9m(表7-1、图7-3);石首北门口护岸段1997年6月~1998年6月深泓向河岸移动约20m,深泓冲深5.8m;1997年11月~1999年9月深泓冲深14.7m,深泓距枯水期水边线68m(图7-4);天星阁护岸段,1982年11月~1985年11月深泓向河岸移动35m,深泓冲深9.2m,深泓距枯水期水边线81m(图7-5)。
表7-1 中洲子新河护岸后历年同期深泓高程变化表
室内试验和天然实测资料表明,矶头护岸和丁坝护岸对近岸水流结构影响比较大。由于矶头和丁坝突出原有岸线,对水流具有阻碍和离解作用。因此,矶头和丁坝护岸工程实施后将产生回流、螺旋流等次生流,在这些次生流作用下,丁坝、矶头前沿及上下腮产生局部冲刷坑,影响未护段岸线的稳定和丁坝或矶头建筑物的稳定与安全;由于丁坝、矶头附近流态紊乱,不利于航行。
图7-1 双层块石均匀铺护(无防冲石)后的坡脚变形情况(室内水槽试验)
图7-2 南京河段平顺护岸后近岸河床冲淤变化图(www.daowen.com)
平顺护岸是长江中下游普遍采用的护岸工程形式,护岸效果较好,特别是重要城市、港区码头、引河口或运河口处以及外滩甚窄的重要堤段采用平顺护岸更为适宜。丁坝护岸在长江口地区海塘工程中广泛采用,效果也较好;在航道整治中,常采用高程较低(一般低于枯水位)的丁坝束窄枯水河槽,稳定边滩。矶头群护岸在长江中下游各地均实施过,当时是限于财力、施工进度与技术水平等因素,遵循“守点顾线”的原则守护的,也取得了设计、施工、加固方面的经验[1]。鉴于丁坝和矶头护岸存在上述问题,长江中下游江阴以上的干流河道的护岸不宜采用丁坝和矶头形式,已有的一些矶头程度不同地进行了削矶改造,如湖北和湖南省在荆江河段和洞庭湖区有计划的实施削矶改造[2],安徽省在枞阳江堤已经拆除了矶头,江苏省原丁坝护岸段的续建工程也向平顺型护岸过渡[3],均取得了较好的效果。实践业已证明,除长江口海塘工程外,长江中下游护岸工程采用平顺护岸是一种良好的护岸形式。
图7-3 中洲子裁弯新河深泓纵向变化图
图7-4 石首北门口护岸工程后近岸河床冲淤变化图
(a)北门口(桩号7+300)汛前;(b)北门口(桩号7+300)汛后
图7-5 下荆江天星阁护岸后近岸河床冲淤变化图
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