裁弯取直工程对河流健康的影响研究——以蓟运河为例

裁弯取直工程对河流健康的影响研究——以蓟运河为例 裁弯取直工程对河流健康的影响研究——以蓟运河为 例 裁弯取直工程对河流健康的影响研究 ??以蓟运河为例 报告人:焦飞宇 天津市水利科学研究院裁弯取直 裁弯取直 裁弯取直是一种常见的河流改造工程形式。通过工程手段, 人类修正过度弯曲的河道,降低行洪水位,缩短泄洪时间和流 程,改良河流通航条件。裁弯取直的工程历史 裁弯取直的工程历史 自然裁弯现象是平原地带的河流在曲流的作用下,凹岸受 到冲刷,凸岸泥沙沉积。当河弯发展到一定程度,两个逆向河弯 按某个中心点,呈S形扩张,河弯曲颈缩窄,当水流击穿河弯颈 部后自然河流就发生裁弯,下泄的水流会冲开一条通路,渐渐发 育成为一段新的河道。裁弯取直的工程历史 裁弯取直的工程历史 裁弯取直工程是在导渠阶段,先开挖一个小断面,利 用自然水流冲刷力,将导渠冲击扩展成新的河道,放弃了原来将 导渠型式设计直线以及筑堤坝封住弯道的工程办法。如今,对河 流实施裁弯改造,投资更加合理,工期更加紧凑,避免了对河道 安全和下游环境产生的一系列不利影响。健康的河流 健康的河流 健康的河流,功能健全、结构稳定,长距离的水体输送和能 量循环没有遭到破坏,抗拒自然灾害的能力顽强,可以维持水体 净化功能,能够发挥长期良好的环境效益,向整个水系提供稳定 和谐的生态服务。河流健康的影响因素 河流健康的影响因素 河流受空间上、时间上诸多外界环境影响、多种因素的制约, 判断整条河流是否健康,必须从多角度、多层面对其进行综合分析 评估。 找到一组准确的、符合当地特点及实际需求的指标来描述河流 的健康状况,是准确评估的前提。 1 水流运动特征 2 水质污染状况 3 河床泥沙稳定状况 4 河岸结构稳定状况 5 生态系统多样性蓟运河中下游裁弯取直对河流健康 的影响案例 蓟运河中下游裁弯取直对河流健康的影响案例 本文选取一条典型的平原河流?蓟运河,通过采集的实测数据、 构建一二维恒定流水力学和水质模型,对比裁弯前后一系列量化 指标,判断河流在哪种状况下更健康。 渤海湾 北蓟运河中下游裁弯取直对河流健康的影响案例 蓟运河中下游裁弯取直对河流健康的影响案例 九王庄 九王庄 小河口 小河口 新安镇 新安镇 长沿 村 长沿村 蓟运河裁弯取直的情况 芝麻 窝 芝麻 窝 柳沽 柳沽 张头窝 张头窝 江洼口 江洼 口 清泥村裁弯 三次 共形成了4段新裁弯 西关 西关 薄前村裁 弯 1 清泥村裁弯 闫庄 闫庄 船沽 船沽 2 薄前村裁弯 汉沽 汉沽 3 营城水库裁弯 茶淀 茶淀 营城水库 裁弯 4 防潮闸裁弯 防潮 闸裁弯 防潮闸 防潮 闸蓟运河中下游裁弯取直对河流健康的影响案例 蓟运河中下游裁弯取直对河流健康的影响案例 1 水流运动特征 蓟运河裁弯取直前后河道水位对比图 在设计洪水情况下,裁弯工程后河道流程缩短,沿程较工程前平顺,全河道水位降低。模型计算证实裁弯取直导 致河道水位降低。蓟运河中下游裁弯取直对河流健康的影响案例 蓟运河中下游裁弯取直对河流健康的影响案例 1 水流运动特征 蓟运河裁弯取直前后河道流速对比图 裁弯工程前后流速变化沿河道呈现递增的趋势,河道流速明显变化的河段出现在江洼口下游到蓟运河防潮闸之间。 模型计算证实裁弯取直导致河道流速增大,对下游的影响大于上游。 裁弯取直虽然降低了蓟运河汛期水位,却将高水位的威胁转化成了高流速的威胁,对整体河道的影响有利有弊。蓟运河中下游裁弯取直对河流健康的影响案例 蓟运河中下游裁弯取直对河流健康的影响案例 大仇庄 扬水站 冯 庄子扬水站 2 水质污染状况 宝 芝麻窝扬水站 张头窝扬水站 百斯特化肥厂 东扬泵站 塞上泵 站 西大桥泵站 医院泵站 汉沽泵站 天化化工厂排污 口 蓟运河沿程主要排污口位置图蓟运河中下游裁弯取直对河流健康的影响案例 蓟运河中下游裁弯取直对河流健康的影响案例 2 水质污染状况 蓟运河裁弯取直前后河道沿程COD含量分布图 裁弯工程 前后 河道COD 含 量上升, 水质 发生恶化 ,尤 其在江洼 口段 、船沽段 、防 潮闸上游 的COD 含 量上升 变化最明 显。 模型计算 可以 证 明裁弯取 直对 河道水质 产生 了负面影 响, 特别是裁 弯位 置附近影 响最 为突出。蓟运河中下游裁弯取直对河流健康的影响案例 蓟运河中下游裁弯取直对河流健康的影响案例 3 河床泥沙稳定状况 蓟运河裁弯前后主槽最大冲刷深度对比表 裁弯前河 床 裁弯后河 床 改造前后 河 床 特征点 最大冲刷 深 度 最大冲刷 深 度 最大冲刷 深 度差值 (m ) (m ) (m ) 0.84 1.01 0.17 九王庄 新安镇 不冲 不冲 / 3.42 3.67 0.25 小河口 1.11 1.45 0.34 长沿村 1.6 2.03 0.43 芝麻窝 3.84 4.83 0.99 柳沽 / 张头窝 不冲 不冲 / 江洼口 不冲 不冲 / 西关 不冲 不冲 / 阎庄 不冲 不冲 / 船沽 不冲 不冲 汉沽 0.17 0.52 0.35 茶淀 不冲 不冲 / 防潮闸 7.88 7.88 0 蓟运河河 床 的冲刷主 要 集中在上 游 。发生冲 刷 的位置在 裁 弯取直 工 程 实施后, 冲 刷深度增 大 。据此, 可 以认为裁 弯 取直降低 了蓟运河 部 分河段的 河 床泥沙稳 定 性。蓟运河中下游裁弯取直对河流 健康的影响案例 蓟运河中下游裁弯取直对河流健康的影响案例 4 河岸结构稳定状况 蓟运河裁弯取直前后河岸冲刷深度对比表 裁弯前冲 刷 裁弯后冲 刷 工程前后 变化 特征点 深度(m ) 深度(m ) (m ) 0.01 0.03 0.04 九王庄 / 新安镇 不冲 不冲 0.01 小河口 0.15 0.16 0.02 0.11 0.13 长沿村 0.02 0.13 0.15 芝麻窝 / 柳沽 不冲 不冲 / 张头窝 不冲 不冲 / 江洼口 不冲 不冲 / 西关 不冲 不冲 / 阎庄 不冲 不冲 0.11 船沽 不冲 0.11 0.19 0.05 0.24 汉沽 裁弯取直 对 蓟运河河 岸 的冲刷影 响 集中表现 在 上游九王 庄 至芝 麻窝 段 0.18 0.18 茶淀 不冲 和下游船 沽 至防潮闸 段 ,对下游 河 段的影响 尤 其明显, 而 对蓟运 河 中 0.16 游的影响 不 明显。发 生 冲刷效应 的 河段裁弯 取 直工程实 施 后冲刷 深 度 防潮闸 0.27 0.43 增加,证 明 裁弯取直 对 河岸结构 稳 定产生不 利 影响。蓟运河中下游 裁弯取直对河流健康的影响案例 蓟运河中下游裁弯取直对河流健康的影响案例 5 生态系统多样性 蓟运河出现4段封闭的牛轭湖。 1 水动力的丧失 ??生物群落减少 2 水流运动状况不佳 ??制约了河流的自净能力 3 局部的污染状况严重 ??水生生物的生存环境退化结论 结论 通过对蓟运河河流健康状况5类基础指标的综合评估,发现 裁弯取直工程实施后,出现了河道流速加快、水质恶化、河床 泥沙稳定性减弱、河岸冲刷加剧以及生态系统多样性退化等负 面效果。 裁弯取直工程规划阶段,应进行充分的论证。 本文虽然就裁弯取直及其对河流健康状况的影响进行了分 析,但由于治河工程每一次的前进都是在千百次实践中总结发 展,不能通过某一条河或某一个特定的地域的论证就对裁弯取 直工程予以否定。 随着人们河流生态意识的提高,有必要对现有的水利工程 规划设计理念进行反思,将更多的先进思想和观点纳入水利工 程建设管理体系。探索环境友好型、生态友好型的水利工程, 这是新时代人与自然和谐共处的时代主题。