河曲发育过程中,相邻曲流环间的曲流颈受水流冲刷而变狭,一旦被水切穿,河道即自行取直。这种河道被水切穿取直的现象,称为裁弯取直。另外,为了加大比降,缩短航程,人工也可裁弯取直。

中文名

河流截弯取直现象

外文名

cut off of river

拼音

hé liú jié wān qǔ zhí xiàn xiàng

术语类别

河道工程术语

定义

水流冲开弯道间的狭颈逐渐发展成新河的现象。弯曲型河道演变到一定阶段时,同一侧的两个河弯之间的距离越来越短,从而形成很大的河环,在洪水期,有可能在狭颈处冲开,并逐渐发展成为新河,称为自然裁弯取直。裁弯发生后,新河将发生强烈地冲刷,河床断面迅速扩大,而老河则相应淤积,在老河完全断流以后,新河就成为通过全河流量的单一河道,而老河则常形成牛轭湖。如不采取人工措施新河又将逐渐弯曲,进入下一个弯曲发展周期。有时为了防洪和航运等工程需要,也常采取人工裁弯取直的措施。

形成原因

蜿蜒型河流是平原地区常见的自然河流型式,美国的密西西比河、俄罗斯的伏尔加河、中国的下荆江、黄河、蓟运河等河流,都是具有代表性的蜿蜒型河流。在河流演变过程中,因为凹岸不断受到冲刷,而凸岸则一直处于淤积状态,河道的弯曲程度逐渐加剧,演变为河环。在河环之间地带,称为曲颈。相邻河弯的曲颈受水流冲击变狭,一旦曲颈被水流切穿,河流随即自行取直,这种水流穿击河道改变河流形态的现象,称为裁弯取直。裁弯取直这种河流演变的现象多发生在自由流淌的蜿蜒型河流上。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,这是蜿蜒型河弯演变过程中最重要的特性。当蜿蜒型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产生裁弯取直。发生裁弯取直现象后,裁断的旧河弯就逐渐萎缩,发展成为一种独特的湖泊,因其形似牛轭,故称为牛轭湖;取直后的河流流程缩短,落差变大,经常会加速冲击,形成主槽。在山地的陡深河弯,也可能因为水流侵蚀曲颈而发生裁弯取直。原有的河弯被废弃,河床底岩暴露在外,形成离堆山。

关于曲流的形成机制,水利研究部门进行了多次科学试验,发现曲流的形成除河流必须具备一定的流速和含沙量外,还与河床的物质组成有关。实验表明,由细沙组成的河床,河床容易展宽并形成一些边滩,如组成物质是沙,因稳定性小,所以只能形成一般弯曲的河床,不能形成蜿蜒曲折的曲流。如果河床由两种物质组成,下面是沙层,上面是粘土层,此时河床既具有沙层的不稳定性,又具有粘土层的较稳定性,河流在不稳定的沙层上发生弯曲,使粘土层崩塌造成较稳定的边滩,迫使弯流进一步弯曲形成曲流,到一定阶段就出现裁弯取直现象。

著名实例

中国曲流最发育的河流为下荆江(长江藕池口——城陵矶段)。直线距离仅87公里,而天然弯曲河道的长度达240公里,河道蜿蜒曲折。下荆江在人类有史记载的时期里曾发生数十起河道裁弯取直过程,最近一次发生在尺八口,时间为1910年,使得尺八口附近遗留下一个巨大的牛轭湖。

工程

工程意义

根据蜿蜒型河流河弯演变的自然规律,凭借水流的冲击力,将形态弯曲的河流进行人工取直的工程手段,称作裁弯取直工程。裁弯取直的目的是降低河弯上游河道的洪水位;减轻河道溃决对堤防的压力,避免对下游地区的生命财产、工矿企业、交通运输造成损害,降低航运成本。

操作原理

自然裁弯利用曲颈两侧水位差,当水流漫滩,冲开一条通路,渐渐发育成为新河。裁弯取直工程则是利用这种自然规律,在曲颈部位,开挖一条小型导渠,利用自然水流冲刷力,冲击形成新的河道。

工程弊端

一方面,放洪水快速通过,有可能会使更多的地区遭受洪水的威胁。截弯取直的初衷是去除河流的阻水因素,便于上游来水更快下泄。但这样的措施却将洪水由高水位的威胁,转化成了高流速的威胁。虽然人类已经有能力通过工程措施加高加固堤防,进行水位控制,但是高流速对河床、河岸冲刷造成的破坏损伤,利用工程措施很难避免。因此从现阶段来看,洪水高流速、大冲刷的威胁,相比高水位的威胁而言,更加难以对付,增加了难以预料的风险。简单的说,人为加快洪水流速,缩短洪水下泄通道,不是河流治理正确的选择。因为,洪水流速加快,冲刷力和冲击力也随之增大,对下游河道的破坏力也就不可避免的增大了。

另一方面,人们放弃大量珍贵的水资源和动植物栖息生长的环境,会对自然造成不可恢复的破坏。以一个特定区域来分析,河流的弯曲特征越明显,水面覆盖面积就越大,水面覆盖面积越大,则水资源区域补给量就越大,河流裁弯取直会减少湿地面积。国际环保组织(UNEP)公布的研究表明:湿地具有保护区域生物多样性、降解河流水污染、保持生态平衡的作用。湿地每年创造出的价值是热带雨林的7倍,是农业用地的160倍。湿地的存在是以充足的河流水资源为前提的,如果离开了河流的补给,湿地保护便也无从谈起了。