馬玉新

(遼寧省彰武縣水利技術(shù)推廣中心站，遼寧 阜新 123200)

1 縣域概況

彰武縣河流流域總面積約為3 486 km2，且研究范圍內(nèi)的大小河流縱橫交錯(cuò)，多以中小河流為主，中小河流面積占總流域面積的70%以上，如饒陽河流域的6條河道、柳河流域的5條河道、養(yǎng)息牧河流域的8條河道、秀水河流域的5條河道等，流域面積均在50～300 km2。近年來，隨著彰武縣中小河流治理項(xiàng)目的啟動(dòng)，該區(qū)域內(nèi)的多個(gè)中小河流的河道得到除險(xiǎn)加固整治，并在多處修建攔河水閘、提防以及護(hù)岸工程等[1]。但是在河流河道的治理過程中出現(xiàn)了種種的問題和困難，為了從根本上解決彰武縣潛在的洪澇災(zāi)害威脅以及提高河道設(shè)計(jì)方案的科學(xué)有效性，本文根據(jù)研究區(qū)域內(nèi)的河道類型的分布特點(diǎn)，以河道治理的關(guān)鍵性技術(shù)措施和治理現(xiàn)狀為基礎(chǔ)分析了河道設(shè)計(jì)方案中存在問題，結(jié)合有關(guān)河道治理的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，通過對現(xiàn)有的河道改造工程考察，提出了適用于彰武縣的中小河流河道的設(shè)計(jì)方案，為研究區(qū)域進(jìn)行河道綜合治理提供了科學(xué)依據(jù)和參考，有利于推動(dòng)彰武縣的經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展[2]。

2 彰武縣中小河流特征

根據(jù)地形地貌結(jié)構(gòu)特點(diǎn)彰武縣中小河流徑路主要分布在低山低丘陵區(qū)和風(fēng)沙侵蝕區(qū)[3]。低山低丘陵區(qū)主要包含的流域?yàn)槔@陽河流域和柳河流域，該區(qū)域地勢高低不平，且以灌木林草覆蓋為主，河道多呈現(xiàn)出蜿蜒曲折分布，支流交叉口較多，河道斷截面以階梯形和拋物線形為主。多年來，河道泥沙淤積現(xiàn)象嚴(yán)重，河流對岸坡及河流的沖刷侵蝕性嚴(yán)重，降雨和人類活動(dòng)影響對河道徑流影響較為明顯。風(fēng)沙侵蝕區(qū)是以秀水和流域和氧息牧河流域?yàn)橹?，該區(qū)域水體污染物嚴(yán)重超標(biāo)，因缺乏相對科學(xué)合理的坡耕技術(shù)其河道地勢坡降較為明顯，河流走勢呈現(xiàn)出蜿蜒多折性，水流速較快，河道狹窄，岸坡坡降比較大，一般在5‰以上。因河流水速較快且該區(qū)域的土壤較為松軟，故對河道岸坡的沖刷侵蝕性較強(qiáng)，水土流失現(xiàn)象嚴(yán)重，土壤肥沃力隨水體嚴(yán)重流失，農(nóng)作物生長較滿。因長期的水流沖刷，河道截面形式以U型和V型為主，河道內(nèi)底部的空洞和暗道較多，水體可通過溶洞和暗道四處流失，不利于水資源的合理規(guī)劃和控制。該區(qū)域河道附近植被覆蓋率較低，河道受氣候變化和季節(jié)性作用較為明顯，暴雨和汛期極易對當(dāng)?shù)氐乃Y源生態(tài)造成嚴(yán)重的破壞。

3 中小河流河道存在問題

3.1 行洪能力下降

隨著彰武縣城鎮(zhèn)化發(fā)展的規(guī)模不斷擴(kuò)大，因城鎮(zhèn)居住面積有限而導(dǎo)致河流兩邊岸坡面積不斷被侵占，河流斷截面空間逐漸萎縮，河道過水面積減少，河流底部泥土淤積情況嚴(yán)重[3]。城鎮(zhèn)人口的增加以及城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等改變了城鎮(zhèn)水文環(huán)境，主要表現(xiàn)為道路下墊面硬化以及城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)壓力過大，地表降雨徑流量增大導(dǎo)致積水洪澇災(zāi)害頻發(fā)和降雨徑流量超過河道防洪標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 水土污染

河道是降雨和城鎮(zhèn)地表水的匯集區(qū)，而人類生活垃圾的隨意堆放將會(huì)隨地表徑流水或降雨匯入河道，對水體造成污染。并且由于對人類生活污水隨意排放、工業(yè)廢水處理不達(dá)標(biāo)甚至未經(jīng)處理就排放進(jìn)入河道，該類污染是引起水環(huán)境破壞的關(guān)鍵因素。垃圾污染、生活污水、工業(yè)廢水等各種污染物匯入河道將導(dǎo)致河道流動(dòng)能力變差，徑流運(yùn)輸和擴(kuò)散功能減弱，對水環(huán)境系統(tǒng)自清潔凈化能力產(chǎn)生不利影響，水體自凈化能力降低。

3.3 生態(tài)環(huán)境退化

河道徑流面面積減少引起河流行洪排泄能力較差，河道底部污染物逐漸積累水質(zhì)變差，且水體受污染物影響其氧溶解量顯著減少，水體中生物數(shù)量和生物類型將因含氧量不足而逐漸減少。在城鎮(zhèn)化建設(shè)過程中，人類活動(dòng)破壞了河道原有的自然生態(tài)系統(tǒng)致使?jié)竦叵?，河道硬化阻止了水體與土壤之間的物質(zhì)交換和聯(lián)系，河岸和濱河動(dòng)植物棲息環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞生物群減少或轉(zhuǎn)移，最終導(dǎo)致河道整體生態(tài)環(huán)境惡化，生態(tài)環(huán)境服務(wù)功能喪失[5]。

4 河道治理方案及具體措施分析

據(jù)根據(jù)國家對河道治理總體要求及結(jié)合彰武縣河流分布基本情況，彰武縣河流治理應(yīng)在保證其基本防洪功能條件的基礎(chǔ)上，因地制宜，采取有效策略，促使河岸線生態(tài)保持與發(fā)展，采取疏挖河道、河床穩(wěn)固及加固堤岸等方式，主要從河道的平面布置技術(shù)要點(diǎn)、橫斷面設(shè)計(jì)原則以及縱向設(shè)計(jì)需考慮的關(guān)鍵因素三個(gè)方面開展彰武縣中小河流河道設(shè)計(jì)方案研究。

4.1 平面布置

堤線和岸坡是進(jìn)行河道平面布置的主要內(nèi)容，平面布置及規(guī)劃應(yīng)綜合考慮多種因素影響，進(jìn)行科學(xué)合理的布局設(shè)計(jì)。

(1)河道治理堤線設(shè)計(jì)基本上是沿河道流向進(jìn)行順岸線布置，對局部河道轉(zhuǎn)向部位做略微調(diào)整；對岸坡的設(shè)計(jì)應(yīng)以穩(wěn)定牢固的天然地基為基礎(chǔ)，盡量保持天然岸坡的基本形貌并采取因地制宜的護(hù)岸措施進(jìn)行防護(hù)，以降低水流對河岸的沖刷侵蝕。在彰武縣河道設(shè)計(jì)方案中出現(xiàn)的主要問題可以歸納為城鎮(zhèn)化布局規(guī)劃與岸坡平面布置、渠化河道建設(shè)之間的矛盾、河道治理工程改造與征地拆遷之間的矛盾、建設(shè)項(xiàng)目的運(yùn)行檢修與投資預(yù)算不足之間的矛盾[4]。堤線應(yīng)結(jié)合河道流向發(fā)展趨勢，應(yīng)充分考慮汛期和枯水期的降雨徑流量變化情況，根據(jù)左右岸坡間距和地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)布置，在一定程度上發(fā)揮天然河道的功能作用。

(2)河道岸坡的布置應(yīng)遵循少占耕地、少拆房屋的基本原則，根據(jù)城鎮(zhèn)化整體規(guī)劃進(jìn)行土地的統(tǒng)籌開發(fā)利用，避免因房屋拆遷和大量征地造成的資金投入的費(fèi)用不足。岸坡還要考慮河道檢修工作的簡便性和安全性，設(shè)置親水設(shè)施和人行通道以便未來對河道工程的檢查維修。

4.2 斷面設(shè)計(jì)

彰武縣中小河道的橫斷面應(yīng)首先滿足行洪排水的基本功能，進(jìn)行河道治理生態(tài)多樣化和自然環(huán)境協(xié)調(diào)化設(shè)計(jì)，河道設(shè)計(jì)方案應(yīng)盡可能不改變河道天然截面的性質(zhì)。河道橫斷截面設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮河道的生態(tài)功能、城鎮(zhèn)化建設(shè)規(guī)劃、岸坡的植被覆蓋率、護(hù)岸的結(jié)構(gòu)形式等因素。根據(jù)護(hù)岸的防護(hù)措施可將河道斷面分為天然河道斷面和人工河道斷面。

(1)天然河道斷面對岸坡不采取任何岸坡的治理防護(hù)措施，應(yīng)盡量保持河岸的自然形態(tài)和結(jié)構(gòu)特征，其地基結(jié)構(gòu)良好且植被覆蓋率較高，一般適用于石質(zhì)山區(qū)的小河流生態(tài)河道治理方案[7]。

(2)人工河道斷面根據(jù)其幾何形狀尺寸可以分為矩形斷面和梯形斷面。矩形斷面所占面積較少，一般適用于河道徑流量較少且對河道寬度有嚴(yán)格要求的低山丘陵區(qū)，但該類型斷面的護(hù)岸其工程量較大、原材料用量較多，造成工程費(fèi)用的增大，經(jīng)濟(jì)性降低；梯形斷面的與矩形斷面的適用范圍和岸坡特征完全不同，其坡降比一般為1:2～1:3.5，適用于河道徑流量較大且對河道周邊尺寸要求不高的區(qū)域，梯形斷面所占土地面積較大但所需工程量和原材料較少，表現(xiàn)出明顯的經(jīng)濟(jì)性。此類型截面設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合岸邊的生態(tài)自然環(huán)境，考慮沿岸景觀、人與自然和諧相處的理念，改善河岸景觀，并提高附近居民的生活質(zhì)量水平。

4.3 縱向設(shè)計(jì)

河道縱向設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合河床高程、沿跨構(gòu)筑物類型、洪水位設(shè)計(jì)線以及景觀燈方面要求。遵循的設(shè)計(jì)原則為：穩(wěn)定河道水勢，避免河流游蕩；河道汛期暢通，枯期景觀；上下游水面平順，不受下游洪水位影響；保留原有河灘的地形地貌，避免人類活動(dòng)的過度改造；河道縱坡應(yīng)根據(jù)縱向坡段進(jìn)行擬定計(jì)算，盡量保留河道原有的灘地和景觀。分析洪水期河道內(nèi)的攔河水閘、跨河橋以及水庫蓄水等水利工程對河道河道治理措施的影響，若水利工程對治理措施起控制作用，則可將其作為河道縱向設(shè)計(jì)控制截面；若河道治理段無控制工程，則可對河道末端水位進(jìn)行敏感性分析，以末端水位對河道無明顯變化為依據(jù)進(jìn)行河道縱向截面的設(shè)計(jì)[8]。河道設(shè)計(jì)洪水水位線可根據(jù)河道沿向的降雨量、徑流量、結(jié)構(gòu)物特征等因素進(jìn)行自下而上的分段推算。其推算的基本原則為：水位線合理分段；各分段的水力坡度保持一致；徑流量突變位置即為縱向斷截面；特殊的建筑物和構(gòu)筑為為縱向斷截面。通常情況下，河道寬度的3～5倍即可認(rèn)為是河道縱向截面的分段間距，且在河道形狀和寬窄度發(fā)生明顯改變時(shí)，變化位置即為斷截面。

5 結(jié)語

綜上所述，我國河道治理工作在近幾年取得了較大突破，為減少洪澇災(zāi)害及實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保持發(fā)揮了積極作用。彰武縣中小河道治理方案應(yīng)充分考慮平面布置技術(shù)要點(diǎn)、橫斷面設(shè)計(jì)原則以及縱向設(shè)計(jì)需考慮的關(guān)鍵因素。針對不同的河流和地質(zhì)結(jié)構(gòu)，應(yīng)統(tǒng)籌兼顧河流的徑流特征、河道截面形狀、沿河道構(gòu)筑物分布、城鎮(zhèn)化建設(shè)整體布局以及征地拆遷和檢修維護(hù)資金投入等情況，充分論證河道設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和合理性，達(dá)到河道治理的預(yù)期效果。

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