王 孟

（大連河海水利水電勘測設(shè)計(jì)有限公司,遼寧 大連 116021）

1 引言

河道內(nèi)的砂石資源是有限的,為了使有限的資源得到合理、高效的利用,同時(shí)保障河道防洪安全,必須對其進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃。泥沙是河床組成的主要物質(zhì)基礎(chǔ),也是經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要原料。河道采砂是采掘河床表層的床沙,而床沙是挾沙水流與河床相互作用的產(chǎn)物。為保持采砂河段河床基本穩(wěn)定,泥沙沖淤處于動(dòng)態(tài)平衡,必須合理規(guī)劃采砂范圍和采砂深度。

2 工程概況

復(fù)州河是大連市第二大河流,發(fā)源于普蘭店市同益鄉(xiāng)老帽山南麓,海拔高程655.8 m。干流全長129 km（其中,普蘭店區(qū)境內(nèi)河段長40 km,瓦房店市境內(nèi)河段長89 km）,總流域面積1647.7 km2,河道平均比降1.33‰。有20 km2以上的一級支流17 條,二級支流2 條。復(fù)州河干流上有大型水庫2 座—東風(fēng)水庫、松樹水庫,中型水庫1 座—七道房水庫；攔河閘4 座—欒店攔河閘、虎頭村攔河閘、杏樹園攔河閘和西藍(lán)旗攔河閘；水文監(jiān)測站2 座—關(guān)家屯（二）水文站、三臺(tái)子防汛特征水位監(jiān)測斷面。

3 河道演變與泥沙補(bǔ)給分析

河床演變從河流形態(tài)的變化形式來看,可分為縱向變形和橫向變形。主要是由洪水產(chǎn)生的沖刷、淤積和人類活動(dòng)的影響造成的。其中,局部河床縱向的周期性變形,是由于洪水期和枯水期或豐水年和枯水年對河道的沖刷、淤積不同引起的。橫向變形是指塌岸、分汊、改道、裁彎等河床平面形狀的變化,是河流橫向輸沙不均衡而引起的。人類生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng),如筑堤、修橋、挖砂等也對河床縱向、橫向變化產(chǎn)生影響。

3.1 歷史時(shí)期演變

復(fù)州河干流全長129 km（其中,普蘭店區(qū)境內(nèi)河段長40 km,瓦房店市境內(nèi)河段長89 km）,總流域面積1647.7 km2,河道平均比降1.33‰。有20 km2以上的一級支流17 條,二級支流2 條。

復(fù)州河屬于山溪性河流,其中山區(qū)丘陵占86%,平原占14%。河流上游河床為卵石,水流湍急；中游河床為粗砂和礫石；下游河床為細(xì)砂,水流較為平穩(wěn)。

由于缺少多年的河道斷面資料,因此,本次規(guī)劃選取規(guī)劃河道不同年份的Google earth 衛(wèi)星圖對河道演變進(jìn)行定性分析。

圖1 河道平面演變圖

經(jīng)對比河道歷史衛(wèi)星圖,規(guī)劃內(nèi)河道平面形態(tài)基本沒有發(fā)生變化,但可以看出人為活動(dòng)（工程建設(shè),盜采河砂、耕地侵占等）對河道岸線的影響以及河道兩岸的發(fā)展變化。

3.2 近期演變及趨勢

3.2.1 平面演變

根據(jù)復(fù)州河不同河段的演變特性,可以將復(fù)州河大致分為3 段。

1）松樹水庫以上河段

東風(fēng)水庫以上河段為山區(qū)段,兩岸居民較為分散,河道相對狹窄,大洪水在兩山之間漫溢,河道演變以自然演變?yōu)橹?。局部段存在彎頂上提下挫或者左右岸擺動(dòng)等,但本段上游部分由于受兩岸山體限制,安波街道和同益鄉(xiāng)等相對集中居民區(qū)均修建堤防工程,河道整體平面擺動(dòng)范圍不大。

2）東風(fēng)水庫～松樹水庫河段

東風(fēng)水庫～松樹水庫河段基本為山區(qū)段,沿岸村屯較松樹水庫以上密集,在沿岸重要村鎮(zhèn)如松樹鎮(zhèn)、得利寺鎮(zhèn)等河段均有堤防、護(hù)岸或者生物防護(hù)。這些人工節(jié)點(diǎn)的形成,限制了河道自然演變,成為相對歸順的河道。該段平面擺動(dòng)較小,彎道相對固定,平面變化不大。

3）東風(fēng)水庫壩下～入海口河段

東風(fēng)水庫以下進(jìn)入平原區(qū),該段河道較寬,河道中分叉及淺灘增多。東風(fēng)水庫以下兩岸基本有連續(xù)堤防,大洪水被限制在兩堤之間,河道演變主要體現(xiàn)在主槽變化上。

決定河床沖淤的主要因素是河流的含砂量和挾砂能力,當(dāng)含砂量大于河段的挾砂能力時(shí),河床將發(fā)生淤積,反之,河床將被沖刷。本次采砂管理規(guī)劃根據(jù)河流流勢進(jìn)行分析,規(guī)劃段河道中泓線位置基本一致,河槽沖淤擺動(dòng)基本平衡,河勢比較穩(wěn)定。

山區(qū)河道的穩(wěn)定特性,加上堤防工程的限制、控導(dǎo)工程的約束,復(fù)州河河道在平面形態(tài)上不會(huì)有較大變化。

復(fù)州河干流上建有3 座水庫,加上近年來對復(fù)州河河道不斷進(jìn)行綜合治理工程,河道整體不會(huì)發(fā)生河道淤積。河道床質(zhì)多為卵石和卵石夾砂,且卵石排列間隙小,河床表層粗化。在不發(fā)生大洪水的情況下,河道內(nèi)卵石和砂石不會(huì)發(fā)生大量輸移,即不會(huì)發(fā)生明顯的河道沖刷。

復(fù)州河河道采砂河段的上下游河道變化以及局部變化,都將大部分來自于外界人為因素行為的影響。

3.2.2 橫向演變

復(fù)州河干流從源頭至入?？冢ㄆ叩婪克畮?、松樹水庫和東風(fēng)水庫庫區(qū)除外）僅有一處關(guān)家屯（二）水文站。

全河道僅有2019 年實(shí)測大橫斷面資料,同一斷面多年實(shí)測資料較為匱乏。由于水文站基本位于復(fù)州河防洪重點(diǎn)河段,輔助以目前掌握的橫斷面資料,基本能夠反應(yīng)復(fù)州河重點(diǎn)防洪河段的橫向演變特性。

1999 年和2009 年關(guān)家屯水文站監(jiān)測河道斷面為U 型河槽,經(jīng)過10 年的洪水沖刷演變,河道兩側(cè)寬度演變基本無變化,河道斷面兩側(cè)灘地基本無變化,主河槽由于沖刷、淤積導(dǎo)致河底高程下降0.1 m～0.68 m。因此,本段河道有洪沖枯淤的特性。

3.3 人類活動(dòng)對河道的影響分析

2002 年以前,河道內(nèi)無大規(guī)模集中采砂行為,岸坡相對穩(wěn)定,岸線變化不大。特別是在1998 年豐水后,進(jìn)入了連續(xù)枯水年,沖淤引起的河床多變化不大。但是從2002 年起,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和建筑市場的興起,人們對河道內(nèi)豐富的砂卵石資源進(jìn)行了一定程度的無序開發(fā),導(dǎo)致河床下切、河岸倒退,有些地方還形成了采砂坑和棄渣堆,造成河道縱向和橫向的雙向變形。但通過近些年復(fù)州河不斷的整治管理,情況得到了很大程度上的改善。

3.4 河道泥沙補(bǔ)給分析

規(guī)劃河道的泥沙主要來源于以下幾個(gè)方面：洪水徑流攜帶的下行陸相泥沙、沿岸支流匯流補(bǔ)給的泥沙。規(guī)劃河段主要泥沙來源于流域內(nèi)各支流的泥沙匯入,其次為洪水和特大洪水對上游丘陵區(qū)、平原區(qū)侵蝕、搬運(yùn)。

復(fù)州河河道具有山區(qū)性河流的特點(diǎn),屬暴雨洪水產(chǎn)沙,多年平均降雨量550 mm～700 mm,降水由南向北遞減,降水的時(shí)空分布極不均勻,年內(nèi)降雨高度集中在6 月、7 月、8 月、9 月四個(gè)月份,產(chǎn)沙歷時(shí)基本與暴雨歷時(shí)同。區(qū)域水資源和年徑流量分配不均勻,徑流量主要集中在6 月～11 月,輸砂量同樣主要集中在汛期,輸砂量年際的分配也極不均勻,主要集中在豐水年。

此次規(guī)劃涉及復(fù)州河河道,流域內(nèi)泥沙主要來源為洪水中挾帶的泥沙。本次設(shè)計(jì)泥沙分析采用輸沙模數(shù)法,輸沙模數(shù)采用關(guān)家屯站多年平均輸沙模數(shù)94.5 t/km2計(jì)算,推懸比采用15%,泥沙容重采用1.3 t/m3,計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 規(guī)劃河流多年平均年輸沙量

由于復(fù)州河兩岸有多條支流入?yún)R,集水集沙面積較大,建庫對復(fù)州河河道泥沙含量影響程度有限,下游河道仍然具有洪沖枯淤特性,河道內(nèi)的泥沙主要來源于兩岸支流的匯入,采砂基本為河道補(bǔ)給砂。

4 采砂影響分析

4.1 采砂分區(qū)規(guī)劃

（1）保留區(qū)

本次規(guī)劃保留區(qū)為8 個(gè),保留區(qū)總長9.462 km,保留區(qū)可開采砂石量54.57 萬m3。

主要規(guī)定為對河勢穩(wěn)定、防洪安全、水生態(tài)與環(huán)境保護(hù)等有可能產(chǎn)生影響的水域以及河勢正處于變化之中的河段或水域可以劃定為保留區(qū)；在一些管理困難的河段根據(jù)河道保護(hù)及管理要求劃為保留區(qū)；保留區(qū)的劃定應(yīng)盡量體現(xiàn)作為禁采區(qū)和可采區(qū)之間緩沖區(qū)的特點(diǎn),為規(guī)劃期內(nèi)不可預(yù)料的采砂和有彈性的采砂管理留有余地。

（2）禁采區(qū)

本次規(guī)劃共劃定12 處涉河工程禁采區(qū),禁采區(qū)總長度為105.668 km,主要規(guī)定在涉河工程安全保護(hù)范圍內(nèi)禁采,規(guī)劃段涉河工程包括堤防工程、已建及正在建設(shè)中的跨河橋梁、引水涵、攔河壩等。

（3）可采區(qū)

本次規(guī)劃共劃定5 個(gè)可采區(qū),可采區(qū)總長度為長7.800 km,可采區(qū)可開采砂石量58.61 萬m3。其中瓦房店市復(fù)州城鎮(zhèn)2個(gè)可采區(qū)、瓦房店市太陽街道2 個(gè)可采區(qū)、普蘭店區(qū)同益鄉(xiāng)1 個(gè)可采區(qū)?？刹蓞^(qū)基本情況見表2。

表2 規(guī)劃可采區(qū)基本情況表

4.2 采砂管理規(guī)劃影響分析

4.2.1 采砂對河勢穩(wěn)定的影響分析

復(fù)州河河道為山區(qū)河流,受天然山體自然節(jié)點(diǎn)的控制,河道較穩(wěn)定,部分河段修建堤防,在平面上人為約束和控制了河道形態(tài),因此采砂對河道整體平面形態(tài)影響較小?？刹蓞^(qū)開挖邊坡坡比為1∶5 開挖深度不超過上下游建筑物河底連線的控制高程,不會(huì)造成主槽河道的上下游比降不平衡,采砂時(shí)對局部河段的拓寬,有可能導(dǎo)致主流橫向變化和河槽斷面形態(tài)的變化。因此采砂對河勢穩(wěn)定的影響較小。

4.2.2 采砂對防洪安全的影響分析

本次規(guī)劃按照相關(guān)法律法規(guī)、行業(yè)規(guī)范及政策文件,在涉河建筑物周圍留足保護(hù)范圍,其中河道整治工程附近區(qū)域,以及對防洪安全有較大不利影響的區(qū)域,均劃定為禁采區(qū),擬定采區(qū)距離堤防不小于20 m,滿足河道管理部門對堤防安全的保護(hù)范圍要求,因此采砂基本不會(huì)對現(xiàn)有防洪工程安全造成影響。

根據(jù)采砂管理要求,主汛期為禁采期,包括河道水位超過防洪警戒水位期間、依法禁止的其他時(shí)段,灘地內(nèi)不允許有永久成品料堆放場地,臨時(shí)堆放場地及采砂設(shè)備應(yīng)該在河道管理部門監(jiān)督下于汛期來臨前撤離河道,采砂產(chǎn)生深坑需及時(shí)回填和平復(fù)。

規(guī)劃采砂主要開采河灘部位的存量砂,采砂降低了河灘面高程,增加了河道的行洪斷面,加大了河道泄洪能力,使岸線更加平順,利于河道行洪,同時(shí)河道面貌得到了改善。

綜上所述,本次河道采砂的實(shí)施,在堅(jiān)決貫徹采砂規(guī)劃及各項(xiàng)管理制度的情況下,對河道防洪安全無不利影響。

4.2.3 采砂對生態(tài)與環(huán)境的影響分析

采砂對河道內(nèi)及岸邊植物的生長、生存產(chǎn)生一定影響,采砂作業(yè)過程中不可避免地排放廢水、廢物,同時(shí)采砂作業(yè)人員由于無人管理,生活垃圾隨處堆放,可能造成河道水質(zhì)破壞,采砂作業(yè)期間的噪音粉塵可能會(huì)對沿線較近村莊有影響,較遠(yuǎn)村屯無影響。因此本次規(guī)劃河段采砂可能會(huì)對灘地植物、河道水體及較近村莊有影響,故應(yīng)加強(qiáng)開采期間的監(jiān)管力度,開采結(jié)束后應(yīng)對岸坡植被等進(jìn)行恢復(fù)。

4.2.4 采砂對涉河工程正常運(yùn)用的影響分析

本次規(guī)劃河段內(nèi)涉河工程包括兩岸的堤防及險(xiǎn)工護(hù)岸工程、攔河閘壩、穿河輸水管線、跨河橋梁、水庫、取水口、提水站、防汛特征水位監(jiān)測斷面及水文觀測站,這些涉河工程的上下游均依據(jù)現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范及文件劃定了禁采區(qū)域,規(guī)劃可采區(qū)均不在工程保護(hù)范圍內(nèi),涉河工程安全可以得到保證。因此,采砂規(guī)劃不會(huì)對規(guī)劃河段內(nèi)的涉河工程的正常運(yùn)用造成不利影響。

5 結(jié)論

（1）采砂管理規(guī)劃根據(jù)河流流勢進(jìn)行分析,規(guī)劃段河道中泓線位置基本一致,河槽沖淤擺動(dòng)基本平衡,河勢比較穩(wěn)定。由于復(fù)州河兩岸有多條支流匯入,集水集沙面積較大,建庫對復(fù)州河河道泥沙含量影響程度有限,下游河道仍然具有洪沖枯淤特性,河道內(nèi)的泥沙主要來源于兩岸支流的匯入,采砂基本為河道補(bǔ)給砂。

（2）通過采砂并結(jié)合河道整治,疏浚河道,擴(kuò)挖主河道,使主流平順,提高河道的防洪能力。對采砂實(shí)施規(guī)劃管理,將有效地避免環(huán)境惡化趨勢。采砂規(guī)劃對河勢穩(wěn)定性、防洪安全、生態(tài)環(huán)境、涉河工程影響較小。