浅析中小河流的治理-以贵州省为例

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论文摘要

  目前中小河流治理已成为我国水利投资建设的重点之一,并已转入全面实施阶段。贵州省 2013—2015 年规划实施中小河流治理项目 307 个,治理河长 1 038 km,规划投资36. 98 亿元。贵州省大部分治理项目为山区河流,河道两岸即为阶地农田或居民房屋; 具有河道狭窄、河湾多,河道水力坡降大; 汛期洪水陡涨陡落、洪量集中、洪型尖瘦、历时短等山区河流特点。本文结合贵州省中小河流治理的特点,分析设计及实施中存在的主要问题,并对这些问题进行初步探讨。

  1 中小河流治理标准

  贵州省山高坡陡,城镇化率较低,城镇规模总体偏小,耕地、村寨集镇沿河流零星分布。中小河流治理洪水标准中,县城防洪堤多采用 20 年一遇,农田保护 5 年一遇,保护集镇结合农田保护项目 10 年一遇。设计及实施中发现,对于保护集镇结合农田保护项目,采用 10 年一遇洪水标准大都存在设计洪水位偏高、设计防洪堤高出河岸两侧原地面较多( 大部分高出 1 ~ 2 m) 的现象。由此造成防护区内涝严重、河岸视觉景观受限、人水相隔、堤后为居民房屋的工程因视线受阻及征地问题难于实施、工程占地尤其是耕地增加等问题。要确定合理的防洪标准,一方面要认真统计和分析不同频率、不同量级的洪水对应的淹没范围、淹没对象,根据被保护对象的重要程度、分布高程、范围以及受淹损失大小选择适宜的洪水标准,切忌盲目提高洪水标准。对于淹没损失较小的乡村防护项目,经论证防洪标准适当降低是合适的。
  另一方面,一些河流仅通过修建堤防来防御洪水,这可能是不经济的。例如,很多河流有条件通过堤库结合的方式达到设计洪水标准,从而降低工程项目因洪水标准高造成的实施难度,但因大部分河流缺少河流综合规划,不能全面掌握整个流域防洪形势,无法选择最优方案整治河流。建议各地水行政主管部门尽快组织开展河流规划工作,提出符合实际的整体实施方案,才可因地制宜,循序渐进,适应多样性需求,逐步实现综合治理的目标。经论证洪水标准不能降低的,可结合堤线堤型优化来避免或降低相关问题的影响程度。

  2 河流坡降大,治理水面线推求是难点

  水面线推求是堤防设计的一项重要基础工作,关系到工程的防洪效益、建设规模、治理方案与工程投资等,尤其是山区河流,流态比较复杂,采用常规能量方程分段推求方法容易出现成果误差大、明显不合理或无解现象。贵州省大部分治理项目为山区河道,河道狭窄、河湾多,河道水力坡降大,部分项目河道比降大于0. 5%,流态已是急流,水面线推求问题比较突出。如贵州黔东南州某中小河流治理项目,其支流汇入河口处治理河段河道平均坡降达 35‰,河道水流为急流,设计水面线计算以汇入干流处水位为控制点,若从下游往上游推,计算水面线明显偏高; 而若从上游往下游推,设计洪水位比前者低 1. 0 m 左右,且较难处理汇入干流河口水面线衔接问题。
  刘曾美等研究表明,缓坡河道宜由下游向上游推求,而陡坡河道则宜由上游向下游推求,坡度愈大,水面线成果误差愈大,应根据河道坡度严格控制计算河段的长度,从而保证水面线成果的精度。推求水面线时,需要已知起始断面水位作为起推水位,但许多中小河流工程常常缺乏此资料,而且其附近断面也无水位 ~ 流量关系。对于陡坡河道,起推水深小于临界水深时的水面线成果最终都趋于正常水深,即只要起推水位是急流状态下的水位,则向下推求一段距离后水位都会趋向于同一值。山区河流流态一般是急流,当没有起推水位且起推断面以上的河道为渐变河段时,通常可在起始断面以上加测几个断面用来推求起始断面水位,一般距离取 0. 6 km 左右即可。

  3 堤线布置、堤型选择

  a) 堤线布置问题。胡晓静等对北京“2012·7·21”暴雨洪灾调查与影响因素分析中,山区河流洪水致灾人为原因: 一是侵占河道,灾情主要发生在受束窄的河段,且束窄河段的岸坡损毁数量占总岸坡损毁数量比例较大,损毁程度总体较无束窄河段大; 二是拦水工程及乱采乱弃等人为干扰,导致河道防洪空间不足,流速、流势等水力条件变化,河道内壅水严重等问题,呈现干扰越强烈( 如束窄沟道、横向坝阻断沟道等) ,损毁程度越高的趋势。山区河道蜿蜒曲折,天然河势冲淤形成的台阶地、滩地,具有调蓄天然洪水及水生态功能,可使洪水逐渐坦化,洪峰沿程衰减。但在中小河流治理设计中,为追求堤线顺直与平顺连接,常常大幅度压缩河道,侵占了治理河道的滩地,尤其在河道转弯处。如此将造成治理后河道洪水调蓄能力降低,洪水流速变大,洪水传播速度加快,冲刷严重等问题,一旦发生大洪水将使当地和下游遭受更大损失。建议在堤防设计中,不要片面地为了追求堤线顺直而侵占了河道,尤其是两岸具有调蓄洪水的河滩地,应预留河道的调蓄空间,不可过分破坏河道自然形态和河道功能。
  b) 堤型选择。笔者参与贵州省内几个中小河流治理的设计工作,也参与了珠江委对贵州省中小河流的检查工作,发现堤防堤型相对单一,浆砌石挡墙防洪堤较多。山区河道坡陡流急,洪水汇流快,来势猛,冲刷能力强,对于块石料丰富、运距较近、当地降雨量大的项目,传统的浆砌石堤型具有占地少、施工简便,投资少等特点,尤其在护脚防冲及保护农田为主的项目中用处广泛。但检查中发现部分浆砌石堤施工质量稍差,存在砂浆不饱满、强度较低及施工不规范等问题,应给予高度重视。在县城及民族生态园防洪为主的项目中,宜重点考虑满足生态治理要求与趋势,增加亲水及生态效果的堤型。建议设计工作中按照安全、生态、和谐的理念,结合治理河段地形、地质、河流流势及对生态要求等情况,选择适宜的堤型进行技术经济比较,在可行的情况下,要积极运用和推广新技术、新材料。为此省级水利部门可建立中小河流治理关键技术库,重点研究合适的生态型堤防及护坡等的关键技术。

  4 工程投资

  a) 工程总投资控制问题。按照《全国中小河流治理项目和资金管理办法》要求,贵州省中小河流治理项目中央补助资金按照规划投资额的 80%安排,地方配套资金按照省级补助 12%、州( 市) 级配套 8% 安排,县级配套永久占地及超规划部分投资。实施中发现,州配套资金很多没有落实、县( 市) 级配套资金滞后。由于国家资金投入有限,且贵州经济落后,地方财政不可能在河道治理项口中投入过多资金,因此水利主管部门只能根据上报项目的重要性和紧迫性分批分段且限额设计实施。中小河流项目治理长度及投资已由规划规定,由于地方资金配套困难,一般要求设计单位严格按照规划投资设计。农田防护项目洪水标准 5 年一遇,投资一般按245 ~328 万元/km 控制; 乡镇防洪标准为10 年一遇,按 340 ~400 万元/km 控制; 县城防洪标准为 20 年一遇,按430 ~ 490 万元 / km 控制( km 为综合治理河长,投资不包含永久占地费用) 。通过参与的一些项目,笔者发现,农田防护项目规划投资基本合适; 乡镇防洪项目根据项目实际情况,有的资金紧张,有的存在富余; 而县城防洪项目多数资金紧张。建议设计人员根据计划资金的额度,结合河流治理规划成果,初步判断可能治理的河段长度、范围和治理方案,积极与项目业主沟通,取得业主的同意后进一步深入设计,避免返工和重复工作。
  b) 降低临时工程费用问题。贵州省河道治理项目多为山区河流,设计防洪堤堤基堤脚多采用浆砌石或混凝土护脚,且堤高不高。因此可简化施工围堰设计、采用分段施工、允许围堰过水等措施降低临时工程费用,节省的资金可用在限额设计工作中其他永久工程上。

  5 中小河流管理问题

  a) 中小流域治理特别是城镇河段存在居民建筑、桥涵、生活垃圾等挤占河道现象,致使河道行洪能力降低。永久征地费用需由地方配套,因配套资金困难,有些局部侵占河道的建筑物工程仍没有设计拆除,有些设计拆除但实施困难,影响工程进度。水利部门对河道管理相对薄弱,工程完工后人为侵占河道现象难以杜绝。建议依据有关法规强化管理,并出台相关中小河流管护措施,落实日常管护经费。
  b) 部分项目建设管理不到位。中小流域治理项目均成立了项目法人单位,但其管理人员多为水利局领导和技术人员兼任,由于近年来基层各类水利项目较多,基层水利工作繁忙,存在建设管理及监督不到位情况,不利于治理项目推动。建议流域机构加强技术指导,开展以财务管理为重点的相关培训,帮助地方解决技术、管理等方面的问题。
  c) 中小河流洪水预报系统。建立监测、通信及预报系统,是防治洪水灾害的一项重要的非工程措施。目前洪水管理措施大多是针对大江大河及其中下游平原洪泛区的,针对山区小流域洪水管理的研究还比较少。山区小流域洪水具有与江河洪水显着不同的特性,其产流快,汇流时间短,洪水落差大,陡涨陡落,同时存在基础观测资料少、缺乏相关技术支撑,工程措施实施困难,防洪组织体系不健全等不足,因此在洪水风险分析、监测预报等技术方面也存在显着不同。
  因此,加强山区小流域洪水预报及相关技术研究,包括研究中小河流河道洪水形成及传播特性、建立适应于中小河流特点的洪水预报系统、提高洪水预报精度及流域防洪减灾工作决策的科学性和预见性等,对于提高山区中小河流小流域洪水风险管理水平具有十分重要的现实意义。

  6 结语

  随着中小河流治理大规模实施和全面推进,各项工作也将出现新的阶段性特征,需要我们高度重视、健全机制、科学治理,准确把握中小河流治理的实施要求,为扎实推进中小河流治理提供强有力的技术支撑。结合贵州省中小河流治理的特点,分析探讨了在设计及建设管理中存在的洪水标准、山区河流水面线推求、堤线布置、堤型选择、工程投资及管理方面等存在的问题,提出了注重洪水标准的比选,开展山区河流水面线推求研究,考虑河道调蓄洪水作用,注重堤线布置,不侵占河道行洪空间,结合生态、投资、占地等方面优选堤型,加强中小河流建后管理,研究中小河流洪水预报系统的研究等建议,望对开展中小河流治理相关工作提供帮助。

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