馮金鵬,吳 健,馮嗣禹
(遼寧省水利水電科學研究院,遼寧 沈陽 110003)
牤牛河系大凌河一級支流,發(fā)源于內蒙奈曼旗黃音他拉鄉(xiāng),由臺吉營鄉(xiāng)南臺子村三家子流入遼寧省北票市境內。流經(jīng)北票市的臺吉營鄉(xiāng)、黑城子鎮(zhèn)、馬友營鄉(xiāng)、泉巨永鄉(xiāng)、三寶鄉(xiāng)和阜蒙縣的于寺鎮(zhèn)、化石戈鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。至北票市下府鄉(xiāng)石家村匯入大凌河。
牤牛河流域面積4747 km2,河長為135 km。遼寧省境內流域面積2818.47 km2,河長83.6 km。其中阜蒙縣與北票市左、右岸交界河長39.10 km,北票市段河長44.5 km。
牤牛河流域地勢北高南低,河道平均比降為0.123%,彎曲系數(shù)1.38。牤牛河河道基本為游蕩型河道,河身比較順直,在較長的范圍內,往往寬窄相間,類似藕節(jié)狀。河道灘槽分界不明顯,河段基本為單一河槽,平均河寬785 m,河道平均水深0.5~1.5 m。河流彎道部分河岸沖刷較為嚴重,形成多處險工。
牤牛河流域地廣人稀,交通不發(fā)達,屬遼寧省內經(jīng)濟落后地區(qū)。歷年地方在河道治理上投入較少,因此河道治理工程很少,少量的現(xiàn)有工程也由于建設年代較早,設計標準低,絕大多數(shù)破損嚴重。而且牤牛河洪水主要集中在汛期發(fā)生,峰高浪急,對河道的沖刷非常大;河道為游蕩型河道,河道寬淺,河床河岸組成物質顆粒細,松散易沖易淤,主流擺動頻繁,主槽位置也相應擺動,導致河勢變化劇烈;同時兩岸缺乏控制性工程,沿河兩岸耕地、林地損失較大,有個別險工甚至威脅到村莊和住戶的安全。以上這幾點造成了牤牛河現(xiàn)有大量險工亟待治理,其現(xiàn)狀已經(jīng)不能滿足當?shù)厣鐣?、?jīng)濟發(fā)展的要求。因此對牤牛河河道重新進行治理是十分必要的。
依據(jù)國家頒布的《防洪標準》,當保護的農田面積小于2萬hm2,人口小于20萬人時,鄉(xiāng)村等級為Ⅳ級,防洪標準可定為10~20年一遇。遼寧省牤牛河流域范圍內人口約4.96萬人,保護農田面積1.415萬hm2,工業(yè)總產(chǎn)值17614.8萬元。考慮到牤牛河流域人口大多集中在離河較遠的高地上,牤牛河河道治理主要保護對象為農田,確定牤牛河流域河道防洪標準為城市段20年一遇,農村段10年一遇。
根據(jù)牤牛河20年一遇和10年一遇的洪水成果,結合實測地勘斷面資料(牤牛河水面線計算所采用的河道橫斷面為2008年實測的河道大橫斷,在白石水庫回水末端迷里營子~遼蒙界河段內,共布測了33個斷面,其中橋斷面2個,普通斷面31個),繪制了洪水淹沒范圍圖和河道套繪圖,同時做了水位與岸邊高程的比較。根據(jù)以上成果,以生態(tài)治河理念為主,同時考慮河道防洪安全,確立牤牛河流域河道治理應以生態(tài)治理為主,以整治工程治理為輔的原則。其主要原則如下:
(1)樹立自然、綠色的現(xiàn)代生態(tài)治河理念,盡量選取適合當?shù)氐闹参?,構成生態(tài)防護系統(tǒng)。要做到工程措施與非工程措施的密切配合,相互配合綜合治理。
(2)尊重自然規(guī)律,針對當?shù)氐牡刭|條件、水流特性、河道演變的特點,以河道天然現(xiàn)狀為基礎,順應河道洪水流勢,控導主流歸槽,因勢利導穩(wěn)定河勢。
(3)把防洪安全放在第一位,使河道經(jīng)過治理后能夠安全下泄設計標準洪水,保護河道兩岸的村莊、農田及人民群眾生命財產(chǎn)的安全,為當?shù)亟?jīng)濟、社會的可持續(xù)發(fā)展提供安全保障。
(4)全面合理制定河道生態(tài)治理方案,統(tǒng)籌兼顧,協(xié)調好上下游、左右岸的關系,充分考慮沿河各地區(qū)的利益和要求,構建和諧共生的局面。
(5)要具有一定的前瞻性,既要符合當前經(jīng)濟發(fā)展的水平,又要滿足今后經(jīng)濟發(fā)展的需要。
根據(jù)上述河道生態(tài)治理原則,制定了遼寧省牤牛河流域河道生態(tài)治理方案。
首先,根據(jù)河道地形勘測資料,結合布置原則,綜合考慮10年一遇洪水行洪寬度,平面套繪的結果等,同時考慮給河道擺動留有一定的余地,布置牤牛河治理的整治線。沿整治線種植10 m寬生態(tài)林帶以標示整治線,確定河道管理范圍。整治線上種植楊樹、柳樹為主,亦可根據(jù)當?shù)厍闆r選中當?shù)剡m合樹種。
其次,利用河道天然節(jié)點以及河道上的整治工程控制河床,歸順水流,保持河道穩(wěn)定的目的。具體措施如下:
(1)充分利用現(xiàn)有的天然節(jié)點。牤牛河流經(jīng)低山丘陵地區(qū),河道多處靠近山根,這些正是河道的天然控制節(jié)點,但由于牤牛河兩岸山體多為黃土構造,抗沖能力不強,因此山腳天然節(jié)點對河道的控制能力不是很強。歷史上曾有因山根坍塌而脫溜的現(xiàn)象,引起河勢變化,所以對于控制長度不夠,頂沖坍塌已經(jīng)十分嚴重的地方需輔以工程,增強節(jié)點對河勢的控制。
(2)現(xiàn)有大險工段都是在水流急、沖刷強、河道塌岸嚴重、河岸變形較強烈的位置,這些是河道治理的重點。利用整治建筑物控制河床變形,避免河道擺動,穩(wěn)定河勢,同時保護岸灘耕地、林地、村莊等。
(3)在以上兩種控導工程間距較大的中間河段,以及兩岸因沖刷而逐漸后退不斷發(fā)展的彎道,也是河道治理的對象,在這些地方采用平順護岸以順導水流。
最后,采取生物固灘,在牤牛河干流河灘地上種植灌木和樹木,沿河道兩岸岸邊形成30 m生態(tài)林帶。生態(tài)林帶首要的作用是利用植物根系,在第一道防線護岸護灘工程的后面,形成第二道屏障,增強河岸的抗沖能力,從而達到固灘的目的,逐漸歸順河槽,減小河勢的擺動。其次是減小流速,減輕對耕地表層土壤的沖刷,保護耕地,有利于當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展。牤牛河下游的白石水庫是建在多泥沙河流上的水庫,泥沙淤積是一個很難解決的問題。牤牛河是水庫主要的泥沙來源,生物措施無論是減少河岸崩塌,或是漫灘水流的掛淤,都將會一定程度的減少白石水庫的入庫泥沙。
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[2][日]財團法人 河道整治中心.周懷東,杜霞,李怡庭,張祥偉,譯.多自然型河流建設的施工方法及要點[M].北京:中國水利水電出版社,2003.