無堤防河道管理范圍劃界技術(shù)及分析

羅姍姍，龍章發(fā)，劉慧婷

(1.中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081;2.貴州新中水工程公司，貴州 貴陽 550081)

河道劃界工程任務包括管理范圍劃界、帶狀地形圖測繪、河道大斷面測繪及水文計算、界樁(牌)和公告牌埋設安裝、河道信息化與數(shù)據(jù)庫建設、岸線管理與利用規(guī)劃以及相應的服務工作。劃界工作中應堅持科學合理、保護優(yōu)先、統(tǒng)籌兼顧、突出重點、因地制宜、分級管理的原則。河道管理范圍劃界通過對流域內(nèi)水文資料搜集及整理，劃界河段水文計算；提出劃界河段河道管理范圍線，進行界樁牌及公告牌布設制作，在岸線利用現(xiàn)狀分析和河道演變分析基礎上，劃分岸線控制線和岸線功能區(qū)，為岸線利用管理提供指導要求。

1 劃界技術(shù)流程分析

1.1 河道現(xiàn)狀調(diào)查及基本資料收集與分析

進行河道基礎控制測量，布設基本高程控制網(wǎng)、基本平面控制網(wǎng)兩網(wǎng)合一，共用控制點，采用GNSS靜態(tài)相對定位測量方法進行控制測量。采用內(nèi)外業(yè)一體化全野外數(shù)字測圖作業(yè)方式完成河道沿岸1∶2000帶狀地形圖、河道非庫區(qū)天然河道大斷面以及地形圖的測繪工作。收集河道所在流域及鄰近區(qū)域水文資料、流域規(guī)劃報告、水資源開發(fā)利用規(guī)劃報告，社會經(jīng)濟發(fā)展報告、涉河建設項目包括攔水壩、水電站、橋梁、管道、排污口、泵站、碼頭、房屋、堤防、護岸等基本情況。

1.2 水文分析計算

首先布設河段典型控制斷面，根據(jù)天然河道洪水及洪水位計算的需要而設置，使得控制斷面間按河段長度內(nèi)插流量能達到設計精度要求，其次通過對收集的流域水文資料整編及分析暴雨洪水特性基礎上，計算水文參證站特征參數(shù)，對無分析成果的河段分別采用暴雨洪水法、水文比擬法推求各典型斷面設計洪水，并結(jié)合歷史洪水調(diào)查、地區(qū)等值線圖綜合分析取值，驗證設計洪水成果合理性；采用曼寧公式推求各典型斷面水位流量關(guān)系曲線；推求天然河道水面線計算以控制斷面作為水面線起點，向上游推求水面線。按伯努利方程，考慮沿程水頭損失、局部水頭損失以及流速水頭損失進行計算。

1.3 河道管理范圍線推算

根據(jù)相關(guān)法律法規(guī)、規(guī)范及《貴州省河道管理范圍劃界技術(shù)標準》，擬定不同河道斷面防洪標準，擬定河道管理范圍線劃定標準，結(jié)合各大斷面設計洪水位及河道左右岸建筑物的實際情況，推算了河道各斷面左右岸的管理范圍線。在河道管理帶狀地形圖上用紅色實線繪制河道管理線，并標示出管理線樁(牌)設置點編號及對應坐標、高程和里程。

2 劃界技術(shù)流程分析

2.1 資料收集與分析

本次劃界河道為清水江一級支流，河道中下游段設有水文站和，水文站與劃界河道流域內(nèi)氣象條件和下墊面條件基本一致，且自建站至今，流域內(nèi)未興建較大的水利水電項目，也無與外流域水量交換情況。在進行周邊水庫設計時候，對水文站資料已經(jīng)進行過評審確認批復，測站均有自建站到觀測至今的資料，資料系列較長，具有較好的一致性、可行性，因此可作為本工程的設計參證站。通過統(tǒng)計水文站逐年洪峰流量資料系列和歷史洪水調(diào)查分析，并以P-Ш型理論曲線適線，成果見表1。

表1 水文站設計洪水成果表

2.2 劃界測繪

2.2.1斷面任務及要求

劃界河段控制測量應包括基本控制測量、圖根控制測量；帶狀地形圖測繪應以1∶2000、1∶5000帶狀數(shù)字地形圖測繪；劃界河段河道斷面測繪應以選定河段典型斷面橫斷面以及橫斷面為中心上、下游各300m的縱斷面。測量高程控制采用1985國家高程基準，平面控制采用國家2000坐標系?？v橫斷面測量時，間距應滿足洪水分析計算要求，橫斷面測量高度應超過歷史洪水調(diào)查洪痕點高度，能準確反應河底深泓點高程變化情況。

2.2.2大斷面測繪及典型斷面選取

為推求天然河道沿程設計洪水位，選擇大斷面測繪時需考慮幾方面因素：①根據(jù)河段水面調(diào)查洪水比降坡度變化選取斷面，盡可能使分段的水面坡度接近一致，斷面大小形狀無劇烈變化；②在河道彎曲處選取斷面，以求在各分段內(nèi)的斷面具有相似的或漸變的形態(tài)過渡；③當河流有分支或匯合等流量突變處，均在分支或匯合口的上、下游選取斷面；④在河道上設有橋梁建筑物處，均上下游設置斷面，并通過橋梁壅水計算公式計算壅水；同時對河道內(nèi)淺灘或是突擴等存在死水區(qū)域的河段，在選擇斷面和剖取量算時，根據(jù)實際的過水形態(tài)，合理劃定行水范圍。

控制斷面布設原則為：①每個集鎮(zhèn)至少布設1個斷面；②較大支流匯入口下布設1個斷面；③重點河段加密，④各水庫相應河段以各水庫壩址為控制斷面。

2.3 水文分析計算

2.3.1洪水標準

擬定規(guī)劃范圍內(nèi)天然河道管理范圍線的防洪標準為：主城區(qū)河道為20年一遇防洪標準，集鎮(zhèn)段河道為10年一遇防洪標準，其他部分河道為5年一遇防洪標準。根據(jù)臨水控制線確定原則，在沒有確定河道中水治導線的河段，采用2年一遇洪水位與岸邊的結(jié)合交界線作為臨水控制線。

2.3.2典型斷面洪水計算

根據(jù)典型斷面布設原則，統(tǒng)計各控制斷面流域特征參數(shù)(集水面積、河長、坡降等)，通過水文比擬法按下列公式進行比擬計算洪峰流量見表2。

(1)

2.3.3水位流量關(guān)系曲線計算

選擇河道順直，上下游無阻水建筑物，斷面規(guī)則的橫斷面作為控制斷面。采用曼寧公式進行推算，各控制斷面水力要素據(jù)測量專業(yè)提供的實測相應大斷面資料成果計算而得，河道糙率根據(jù)河道查勘及以往工程各方面情況，結(jié)合實測水位流量關(guān)系、大斷面、比降資料進行推算，本次天糙率取值范圍控制在0.045至0.055之間，河段中存在攔水壩等涉河建筑物的河段，均根據(jù)實際情況對糙率進行調(diào)整取值。根據(jù)以上綜合分析及計算出的各斷面水力要素，洪、枯水水面比降及河道糙率等，逐個推算起始斷面及中間控制斷面的天然水位流量關(guān)系曲線。

2.3.4設計洪水位計算

天然河道水面線計算以控制斷面作為水面線起點，向上游推求水面線。按伯努利方程，考慮沿程水頭損失、局部水頭損失以及流速水頭損失進行計算。河道道糙率n參照《水利計算手冊》(第二版)中天然河道糙率表，結(jié)合流域內(nèi)各水文站的實測成果及現(xiàn)場踏勘情況綜合確定，河段中存在攔水壩等涉河建筑物的河段，均根據(jù)實際情況對糙率進行調(diào)整取值。根據(jù)伯努利方程計算，橋梁斷面采用曼寧公式復核，各斷面水面線計算成果見表2。

2.4 確定管理范圍線

本次劃界河段干流除流經(jīng)一個集鎮(zhèn)河段外，河道兩岸均為零星耕地，根據(jù)GB 50201—2014《防洪標準》要求，防洪標準取5年一遇。按此標準計算的設計洪水位與岸邊的結(jié)合交界線作為管理范圍線。根據(jù)擬定各斷面的管理范圍線成果，在河道管理帶狀地形圖上用紅色實線繪制管理線，用黑色點劃線繪制河心線，線寬均為0.6mm。根據(jù)管理范圍線成果，標出管理線界樁(牌)、公告牌設計成果。

表2 河道各典型斷面水文分析計算成果

3 結(jié)語

河道管理范圍的劃定是河道執(zhí)法和管理的前提條件，是河道行洪和堤防安全的保障，是規(guī)劃河道開發(fā)紅線、實現(xiàn)人與自然和諧相處的重要保障。河道劃界工作的意義有以下幾方面：

(1)在河道岸線邊上設置了線樁和公示牌，有利于宣傳河道法規(guī)知識，減少涉河建筑物的違規(guī)建設。

(2)明確河道管理范圍，確認所屬權(quán)限，減少水事糾紛。

(3)河道劃界后將有效地遏制非法涉河建筑物的產(chǎn)生，為河道管理帶來一系列便利。

(4)便于管理日益增多的非水利行業(yè)涉河建設項目，將促進河道管理水平的提高，保證城鄉(xiāng)防洪安全。對于貴州省典型的山區(qū)河道劃界可按照本文的技術(shù)流程，設定洪水標準計算相應設計洪水位進行管理線劃界。為河流劃界確權(quán)提供一種計算參考，但是按照設計洪水位計算成果對平原區(qū)河道劃界會導致管理范圍偏大與實際管理不符。