中小河流的河道多級單元網(wǎng)格劃分研究

牛夏 武雪 董博 張芮 尚小平

摘 要：科學(xué)合理的河道管理對于維護良好的水生態(tài)環(huán)境具有重要作用。以甘肅省定西市境內(nèi)的一條中小河流關(guān)川河為例，采用河道分段網(wǎng)格劃分方式進行多級單元網(wǎng)格劃分，依據(jù)岸線功能區(qū)對東河、西河交匯口—紅峴兒河段進行了一級網(wǎng)格劃分，共劃分了11個4類岸線功能區(qū)網(wǎng)格，依據(jù)岸線控制線對巉口水文站—稱鉤河匯合口河段進行了二級網(wǎng)格劃分，并根據(jù)臨水控制線與外緣控制線間的帶狀區(qū)域確定了二級網(wǎng)格面積，單元網(wǎng)格劃分結(jié)果與河道實際情況相符合。依據(jù)單元網(wǎng)格劃分結(jié)果進行河道監(jiān)測設(shè)施布設(shè)可以及時掌握河道的動態(tài)信息，為河道精細(xì)化管理提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：多級單元網(wǎng)格劃分;岸線功能區(qū);岸線控制線;關(guān)川河

中圖分類號：TV213.4 文獻標(biāo)志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2022.02.032

引用格式：牛夏，武雪，董博，等.中小河流的河道多級單元網(wǎng)格劃分研究[J].人民黃河，2022，44（2）：157-160.

Abstract： Scientific and reasonable river channels management plays an important role in maintaining a good water ecological environment. Taking Guanchuan River， a small and medium-sized river in Dingxi City of Gansu Province as an example， multi-level element grids division was conducted by the river channel segmented grid division method. According to the shoreline function area， the primary grid division was carried out on the Hongxianer section located on the confluence of Donghe and Xihe， which was divided into 11 grids of 4 types of shoreline function zones. According to the shoreline control line， the section from Chankou Hydrological Station to the Chengou River confluence was divided into secondary grid， and the secondary grid area was determined according to the band-shaped area between the waterfront control line and the outer edge control line. The results of the element grids division are consistent with the actual situation of the river channels. The layout of the river monitoring facilities according to the element grids division results can grasp the dynamic information of the river channels in time and provide technical support for the fine management of the river channels.

Key words： multi-level element grids division;shoreline functional area;shoreline control line;Guanchuan River

隨著城市化與工業(yè)化建設(shè)步伐的加快，部分中小河流河道內(nèi)排污、違建、非法挖采等現(xiàn)象頻繁發(fā)生[1-2]，致使河道的自然狀態(tài)和原始功能發(fā)生改變，河道水生態(tài)環(huán)境問題愈發(fā)復(fù)雜。河道管理工作能夠保障河道的良好水事秩序，對人類社會的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。然而，當(dāng)前河道管理模式較為粗放式與模糊化，無法及時準(zhǔn)確地獲取對河道產(chǎn)生影響的人為活動信息，導(dǎo)致河道綜合治理規(guī)劃嚴(yán)重滯后，因此亟須轉(zhuǎn)變河道管理模式以對河道實施較為科學(xué)精準(zhǔn)的管理[3]。為加強對河道的信息化動態(tài)監(jiān)測，結(jié)合城市網(wǎng)格化管理模式對河道進行網(wǎng)格劃分，通過實時監(jiān)測單個網(wǎng)格后將監(jiān)測信息傳輸?shù)焦芾砥脚_，河道管理人員可以及時掌握河道動態(tài)信息并采取相應(yīng)措施，進一步提高河道管理人員發(fā)現(xiàn)問題的能力，強化監(jiān)督發(fā)現(xiàn)機制。目前，應(yīng)用于我國河道管理的網(wǎng)格劃分方式主要有地理網(wǎng)格劃分、結(jié)合河長制實施的行政網(wǎng)格劃分和河道分段網(wǎng)格劃分，其中：地理網(wǎng)格劃分就是采用地理信息技術(shù)劃分研究區(qū)單元網(wǎng)格，各網(wǎng)格大小和形態(tài)基本一致，但劃分過程中沒有考慮河道岸線與臨水控制線，網(wǎng)格劃分結(jié)果不符合河流實際形態(tài);結(jié)合河長制實施的行政網(wǎng)格劃分是按照河道所在的行政區(qū)域劃分網(wǎng)格，但劃分過程中忽略了河流的自然屬性和連續(xù)性，往往將人類活動情況相同的河道劃入不同網(wǎng)格，網(wǎng)格模式較為固定;河道分段網(wǎng)格劃分是根據(jù)一定劃分標(biāo)準(zhǔn)對中小河流的河道進行人為定義劃分，綜合考慮了河流的實際形態(tài)、自然屬性以及連續(xù)性等特征，劃分方式更加靈活，更有利于河道監(jiān)管業(yè)務(wù)的實施[4]。

筆者以甘肅省定西市境內(nèi)關(guān)川河為例，采用河道分段網(wǎng)格劃分方式，依據(jù)岸線功能區(qū)和岸線控制線劃分原則對河道進行多級單元網(wǎng)格劃分，以提高河道實時信息的采集效率和準(zhǔn)確度，為河道精細(xì)化管理提供技術(shù)支持。

1 關(guān)川河河道岸線利用概況

關(guān)川河位于甘肅省中部，屬于黃河二級支流，是一條典型的黃土高原干旱區(qū)中小河流，主要由東河、西河、稱鉤河匯流而成，主河道長104.00 km，安定區(qū)境內(nèi)河道長80.10 km、流域面積2 755.19 km2。受人類活動的影響，局部河道發(fā)生了改道與拓寬現(xiàn)象，目前安定區(qū)段河道渠化長度11.57 km，渠化率達14.44%。河段兩側(cè)修建了人工化護岸工程，多采用干砌石、漿砌石、混凝土塊體等硬質(zhì)材料結(jié)構(gòu)以滿足岸坡穩(wěn)定和防洪安全，但護岸硬質(zhì)化阻隔了水體與土壤之間的物質(zhì)交換，減弱了岸線對生態(tài)環(huán)境的調(diào)節(jié)效果，一定程度上影響了河流的健康[5]。

2 河道網(wǎng)格劃分原則和方法

2.1 網(wǎng)格劃分總體研究

采用河道分段網(wǎng)格劃分方式對關(guān)川河部分河道進行網(wǎng)格劃分，依據(jù)定西市劃分的岸線功能區(qū)對東河、西河交匯口—紅峴兒河段進行一級網(wǎng)格劃分，依據(jù)岸線控制線對巉口水文站—稱鉤河匯合口河段開展二級網(wǎng)格劃分，河道多級單元網(wǎng)格劃分如圖1所示。

2.2 劃分原則

（1）保護優(yōu)先、合理利用。將岸線保護作為網(wǎng)格劃分的前提，實現(xiàn)科學(xué)有序的岸線開發(fā)利用，促進河道岸線的可持續(xù)發(fā)展。

（2）統(tǒng)籌兼顧、科學(xué)布局。遵循河流演變的自然規(guī)律，兼顧上下游、左右岸、不同地區(qū)及不同行業(yè)的開發(fā)利用需求，科學(xué)布局河流岸線生態(tài)、生活及生產(chǎn)空間，在合理劃定岸線功能區(qū)的基礎(chǔ)上確定河道網(wǎng)格。

（3）遠近結(jié)合、持續(xù)發(fā)展。既要考慮近期經(jīng)濟社會發(fā)展需要，節(jié)約利用岸線資源，又要充分兼顧未來經(jīng)濟社會發(fā)展需求，將網(wǎng)格劃分與岸線保護相結(jié)合，劃定一定范圍的保留區(qū)，為遠期發(fā)展預(yù)留空間。

2.3 劃分方法

河道網(wǎng)格的劃分工作包括一級網(wǎng)格、二級網(wǎng)格的劃分以及網(wǎng)格大小的確定。

（1）一級網(wǎng)格的劃分。依據(jù)岸線功能區(qū)劃分一級網(wǎng)格，岸線功能區(qū)指根據(jù)河流岸線的自然屬性、經(jīng)濟社會屬性以及防洪安全和生態(tài)環(huán)境保護要求，將岸線資源劃分為不同類型的區(qū)段，即岸線保護區(qū)、岸線保留區(qū)、岸線控制利用區(qū)、岸線開發(fā)利用區(qū)，以確保岸線資源的有效利用和可持續(xù)發(fā)展[6-7]。其中：岸線保護區(qū)指國家或政府劃定的重要水源地或受保護不宜開發(fā)利用的岸段;岸線保留區(qū)指規(guī)劃區(qū)內(nèi)尚無具體規(guī)劃方案或不具備開發(fā)利用條件、為防洪工程和生態(tài)保護預(yù)留的岸段;岸線控制利用區(qū)指不宜再繼續(xù)開發(fā)利用或需要控制該區(qū)域岸線資源的開發(fā)利用強度的岸段;岸線開發(fā)利用區(qū)指河勢相對穩(wěn)定、岸線開發(fā)利用程度較低、其開發(fā)利用對供水與防洪安全影響較小且無生態(tài)保護等特定功能要求的岸段。

（2）二級網(wǎng)格的劃分。依據(jù)岸線控制線劃分二級網(wǎng)格，岸線控制線指為方便管理岸線資源而劃定的控制線，分為臨水控制線和外緣控制線[8]，2條控制線之間的帶狀區(qū)域為岸線，屬于河流和陸地的過渡帶。其中臨水控制線指沿河道水流方向，在靠近河道的臨水一側(cè)，為穩(wěn)定河勢、保護河道生態(tài)、保障河道行洪安全而劃定的管理控制線。不同河段因灘槽關(guān)系不同而臨水控制線的劃定方式不同，在灘槽關(guān)系明顯的河段，把灘槽分界線作為臨水控制線;在灘槽關(guān)系不明顯的河段，把平槽水位與岸邊的交界線作為臨水控制線。外緣控制線指沿河道水流方向，在遠離河道、靠近陸地的一側(cè)，為保護岸線資源的永續(xù)利用而劃定的管理控制線。不同河段因河道整治有差異而外緣控制線的劃定方式不同，對于有堤防工程的河岸，把堤防工程背水側(cè)管理范圍的外邊界線作為外緣控制線;對于沒有堤防工程的河岸，把設(shè)計洪水位與岸邊的交界線作為外緣控制線[9]。

（3）網(wǎng)格大小的確定。一級網(wǎng)格大小主要由河道岸線功能區(qū)的河段長度來確定，岸線功能區(qū)的劃定可根據(jù)河道實際情況適度調(diào)整，劃定河段長度越短，網(wǎng)格面積越小。二級網(wǎng)格的大小一般由臨水控制線和外緣控制線組成的區(qū)域面積確定。此外，一級網(wǎng)格的河段長度也是影響二級網(wǎng)格大小的重要因素。

3 河道網(wǎng)格劃分結(jié)果

3.1 一級網(wǎng)格劃分結(jié)果

對東河、西河交匯口—紅峴兒河段進行一級網(wǎng)格劃分，該河段全長80.20 km，共劃分為1個水域帶狀網(wǎng)格和11個4類岸線功能區(qū)網(wǎng)格，具體劃分結(jié)果見表1。

（1）岸線保護網(wǎng)格。東河、西河交匯口—民主橋河段位于關(guān)川河上游，河段全長0.60 km，東河、西河交匯口呈Y形，主流與支流交匯處一定范圍內(nèi)的河段為重要的水源保護地;稱鉤河匯合口—巉口康家莊河段全長0.70 km，該河段包含關(guān)川河重要支流稱鉤河的匯合口，同樣是重要的水源保護地;巉口古城—紅崖下河段全長0.80 km，其中巉口古城保護區(qū)是重要的岸線保護區(qū)域。

（2）岸線保留網(wǎng)格。趙家鋪張家莊—魯家溝南川村河段全長7.50 km，魯家溝陰陽河—紅峴兒河段全長27.30 km，這2個河段的規(guī)劃方案均未確定且開發(fā)利用程度較低，河勢較不穩(wěn)定，均作為預(yù)留的待開發(fā)河段。

（3）岸線控制利用網(wǎng)格。民主橋—東二十里鋪村河段全長8.90 km，紅崖下—稱鉤河匯合口河段全長3.60 km，目前該河段河道內(nèi)存在排污、堆放垃圾、非汛期采砂等現(xiàn)象，為了加強河道的有序利用和可持續(xù)發(fā)展，劃定岸線控制利用網(wǎng)格，以減緩河段開發(fā)利用速度，維護河道健康。

（4）岸線開發(fā)利用網(wǎng)格。東二十里鋪村—巉口古城河段全長11.80 km，巉口康家莊—趙家鋪張家莊河段全長8.20 km，自1990年以來，這2個河段河道均未發(fā)生明顯變化，河勢較穩(wěn)定，岸線開發(fā)利用率較低。魯家溝南川村—魯家溝淀水河河段全長4.90 km，該河段是規(guī)劃的重要采砂區(qū);魯家溝淀水河—魯家溝陰陽河河段全長5.90 km，該河段屬于有計劃的開發(fā)建設(shè)經(jīng)濟區(qū)域。這2個河段的岸線開發(fā)利用程度較低，河勢相對穩(wěn)定，岸線資源的開發(fā)利用對河道的影響較小，均具有一定的開發(fā)潛力。

3.2 二級網(wǎng)格劃分結(jié)果

巉口水文站位于東二十里鋪村與巉口古城之間，選擇巉口水文站—稱鉤河匯合口為代表性河段開展二級網(wǎng)格劃分，該河段具體分為巉口水文站—巉口古城河段、巉口古城—紅崖下河段、紅崖下—稱鉤河匯合口河段。在河道左右岸分別劃定臨水控制線和外緣控制線，由于巉口水文站—稱鉤河匯合口河段沒有灘槽，因此將平槽水位與岸邊的交界線作為臨水控制線。根據(jù)河岸護堤工程類型確定了3種外緣控制線劃定方式，分別為：河岸兩側(cè)均無護堤工程時為第一種劃定方式（見圖2（a））;河岸一側(cè)有護堤工程時為第二種劃定方式（見圖2（b））;河岸兩側(cè)均有護堤工程時為第三種劃定方式（見圖2（c））。

巉口水文站—巉口古城河段河岸兩側(cè)無護堤工程，對應(yīng)于第一種劃定方式;巉口古城—紅崖下河段河岸左側(cè)建有護堤工程，右側(cè)無護堤工程，對應(yīng)于第二種劃定方式;根據(jù)河道岸線整治情況，將紅崖下—稱鉤河匯合口河段分為紅崖下—蔡家莊河段和蔡家莊—稱鉤河匯合口河段，其中紅崖下—蔡家莊河段沒有經(jīng)過河道整治，對應(yīng)于第一種劃定方式，蔡家莊—稱鉤河匯合口河段的護堤工程現(xiàn)狀包括尚未修建完工的一側(cè)護堤工程以及兩側(cè)均建有護堤工程，同時對應(yīng)于第二種和第三種劃定方式。

3.3 二級網(wǎng)格面積的計算結(jié)果

根據(jù)二級網(wǎng)格劃分結(jié)果，對單個二級網(wǎng)格的面積進行了計算，其結(jié)果見表2?？梢钥闯觯?個網(wǎng)格左右岸面積差異較小，第2個網(wǎng)格左岸面積大于右岸，第3個網(wǎng)格左岸面積小于右岸，這種差異是由河岸沖刷形成彎道造成的，均符合河道實際情況。根據(jù)網(wǎng)格面積可以科學(xué)合理地確定網(wǎng)格內(nèi)監(jiān)測設(shè)施的布設(shè)點位，從而獲取更加精準(zhǔn)的河道實時監(jiān)測信息。

4 結(jié) 語

筆者采用河道分段網(wǎng)格劃分方式對關(guān)川河部分河道進行了多級單元網(wǎng)格劃分，以期為關(guān)川河河道的數(shù)字化管理奠定基礎(chǔ)。將來可以根據(jù)網(wǎng)格面積和河道特點在網(wǎng)格內(nèi)布設(shè)實時監(jiān)測設(shè)施，將河道的實時信息準(zhǔn)確定位于網(wǎng)格中，再通過傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)焦芾砥脚_，實現(xiàn)對河道的動態(tài)管理，保護河道的良好環(huán)境，促進河流的永續(xù)利用。

參考文獻：

[1] 陳云飛，孫東坡，何勝男.河道整治工程對河流生態(tài)環(huán)境的影響與對策[J].人民黃河，2015，37（8）：35-38.

[2] 許元輝，李凱.黃河北干流段河道管理存在問題及立法需求研究[J].人民黃河，2021，43（增刊1）：203-205.

[3] 謝陽村，溫勖，趙越，等.實施環(huán)境網(wǎng)格化管理：對《水污染防治行動計劃》的解讀[J].環(huán)境保護科學(xué)，2015，41（3）：34-37.

[4] 胡麗萍.混合網(wǎng)格河道監(jiān)管方法的建立與紹興市混合網(wǎng)格河道監(jiān)管系統(tǒng)的實現(xiàn)[D].杭州：浙江大學(xué)，2019：20-22.

[5] 尚小平，張永勝，蔣興國.渭河定西段社會服務(wù)功能狀況研究[J].水資源開發(fā)與管理，2019（8）：35-39，43.

[6] 潘明強，趙寧，劉景濤.黃河流域河道岸線功能區(qū)劃分方法探討[J].人民黃河，2010，32（4）：25-26，29.

[7] 王德維，殷懷進.城區(qū)河道岸線管控研究[J].水利規(guī)劃與設(shè)計，2019（8）：5-7，15.

[8] 趙瑞娟，于洪民.河道岸線功能區(qū)的劃分與應(yīng)用[J].東北水利水電，2010，28（3）：1-2，8，71.

[9] 水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計總院.全國河道（湖泊）岸線利用管理規(guī)劃技術(shù)細(xì)則[R].北京：水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計總院，2008：9-12.

【責(zé)任編輯 栗 銘】