山區(qū)河道水生態(tài)空間劃定及管控的技術(shù)研究

張寶中

(北京中水利德科技發(fā)展有限公司，北京 100000)

近年來，針對河道內(nèi)部存在“四亂”問題，水利部會(huì)同有關(guān)部門開展了一系列工作，取得的效果顯著。但河道跨河違建、河灘地開墾種植、占河為田、人類活動(dòng)持續(xù)束縛河道空間等問題仍存在，山區(qū)河道存在的問題尤為突出。

由于山區(qū)河道一般流經(jīng)村、鎮(zhèn)，河道管理水平落后，技術(shù)、經(jīng)濟(jì)投入不足。村民為滿足生活需求，擅自跨河搭建低標(biāo)準(zhǔn)的過河橋，隨意圍墾河灘地，造成河道上游水位升高，行洪能力下降，導(dǎo)致河道周圍村莊防洪風(fēng)險(xiǎn)增加。

本研究以北京市懷柔區(qū)山區(qū)河道菜食河為研究對象，結(jié)合《北京市河湖等水生態(tài)空間劃定及管控規(guī)劃技術(shù)指導(dǎo)意見》和《水利部關(guān)于加強(qiáng)河湖水域岸線空間管控的指導(dǎo)意見》，利用HECRAS和GIS平臺，劃定菜食河水生態(tài)空間，對河道用地確權(quán)，并提出水生態(tài)空間管控措施，有序退出違建、耕地，優(yōu)化水利基礎(chǔ)設(shè)施空間布局。

1 水生態(tài)空間的概念

水生態(tài)空間是分布在農(nóng)業(yè)，城鎮(zhèn)及生態(tài)3類空間中的涉水部分。水生態(tài)空間作為生態(tài)空間的重要組成部分[1]，是為生態(tài)—水文過程提供場所、維持水生態(tài)系統(tǒng)健康穩(wěn)定、保障水安全的各類生態(tài)空間[2-3]，也是直接為人類提供水生態(tài)服務(wù)或生態(tài)產(chǎn)品，以及保障水生態(tài)服務(wù)或生態(tài)產(chǎn)品正常供給的生態(tài)空間，可理解為“盆中的水”和“盛水的盆”[4]。

同時(shí)，水生態(tài)空間亦是城市重要的韌性、綠色和生態(tài)空間，具有水源存儲(chǔ)、蓄水行洪、引水排澇、生態(tài)保持、航運(yùn)交通等綜合功能，在保障城市防洪除澇安全[5]、供給城市生產(chǎn)生活用水、改善城市生態(tài)環(huán)境中具有強(qiáng)大的自然調(diào)節(jié)功能[6]。

2 水生態(tài)空間的劃定

本研究以北京市懷柔區(qū)山區(qū)河道菜食河為研究對象，根據(jù)《北京市河湖等水生態(tài)空間劃定及管控規(guī)劃技術(shù)指導(dǎo)意見》劃定菜食河水生態(tài)空間，包括河道管理范圍線和保護(hù)范圍線的劃定。

菜食河又稱渣汰溝，發(fā)源于延慶黑坑，是白河的一個(gè)支流，懷柔境內(nèi)河長12.3km。沿河僅有寶山鎮(zhèn)牛圈子村1個(gè)行政村，含西灣子、東溝門、北灣、大溝門等5個(gè)自然村。河道基本保持天然狀態(tài)，沿河建有2座擋水壩，4座跨河橋。

2.1 管理范圍線

河湖管理范圍是為加強(qiáng)河道管理，防止在河道附近從事有礙其管護(hù)的活動(dòng)，確保河道行洪安全、水工程安全而劃定的一定區(qū)域，由水行政主管部門實(shí)施管理。

有堤防河道管理范圍按照堤防等級和高度確定，一般按河道上開口線兩側(cè)各外延15～40m劃定，對于堤防較高的河段，可視情況適當(dāng)增加管理范圍的寬度[7]。有堤防河道管理范圍線劃定方法見表1。

表1 有堤防河道管理范圍線劃定方法[7]

無堤防河道管理范圍根據(jù)河道歷史最高洪水位或設(shè)計(jì)洪水位劃定，山區(qū)河道管理范圍為設(shè)計(jì)洪水淹沒線[7]。無堤防河道管理范圍線劃定方法見表2。

表2 無堤防河道管理范圍線劃定方法[8]

菜食河屬于山區(qū)河道，無堤防，因此劃定管理范圍線采用設(shè)計(jì)洪水淹沒線。

2.2 保護(hù)范圍線

保護(hù)范圍是為保證河湖護(hù)岸、堤防等附屬水工程設(shè)施正常運(yùn)行管理的需要，在管理范圍線以外劃定的一定區(qū)域[8]。有堤防河道保護(hù)范圍線劃定方法見表3。

表3 有堤防河道保護(hù)范圍線劃定方法[8]

無堤防河道保護(hù)范圍線劃定方法見表4。

表4 無堤防河道保護(hù)范圍線劃定方法[8]

菜食河防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，河道無堤防，因此保護(hù)范圍線為20年一遇洪水位線外延10m。

2.3 劃定方法

2.3.1數(shù)據(jù)來源

本研究所用的DEM數(shù)據(jù)是由現(xiàn)場測繪所得，即將實(shí)地測量的高程數(shù)據(jù)(離散的點(diǎn)高程數(shù)據(jù)、等高線數(shù)據(jù))導(dǎo)入GIS平臺，經(jīng)數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)篩選、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)剔除等工序后制作DEM柵格數(shù)據(jù)。DEM數(shù)據(jù)參數(shù)見表5。

表5 DEM數(shù)據(jù)參數(shù)一覽表

一般DEM數(shù)據(jù)制作步驟如下：

(1)對外業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，即確定研究區(qū)域，將研究區(qū)域以外的數(shù)據(jù)裁剪掉，保留研究區(qū)域內(nèi)的有效數(shù)據(jù)，可迅速提高計(jì)算機(jī)的計(jì)算效率。

(2)有效數(shù)據(jù)的保留，即剔除不參與相關(guān)數(shù)據(jù)合成的向量數(shù)據(jù)(如：高程高于地面的建、構(gòu)筑物等數(shù)據(jù))，若未對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除，生成的DEM數(shù)據(jù)將會(huì)出現(xiàn)異常值與地面高程值相互沖突。因此，需保留外部數(shù)據(jù)中的等高線、離散地表高程點(diǎn)等基本特征線和特征點(diǎn)，在三維立體場景下檢查離散高程點(diǎn)的異常情況。

(3)利用GIS平臺生成TIN數(shù)據(jù)。TIN數(shù)據(jù)是通過不規(guī)則的三角網(wǎng)來顯示地形的，由于數(shù)據(jù)信息較多，直接編輯三角網(wǎng)有所困難，通常對TIN的編輯采用間接的方法進(jìn)行，編輯單位以圖幅、像對均可，它們中間必須有足夠的重疊，在有三角網(wǎng)映射的立體模型上，尋找沒有切準(zhǔn)地面的三角網(wǎng)點(diǎn)，在此處加測特征點(diǎn)或特征線，同時(shí)對特殊區(qū)域進(jìn)行處理，處理完成后以新舊特征點(diǎn)線再次構(gòu)TIN，映射到立體模型上再次進(jìn)行編輯，這樣迭代數(shù)次，直到TIN區(qū)域的三角網(wǎng)點(diǎn)全部切準(zhǔn)地面[9]。

(4)GIS將TIN數(shù)據(jù)生成DEM數(shù)據(jù)。菜食河DEM數(shù)據(jù)如圖1所示。

圖1 菜食河DEM(5m×5m)數(shù)據(jù)

2.3.2模型搭建及數(shù)據(jù)處理

本研究采用常用的HEC-RAS平臺進(jìn)行模型搭建，將DEM數(shù)據(jù)載入RAS-MAPPER中，創(chuàng)建Terrain數(shù)據(jù)，沿河道自上游至下游繪制橫斷面，橫斷面間距100m，并在橋梁、擋水壩、河道斷面變化位置增加模擬斷面。菜食河20年一遇洪水淹沒水動(dòng)力模型搭建如圖2所示。

圖2 菜食河水動(dòng)力模型搭建

菜食河模型搭建參數(shù)見表6。

表6 菜食河模型搭建參數(shù)表

通過模型模擬演算，形成菜食河20年一遇洪水淹沒區(qū)域，如圖3—5所示。

圖3 菜食河水動(dòng)力模型模擬結(jié)果

圖4 菜食河20年一遇洪水淹沒橫斷面圖

圖5 菜食河20年一遇洪水淹沒縱斷面圖

利用ARCGIS將模擬的柵格數(shù)據(jù)矢量化，采用平滑面工具進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑，最終得出矢量的淹沒線。菜食河矢量化的管理范圍線及保護(hù)范圍線如圖6所示。

圖6 菜食河水生態(tài)空間分布圖

3 水生態(tài)空間管控

根據(jù)《中華人民共和國防洪法》《北京市河湖保護(hù)管理?xiàng)l例》《河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目管理的有關(guān)規(guī)定》《水利部印發(fā)加強(qiáng)河湖水域岸線空間管控的指導(dǎo)意見》等，對河道管理范圍、保護(hù)范圍的一般性要求如下。

(1)水行政主管部門應(yīng)通過規(guī)劃和建設(shè)項(xiàng)目的水影響評價(jià)、在項(xiàng)目建設(shè)過程中嚴(yán)格監(jiān)督和檢查、嚴(yán)格遵循項(xiàng)目驗(yàn)收路程、加強(qiáng)日常監(jiān)管等途徑，防止各類違法違規(guī)行為、活動(dòng)侵占河道用地。

(2)通過水工程規(guī)劃同意書、水利工程初步設(shè)計(jì)方案審查等方式，確保各項(xiàng)涉水工程符合相關(guān)水生態(tài)空間規(guī)劃要求，發(fā)揮水生態(tài)空間規(guī)劃對全區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的支撐保障作用。

(3)通過加強(qiáng)水域岸線用途管制、處置涉水違建、推進(jìn)水域岸線生態(tài)修復(fù)、提升水域岸線監(jiān)管能力來進(jìn)行生態(tài)空間整治。

3.1 嚴(yán)格岸線分區(qū)分類管控

對劃定的水生態(tài)空間，嚴(yán)格按照對應(yīng)的生態(tài)空間管控要求進(jìn)行管理，水生態(tài)空間管控區(qū)域內(nèi)，應(yīng)禁止進(jìn)行損壞主導(dǎo)生態(tài)功能的一般工程，禁止侵占、變動(dòng)。

對于不同類型和保護(hù)對象，實(shí)行共同與差別化的管控措施。本研究中沒有明確管控措施的，按相關(guān)法律法規(guī)執(zhí)行。

3.2 嚴(yán)格依法依規(guī)審批涉河建設(shè)項(xiàng)目

對于涉河的建設(shè)工程，應(yīng)符合其保留的必要性、不可規(guī)避性及其安全性的原則，嚴(yán)格把控項(xiàng)目審批流程，禁止跨越審查紅線，禁止放大工程規(guī)模和擅自改變工程類別；嚴(yán)格禁止未經(jīng)取得審批手續(xù)而搶先建設(shè)項(xiàng)目、超越權(quán)限紅線對建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行審批。

3.3 嚴(yán)格管控各類水域岸線利用行為

對于河流的管理范圍內(nèi)的建設(shè)項(xiàng)目，主要包括河(湖)岸線的整治和修復(fù)、綠色廊道的打造、河(湖)灘地的生態(tài)建設(shè)、漫道及體育場所等，根據(jù)相關(guān)法律，應(yīng)先進(jìn)行項(xiàng)目的洪水影響評價(jià)，取得主管部門審批后方可建設(shè)。在河湖管理范圍內(nèi)未取得建設(shè)項(xiàng)目的審批手續(xù)，不允許私自開發(fā)和建設(shè)房屋；城鎮(zhèn)的建設(shè)區(qū)域應(yīng)遠(yuǎn)離河道灘地。

3.4 依法規(guī)范河湖范圍內(nèi)耕地利用

河流管理范圍內(nèi)的土地利用類別，應(yīng)結(jié)合國土空間規(guī)劃成果，在保證設(shè)計(jì)洪水順暢排洪泄洪的要求下，由自然資源部門根據(jù)相關(guān)法律法規(guī)分門別類處置。對于不穩(wěn)定的耕地位于河道行洪區(qū)內(nèi)、高頻的洪水淹沒的灘地區(qū)域(可按3年一遇的洪水淹沒區(qū)域考慮)內(nèi)以及水庫征地線高程以下的區(qū)域，應(yīng)有序退出。對于不妨礙行洪泄洪、經(jīng)濟(jì)落后區(qū)域所保留的耕地、園地，嚴(yán)禁擴(kuò)大占地規(guī)模，不得圍堤造田，除水利設(shè)施以外不得建設(shè)妨礙行洪的建、構(gòu)筑物。不得以任何行為圍堤占用湖、河道。

3.5 依法依規(guī)處置涉河違建問題

統(tǒng)籌發(fā)展和安全，嚴(yán)守安全底線，聚焦河湖水域岸線空間范圍內(nèi)違法違規(guī)建筑物、構(gòu)筑物，依法依規(guī)、實(shí)事求是、分類處置，不搞“一刀切”。

4 結(jié)論

水生態(tài)空間的劃定對細(xì)化水生態(tài)功能分區(qū)、明確管控要求和管理對策都有重要意義。通過對河道水生態(tài)空間的劃定，即對河道用地確權(quán)、明確河道用地紅線、提出河道管控措施，利用底線思維來管理和保護(hù)河道，降低人類活動(dòng)對河道的干擾，有序清退違法違規(guī)建設(shè)工程，強(qiáng)化水生態(tài)空間用途管制，合理利用水域空間。同時(shí)，水生態(tài)空間的劃定工作能夠促進(jìn)河道生物多樣性的恢復(fù)、增強(qiáng)河道水源涵養(yǎng)能力、改善河道水環(huán)境質(zhì)量等。本研究不足之處在于未能建立水生態(tài)空間用地信息臺賬，通過建立水生態(tài)空間內(nèi)現(xiàn)狀土地利用臺賬信息，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施策的河道管理措施目的。