復(fù)州河河道演變及采砂管理規(guī)劃影響分析

王 孟

（大連河海水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司,遼寧 大連 116021）

1 引言

河道內(nèi)的砂石資源是有限的,為了使有限的資源得到合理、高效的利用,同時(shí)保障河道防洪安全,必須對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃。泥沙是河床組成的主要物質(zhì)基礎(chǔ),也是經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要原料。河道采砂是采掘河床表層的床沙,而床沙是挾沙水流與河床相互作用的產(chǎn)物。為保持采砂河段河床基本穩(wěn)定,泥沙沖淤處于動(dòng)態(tài)平衡,必須合理規(guī)劃采砂范圍和采砂深度。

2 工程概況

復(fù)州河是大連市第二大河流,發(fā)源于普蘭店市同益鄉(xiāng)老帽山南麓,海拔高程655.8 m。干流全長(zhǎng)129 km（其中,普蘭店區(qū)境內(nèi)河段長(zhǎng)40 km,瓦房店市境內(nèi)河段長(zhǎng)89 km）,總流域面積1647.7 km2,河道平均比降1.33‰。有20 km2以上的一級(jí)支流17 條,二級(jí)支流2 條。復(fù)州河干流上有大型水庫(kù)2 座—東風(fēng)水庫(kù)、松樹(shù)水庫(kù),中型水庫(kù)1 座—七道房水庫(kù)；攔河閘4 座—欒店攔河閘、虎頭村攔河閘、杏樹(shù)園攔河閘和西藍(lán)旗攔河閘；水文監(jiān)測(cè)站2 座—關(guān)家屯（二）水文站、三臺(tái)子防汛特征水位監(jiān)測(cè)斷面。

3 河道演變與泥沙補(bǔ)給分析

河床演變從河流形態(tài)的變化形式來(lái)看,可分為縱向變形和橫向變形。主要是由洪水產(chǎn)生的沖刷、淤積和人類活動(dòng)的影響造成的。其中,局部河床縱向的周期性變形,是由于洪水期和枯水期或豐水年和枯水年對(duì)河道的沖刷、淤積不同引起的。橫向變形是指塌岸、分汊、改道、裁彎等河床平面形狀的變化,是河流橫向輸沙不均衡而引起的。人類生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng),如筑堤、修橋、挖砂等也對(duì)河床縱向、橫向變化產(chǎn)生影響。

3.1 歷史時(shí)期演變

復(fù)州河干流全長(zhǎng)129 km（其中,普蘭店區(qū)境內(nèi)河段長(zhǎng)40 km,瓦房店市境內(nèi)河段長(zhǎng)89 km）,總流域面積1647.7 km2,河道平均比降1.33‰。有20 km2以上的一級(jí)支流17 條,二級(jí)支流2 條。

復(fù)州河屬于山溪性河流,其中山區(qū)丘陵占86%,平原占14%。河流上游河床為卵石,水流湍急；中游河床為粗砂和礫石；下游河床為細(xì)砂,水流較為平穩(wěn)。

由于缺少多年的河道斷面資料,因此,本次規(guī)劃選取規(guī)劃河道不同年份的Google earth 衛(wèi)星圖對(duì)河道演變進(jìn)行定性分析。

圖1 河道平面演變圖

經(jīng)對(duì)比河道歷史衛(wèi)星圖,規(guī)劃內(nèi)河道平面形態(tài)基本沒(méi)有發(fā)生變化,但可以看出人為活動(dòng)（工程建設(shè),盜采河砂、耕地侵占等）對(duì)河道岸線的影響以及河道兩岸的發(fā)展變化。

3.2 近期演變及趨勢(shì)

3.2.1 平面演變

根據(jù)復(fù)州河不同河段的演變特性,可以將復(fù)州河大致分為3 段。

1）松樹(shù)水庫(kù)以上河段

東風(fēng)水庫(kù)以上河段為山區(qū)段,兩岸居民較為分散,河道相對(duì)狹窄,大洪水在兩山之間漫溢,河道演變以自然演變?yōu)橹?。局部段存在彎頂上提下挫或者左右岸擺動(dòng)等,但本段上游部分由于受兩岸山體限制,安波街道和同益鄉(xiāng)等相對(duì)集中居民區(qū)均修建堤防工程,河道整體平面擺動(dòng)范圍不大。

2）東風(fēng)水庫(kù)～松樹(shù)水庫(kù)河段

東風(fēng)水庫(kù)～松樹(shù)水庫(kù)河段基本為山區(qū)段,沿岸村屯較松樹(shù)水庫(kù)以上密集,在沿岸重要村鎮(zhèn)如松樹(shù)鎮(zhèn)、得利寺鎮(zhèn)等河段均有堤防、護(hù)岸或者生物防護(hù)。這些人工節(jié)點(diǎn)的形成,限制了河道自然演變,成為相對(duì)歸順的河道。該段平面擺動(dòng)較小,彎道相對(duì)固定,平面變化不大。

3）東風(fēng)水庫(kù)壩下～入?？诤佣?/p>

東風(fēng)水庫(kù)以下進(jìn)入平原區(qū),該段河道較寬,河道中分叉及淺灘增多。東風(fēng)水庫(kù)以下兩岸基本有連續(xù)堤防,大洪水被限制在兩堤之間,河道演變主要體現(xiàn)在主槽變化上。

決定河床沖淤的主要因素是河流的含砂量和挾砂能力,當(dāng)含砂量大于河段的挾砂能力時(shí),河床將發(fā)生淤積,反之,河床將被沖刷。本次采砂管理規(guī)劃根據(jù)河流流勢(shì)進(jìn)行分析,規(guī)劃段河道中泓線位置基本一致,河槽沖淤擺動(dòng)基本平衡,河勢(shì)比較穩(wěn)定。

山區(qū)河道的穩(wěn)定特性,加上堤防工程的限制、控導(dǎo)工程的約束,復(fù)州河河道在平面形態(tài)上不會(huì)有較大變化。

復(fù)州河干流上建有3 座水庫(kù),加上近年來(lái)對(duì)復(fù)州河河道不斷進(jìn)行綜合治理工程,河道整體不會(huì)發(fā)生河道淤積。河道床質(zhì)多為卵石和卵石夾砂,且卵石排列間隙小,河床表層粗化。在不發(fā)生大洪水的情況下,河道內(nèi)卵石和砂石不會(huì)發(fā)生大量輸移,即不會(huì)發(fā)生明顯的河道沖刷。

復(fù)州河河道采砂河段的上下游河道變化以及局部變化,都將大部分來(lái)自于外界人為因素行為的影響。

3.2.2 橫向演變

復(fù)州河干流從源頭至入?？冢ㄆ叩婪克畮?kù)、松樹(shù)水庫(kù)和東風(fēng)水庫(kù)庫(kù)區(qū)除外）僅有一處關(guān)家屯（二）水文站。

全河道僅有2019 年實(shí)測(cè)大橫斷面資料,同一斷面多年實(shí)測(cè)資料較為匱乏。由于水文站基本位于復(fù)州河防洪重點(diǎn)河段,輔助以目前掌握的橫斷面資料,基本能夠反應(yīng)復(fù)州河重點(diǎn)防洪河段的橫向演變特性。

1999 年和2009 年關(guān)家屯水文站監(jiān)測(cè)河道斷面為U 型河槽,經(jīng)過(guò)10 年的洪水沖刷演變,河道兩側(cè)寬度演變基本無(wú)變化,河道斷面兩側(cè)灘地基本無(wú)變化,主河槽由于沖刷、淤積導(dǎo)致河底高程下降0.1 m～0.68 m。因此,本段河道有洪沖枯淤的特性。

3.3 人類活動(dòng)對(duì)河道的影響分析

2002 年以前,河道內(nèi)無(wú)大規(guī)模集中采砂行為,岸坡相對(duì)穩(wěn)定,岸線變化不大。特別是在1998 年豐水后,進(jìn)入了連續(xù)枯水年,沖淤引起的河床多變化不大。但是從2002 年起,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和建筑市場(chǎng)的興起,人們對(duì)河道內(nèi)豐富的砂卵石資源進(jìn)行了一定程度的無(wú)序開(kāi)發(fā),導(dǎo)致河床下切、河岸倒退,有些地方還形成了采砂坑和棄渣堆,造成河道縱向和橫向的雙向變形。但通過(guò)近些年復(fù)州河不斷的整治管理,情況得到了很大程度上的改善。

3.4 河道泥沙補(bǔ)給分析

規(guī)劃河道的泥沙主要來(lái)源于以下幾個(gè)方面：洪水徑流攜帶的下行陸相泥沙、沿岸支流匯流補(bǔ)給的泥沙。規(guī)劃河段主要泥沙來(lái)源于流域內(nèi)各支流的泥沙匯入,其次為洪水和特大洪水對(duì)上游丘陵區(qū)、平原區(qū)侵蝕、搬運(yùn)。

復(fù)州河河道具有山區(qū)性河流的特點(diǎn),屬暴雨洪水產(chǎn)沙,多年平均降雨量550 mm～700 mm,降水由南向北遞減,降水的時(shí)空分布極不均勻,年內(nèi)降雨高度集中在6 月、7 月、8 月、9 月四個(gè)月份,產(chǎn)沙歷時(shí)基本與暴雨歷時(shí)同。區(qū)域水資源和年徑流量分配不均勻,徑流量主要集中在6 月～11 月,輸砂量同樣主要集中在汛期,輸砂量年際的分配也極不均勻,主要集中在豐水年。

此次規(guī)劃涉及復(fù)州河河道,流域內(nèi)泥沙主要來(lái)源為洪水中挾帶的泥沙。本次設(shè)計(jì)泥沙分析采用輸沙模數(shù)法,輸沙模數(shù)采用關(guān)家屯站多年平均輸沙模數(shù)94.5 t/km2計(jì)算,推懸比采用15%,泥沙容重采用1.3 t/m3,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 規(guī)劃河流多年平均年輸沙量

由于復(fù)州河兩岸有多條支流入?yún)R,集水集沙面積較大,建庫(kù)對(duì)復(fù)州河河道泥沙含量影響程度有限,下游河道仍然具有洪沖枯淤特性,河道內(nèi)的泥沙主要來(lái)源于兩岸支流的匯入,采砂基本為河道補(bǔ)給砂。

4 采砂影響分析

4.1 采砂分區(qū)規(guī)劃

（1）保留區(qū)

本次規(guī)劃保留區(qū)為8 個(gè),保留區(qū)總長(zhǎng)9.462 km,保留區(qū)可開(kāi)采砂石量54.57 萬(wàn)m3。

主要規(guī)定為對(duì)河勢(shì)穩(wěn)定、防洪安全、水生態(tài)與環(huán)境保護(hù)等有可能產(chǎn)生影響的水域以及河勢(shì)正處于變化之中的河段或水域可以劃定為保留區(qū)；在一些管理困難的河段根據(jù)河道保護(hù)及管理要求劃為保留區(qū)；保留區(qū)的劃定應(yīng)盡量體現(xiàn)作為禁采區(qū)和可采區(qū)之間緩沖區(qū)的特點(diǎn),為規(guī)劃期內(nèi)不可預(yù)料的采砂和有彈性的采砂管理留有余地。

（2）禁采區(qū)

本次規(guī)劃共劃定12 處涉河工程禁采區(qū),禁采區(qū)總長(zhǎng)度為105.668 km,主要規(guī)定在涉河工程安全保護(hù)范圍內(nèi)禁采,規(guī)劃段涉河工程包括堤防工程、已建及正在建設(shè)中的跨河橋梁、引水涵、攔河壩等。

（3）可采區(qū)

本次規(guī)劃共劃定5 個(gè)可采區(qū),可采區(qū)總長(zhǎng)度為長(zhǎng)7.800 km,可采區(qū)可開(kāi)采砂石量58.61 萬(wàn)m3。其中瓦房店市復(fù)州城鎮(zhèn)2個(gè)可采區(qū)、瓦房店市太陽(yáng)街道2 個(gè)可采區(qū)、普蘭店區(qū)同益鄉(xiāng)1 個(gè)可采區(qū)?？刹蓞^(qū)基本情況見(jiàn)表2。

表2 規(guī)劃可采區(qū)基本情況表

4.2 采砂管理規(guī)劃影響分析

4.2.1 采砂對(duì)河勢(shì)穩(wěn)定的影響分析

復(fù)州河河道為山區(qū)河流,受天然山體自然節(jié)點(diǎn)的控制,河道較穩(wěn)定,部分河段修建堤防,在平面上人為約束和控制了河道形態(tài),因此采砂對(duì)河道整體平面形態(tài)影響較小。可采區(qū)開(kāi)挖邊坡坡比為1∶5 開(kāi)挖深度不超過(guò)上下游建筑物河底連線的控制高程,不會(huì)造成主槽河道的上下游比降不平衡,采砂時(shí)對(duì)局部河段的拓寬,有可能導(dǎo)致主流橫向變化和河槽斷面形態(tài)的變化。因此采砂對(duì)河勢(shì)穩(wěn)定的影響較小。

4.2.2 采砂對(duì)防洪安全的影響分析

本次規(guī)劃按照相關(guān)法律法規(guī)、行業(yè)規(guī)范及政策文件,在涉河建筑物周圍留足保護(hù)范圍,其中河道整治工程附近區(qū)域,以及對(duì)防洪安全有較大不利影響的區(qū)域,均劃定為禁采區(qū),擬定采區(qū)距離堤防不小于20 m,滿足河道管理部門(mén)對(duì)堤防安全的保護(hù)范圍要求,因此采砂基本不會(huì)對(duì)現(xiàn)有防洪工程安全造成影響。

根據(jù)采砂管理要求,主汛期為禁采期,包括河道水位超過(guò)防洪警戒水位期間、依法禁止的其他時(shí)段,灘地內(nèi)不允許有永久成品料堆放場(chǎng)地,臨時(shí)堆放場(chǎng)地及采砂設(shè)備應(yīng)該在河道管理部門(mén)監(jiān)督下于汛期來(lái)臨前撤離河道,采砂產(chǎn)生深坑需及時(shí)回填和平復(fù)。

規(guī)劃采砂主要開(kāi)采河灘部位的存量砂,采砂降低了河灘面高程,增加了河道的行洪斷面,加大了河道泄洪能力,使岸線更加平順,利于河道行洪,同時(shí)河道面貌得到了改善。

綜上所述,本次河道采砂的實(shí)施,在堅(jiān)決貫徹采砂規(guī)劃及各項(xiàng)管理制度的情況下,對(duì)河道防洪安全無(wú)不利影響。

4.2.3 采砂對(duì)生態(tài)與環(huán)境的影響分析

采砂對(duì)河道內(nèi)及岸邊植物的生長(zhǎng)、生存產(chǎn)生一定影響,采砂作業(yè)過(guò)程中不可避免地排放廢水、廢物,同時(shí)采砂作業(yè)人員由于無(wú)人管理,生活垃圾隨處堆放,可能造成河道水質(zhì)破壞,采砂作業(yè)期間的噪音粉塵可能會(huì)對(duì)沿線較近村莊有影響,較遠(yuǎn)村屯無(wú)影響。因此本次規(guī)劃河段采砂可能會(huì)對(duì)灘地植物、河道水體及較近村莊有影響,故應(yīng)加強(qiáng)開(kāi)采期間的監(jiān)管力度,開(kāi)采結(jié)束后應(yīng)對(duì)岸坡植被等進(jìn)行恢復(fù)。

4.2.4 采砂對(duì)涉河工程正常運(yùn)用的影響分析

本次規(guī)劃河段內(nèi)涉河工程包括兩岸的堤防及險(xiǎn)工護(hù)岸工程、攔河閘壩、穿河輸水管線、跨河橋梁、水庫(kù)、取水口、提水站、防汛特征水位監(jiān)測(cè)斷面及水文觀測(cè)站,這些涉河工程的上下游均依據(jù)現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范及文件劃定了禁采區(qū)域,規(guī)劃可采區(qū)均不在工程保護(hù)范圍內(nèi),涉河工程安全可以得到保證。因此,采砂規(guī)劃不會(huì)對(duì)規(guī)劃河段內(nèi)的涉河工程的正常運(yùn)用造成不利影響。

5 結(jié)論

（1）采砂管理規(guī)劃根據(jù)河流流勢(shì)進(jìn)行分析,規(guī)劃段河道中泓線位置基本一致,河槽沖淤擺動(dòng)基本平衡,河勢(shì)比較穩(wěn)定。由于復(fù)州河兩岸有多條支流匯入,集水集沙面積較大,建庫(kù)對(duì)復(fù)州河河道泥沙含量影響程度有限,下游河道仍然具有洪沖枯淤特性,河道內(nèi)的泥沙主要來(lái)源于兩岸支流的匯入,采砂基本為河道補(bǔ)給砂。

（2）通過(guò)采砂并結(jié)合河道整治,疏浚河道,擴(kuò)挖主河道,使主流平順,提高河道的防洪能力。對(duì)采砂實(shí)施規(guī)劃管理,將有效地避免環(huán)境惡化趨勢(shì)。采砂規(guī)劃對(duì)河勢(shì)穩(wěn)定性、防洪安全、生態(tài)環(huán)境、涉河工程影響較小。