目前中小河流治理已成為我國水利投資建設的重點之一,并已轉入全面實施階段。貴州省 2013—2015 年規劃實施中小河流治理項目 307 個,治理河長 1 038 km,規劃投資36. 98 億元。貴州省大部分治理項目為山區河流,河道兩岸即為階地農田或居民房屋; 具有河道狹窄、河灣多,河道水力坡降大; 汛期洪水陡漲陡落、洪量集中、洪型尖瘦、歷時短等山區河流特點。本文結合貴州省中小河流治理的特點,分析設計及實施中存在的主要問題,并對這些問題進行初步探討。
1 中小河流治理標準
貴州省山高坡陡,城鎮化率較低,城鎮規??傮w偏小,耕地、村寨集鎮沿河流零星分布。中小河流治理洪水標準中,縣城防洪堤多采用 20 年一遇,農田保護 5 年一遇,保護集鎮結合農田保護項目 10 年一遇。設計及實施中發現,對于保護集鎮結合農田保護項目,采用 10 年一遇洪水標準大都存在設計洪水位偏高、設計防洪堤高出河岸兩側原地面較多\\( 大部分高出 1 ~ 2 m\\) 的現象。由此造成防護區內澇嚴重、河岸視覺景觀受限、人水相隔、堤后為居民房屋的工程因視線受阻及征地問題難于實施、工程占地尤其是耕地增加等問題。要確定合理的防洪標準,一方面要認真統計和分析不同頻率、不同量級的洪水對應的淹沒范圍、淹沒對象,根據被保護對象的重要程度、分布高程、范圍以及受淹損失大小選擇適宜的洪水標準,切忌盲目提高洪水標準。對于淹沒損失較小的鄉村防護項目,經論證防洪標準適當降低是合適的。
另一方面,一些河流僅通過修建堤防來防御洪水,這可能是不經濟的。例如,很多河流有條件通過堤庫結合的方式達到設計洪水標準,從而降低工程項目因洪水標準高造成的實施難度,但因大部分河流缺少河流綜合規劃,不能全面掌握整個流域防洪形勢,無法選擇最優方案整治河流。建議各地水行政主管部門盡快組織開展河流規劃工作,提出符合實際的整體實施方案,才可因地制宜,循序漸進,適應多樣性需求,逐步實現綜合治理的目標。經論證洪水標準不能降低的,可結合堤線堤型優化來避免或降低相關問題的影響程度。
2 河流坡降大,治理水面線推求是難點
水面線推求是堤防設計的一項重要基礎工作,關系到工程的防洪效益、建設規模、治理方案與工程投資等,尤其是山區河流,流態比較復雜,采用常規能量方程分段推求方法容易出現成果誤差大、明顯不合理或無解現象。貴州省大部分治理項目為山區河道,河道狹窄、河灣多,河道水力坡降大,部分項目河道比降大于0. 5%,流態已是急流,水面線推求問題比較突出。如貴州黔東南州某中小河流治理項目,其支流匯入河口處治理河段河道平均坡降達 35‰,河道水流為急流,設計水面線計算以匯入干流處水位為控制點,若從下游往上游推,計算水面線明顯偏高; 而若從上游往下游推,設計洪水位比前者低 1. 0 m 左右,且較難處理匯入干流河口水面線銜接問題。
劉曾美等研究表明,緩坡河道宜由下游向上游推求,而陡坡河道則宜由上游向下游推求,坡度愈大,水面線成果誤差愈大,應根據河道坡度嚴格控制計算河段的長度,從而保證水面線成果的精度。推求水面線時,需要已知起始斷面水位作為起推水位,但許多中小河流工程常常缺乏此資料,而且其附近斷面也無水位 ~ 流量關系。對于陡坡河道,起推水深小于臨界水深時的水面線成果最終都趨于正常水深,即只要起推水位是急流狀態下的水位,則向下推求一段距離后水位都會趨向于同一值。山區河流流態一般是急流,當沒有起推水位且起推斷面以上的河道為漸變河段時,通??稍谄鹗紨嗝嬉陨霞訙y幾個斷面用來推求起始斷面水位,一般距離取 0. 6 km 左右即可。
3 堤線布置、堤型選擇
a\\) 堤線布置問題。胡曉靜等對北京“2012·7·21”暴雨洪災調查與影響因素分析中,山區河流洪水致災人為原因: 一是侵占河道,災情主要發生在受束窄的河段,且束窄河段的岸坡損毀數量占總岸坡損毀數量比例較大,損毀程度總體較無束窄河段大; 二是攔水工程及亂采亂棄等人為干擾,導致河道防洪空間不足,流速、流勢等水力條件變化,河道內壅水嚴重等問題,呈現干擾越強烈\\( 如束窄溝道、橫向壩阻斷溝道等\\) ,損毀程度越高的趨勢。山區河道蜿蜒曲折,天然河勢沖淤形成的臺階地、灘地,具有調蓄天然洪水及水生態功能,可使洪水逐漸坦化,洪峰沿程衰減。但在中小河流治理設計中,為追求堤線順直與平順連接,常常大幅度壓縮河道,侵占了治理河道的灘地,尤其在河道轉彎處。如此將造成治理后河道洪水調蓄能力降低,洪水流速變大,洪水傳播速度加快,沖刷嚴重等問題,一旦發生大洪水將使當地和下游遭受更大損失。建議在堤防設計中,不要片面地為了追求堤線順直而侵占了河道,尤其是兩岸具有調蓄洪水的河灘地,應預留河道的調蓄空間,不可過分破壞河道自然形態和河道功能。
b\\) 堤型選擇。筆者參與貴州省內幾個中小河流治理的設計工作,也參與了珠江委對貴州省中小河流的檢查工作,發現堤防堤型相對單一,漿砌石擋墻防洪堤較多。山區河道坡陡流急,洪水匯流快,來勢猛,沖刷能力強,對于塊石料豐富、運距較近、當地降雨量大的項目,傳統的漿砌石堤型具有占地少、施工簡便,投資少等特點,尤其在護腳防沖及保護農田為主的項目中用處廣泛。但檢查中發現部分漿砌石堤施工質量稍差,存在砂漿不飽滿、強度較低及施工不規范等問題,應給予高度重視。在縣城及民族生態園防洪為主的項目中,宜重點考慮滿足生態治理要求與趨勢,增加親水及生態效果的堤型。建議設計工作中按照安全、生態、和諧的理念,結合治理河段地形、地質、河流流勢及對生態要求等情況,選擇適宜的堤型進行技術經濟比較,在可行的情況下,要積極運用和推廣新技術、新材料。為此省級水利部門可建立中小河流治理關鍵技術庫,重點研究合適的生態型堤防及護坡等的關鍵技術。
4 工程投資
a\\) 工程總投資控制問題。按照《全國中小河流治理項目和資金管理辦法》要求,貴州省中小河流治理項目中央補助資金按照規劃投資額的 80%安排,地方配套資金按照省級補助 12%、州\\( 市\\) 級配套 8% 安排,縣級配套永久占地及超規劃部分投資。實施中發現,州配套資金很多沒有落實、縣\\( 市\\) 級配套資金滯后。由于國家資金投入有限,且貴州經濟落后,地方財政不可能在河道治理項口中投入過多資金,因此水利主管部門只能根據上報項目的重要性和緊迫性分批分段且限額設計實施。中小河流項目治理長度及投資已由規劃規定,由于地方資金配套困難,一般要求設計單位嚴格按照規劃投資設計。農田防護項目洪水標準 5 年一遇,投資一般按245 ~328 萬元/km 控制; 鄉鎮防洪標準為10 年一遇,按 340 ~400 萬元/km 控制; 縣城防洪標準為 20 年一遇,按430 ~ 490 萬元 / km 控制\\( km 為綜合治理河長,投資不包含永久占地費用\\) 。通過參與的一些項目,筆者發現,農田防護項目規劃投資基本合適; 鄉鎮防洪項目根據項目實際情況,有的資金緊張,有的存在富余; 而縣城防洪項目多數資金緊張。建議設計人員根據計劃資金的額度,結合河流治理規劃成果,初步判斷可能治理的河段長度、范圍和治理方案,積極與項目業主溝通,取得業主的同意后進一步深入設計,避免返工和重復工作。
b\\) 降低臨時工程費用問題。貴州省河道治理項目多為山區河流,設計防洪堤堤基堤腳多采用漿砌石或混凝土護腳,且堤高不高。因此可簡化施工圍堰設計、采用分段施工、允許圍堰過水等措施降低臨時工程費用,節省的資金可用在限額設計工作中其他永久工程上。
5 中小河流管理問題
a\\) 中小流域治理特別是城鎮河段存在居民建筑、橋涵、生活垃圾等擠占河道現象,致使河道行洪能力降低。永久征地費用需由地方配套,因配套資金困難,有些局部侵占河道的建筑物工程仍沒有設計拆除,有些設計拆除但實施困難,影響工程進度。水利部門對河道管理相對薄弱,工程完工后人為侵占河道現象難以杜絕。建議依據有關法規強化管理,并出臺相關中小河流管護措施,落實日常管護經費。
b\\) 部分項目建設管理不到位。中小流域治理項目均成立了項目法人單位,但其管理人員多為水利局領導和技術人員兼任,由于近年來基層各類水利項目較多,基層水利工作繁忙,存在建設管理及監督不到位情況,不利于治理項目推動。建議流域機構加強技術指導,開展以財務管理為重點的相關培訓,幫助地方解決技術、管理等方面的問題。
c\\) 中小河流洪水預報系統。建立監測、通信及預報系統,是防治洪水災害的一項重要的非工程措施。目前洪水管理措施大多是針對大江大河及其中下游平原洪泛區的,針對山區小流域洪水管理的研究還比較少。山區小流域洪水具有與江河洪水顯著不同的特性,其產流快,匯流時間短,洪水落差大,陡漲陡落,同時存在基礎觀測資料少、缺乏相關技術支撐,工程措施實施困難,防洪組織體系不健全等不足,因此在洪水風險分析、監測預報等技術方面也存在顯著不同。
因此,加強山區小流域洪水預報及相關技術研究,包括研究中小河流河道洪水形成及傳播特性、建立適應于中小河流特點的洪水預報系統、提高洪水預報精度及流域防洪減災工作決策的科學性和預見性等,對于提高山區中小河流小流域洪水風險管理水平具有十分重要的現實意義。
6 結語
隨著中小河流治理大規模實施和全面推進,各項工作也將出現新的階段性特征,需要我們高度重視、健全機制、科學治理,準確把握中小河流治理的實施要求,為扎實推進中小河流治理提供強有力的技術支撐。結合貴州省中小河流治理的特點,分析探討了在設計及建設管理中存在的洪水標準、山區河流水面線推求、堤線布置、堤型選擇、工程投資及管理方面等存在的問題,提出了注重洪水標準的比選,開展山區河流水面線推求研究,考慮河道調蓄洪水作用,注重堤線布置,不侵占河道行洪空間,結合生態、投資、占地等方面優選堤型,加強中小河流建后管理,研究中小河流洪水預報系統的研究等建議,望對開展中小河流治理相關工作提供幫助。
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