陳文思
(廣東省水利廳政務中心 廣州市 510635)
任啟偉
(廣東省水利水電技術中心 廣州市 510635)
根據《國務院關于切實加強中小河流治理和山洪地質災害防治的若干意見》、水利部和財政部制定的《中小河流治理工程初步設計指導意見》以及水利部《關于進一步提高中小河流治理勘察設計工作質量的意見》的要求,結合近幾年中小河流治理實踐經驗,對中小河流治理的幾個相關問題進行思考,供有關水利技術人員在即將開展的“十三五”中小河流治理工作參考。
河道具有泄洪排澇、供水灌溉、輸水排沙、交通航運、景觀休閑、水量調蓄、水質保護、漁業水產及生態等綜合功能。中小河流是指流域面積在(200~3 000)km2的河流,其主要特點是分布地域廣,水文氣象、工程地質條件相差較大,流域內主要為中小城鎮及農村,目前存在的主要問題是河道淤積嚴重,河岸無堤或防洪標準偏低。參考國內外河流治理的最新動向,中小河流治理的最根本要求是以人為本,減輕或避免水災對人類及其生產活動造成損失。在滿足這一基本要求的前提下,中小河流治理的另一重要目標就是保護河流的自然形態,促使河流景觀與人類、生物和周圍環境的和諧,維護人類與河流自然生態的協同性,實現人與自然和諧相處。
但是在以往的中小河流治理工作中,片面強調經濟發展的需要,再加上治理理念滯后等原因,造成了目前中小河流存在淤積嚴重、防洪能力不足、水質污染嚴重、河道形態改變、河網水面積不斷縮小等一系列問題。
在人與自然和諧相處理念日益深入人心的今天,中小河流治理應遵循“人與自然和諧,河流回歸自然”的理念,依據“安全、生態、可持續”的原則,遵循自然規律,保持河道自然形態,注重河勢演變分析,對河道進行裁彎取直應慎重,盡量避免渠化天然河道、硬化岸坡及河底,在確保現有河道前提下,根據實際情況適當拓寬河道。河流平面形態盡量維護河道天然蜿蜒形態,堤線、河岸線要盡量沿現狀河岸線布置;河道斷面盡量體現形態的多樣性,保護河道原有淺灘、深槽和植物群落。治理方案設計應根據治理工程的任務和河流特點,充分考慮河流凸、凹岸河勢,將自然、生態的河道治理理念落實在工程設計方案中。
統籌考慮生態環境保護的要求。重點考慮生態環境影響的生態型護坡技術和河道景觀技術,治理措施應適應水生態和水環境的相互制約、相輔相成的關系,因地制宜選用治理技術。工程平面布置及護岸形式上考慮固有的生物環境,保持水邊作為生物生息的空間。堤防工程的設計應體現生態原則,注意與天然岸坡的協調,滿足親水、美觀的功能。在確保防洪除澇安全的基礎上,努力創造出豐富的自然形態和水邊生境。護坡植物應盡量選用本土物種,引入外來品種須進行充分論證。
積極采用安全、經濟的新技術、新工藝和新材料。在滿足防洪安全的前提下,建筑材料應優先采用天然材料、生態復合材料,盡可能就地取材。應優先采用質量符合要求的河道清挖土石料,減少棄渣。
河道治理應考慮景觀和水文化建設需求,注重河道自然景觀的恢復,體現當地人文特色。
注意收集與治理河流有關的流域綜合規劃、區域規劃,及縣(市)、鄉(鎮)社會經濟發展規劃,并對相關規劃成果進行分析。治理方案應當與國民經濟和社會發展規劃、城市總體規劃和環境保護規劃等相銜接,結合當地經濟社會發展實際,統籌處理好項目治理與城鎮發展、河流生態保護、水資源開發利用的關系。
重視對治理河道歷史洪水災害的調查分析。說明擬治理河道歷年來的洪災情況、損失情況,以及災害發生的主要原因。調查分析防洪工程現狀及存在的問題,說明防洪工程歷次出險搶險修復情況、工程現狀情況、堤防管理現狀,以及治理河流存在的問題分析。
多渠道收集河道地形圖、縱橫斷面圖等河道平面和縱面變化的圖件和評價資料,緩解中小河流普遍存在的基礎資料匱乏問題。
需對設計洪水成果進行合理性分析。重視通過歷史洪水洪痕調查、收集以往歷史洪水調查資料等,對計算成果進行復核。應與工程干支流、上下游近年已建或已經審批工程的設計成果銜接。
重視河道斷面的測量,參照《河道整治設計規范》(GB 50707-2011) 的規定做好河道斷面測量,應滿足河道水力計算的精度要求。對沖淤變化較大的河流,應采用最新地形圖和縱橫斷面測量資料,開展必要的測量工作,重視水下地形測量。
水面線計算一般可采用一維河道恒定流方法推算,明確采用的參數和成果,計算下邊界應向工程河段下游延伸一定距離,并合理確定起推斷面水位-流量關系。計算時應考慮干支流洪水遭遇情況、潮汐影響、跨河建筑物的壅水影響等。提出現狀河道水面線和工程建成后河道水面線成果。
根據相關規劃和澇區自然地理條件、經濟社會情況合理確定排澇原則和標準,劃分排澇分區,進行排澇水文水利計算。小型穿堤涵閘宜按排峰考慮。
地質勘察工作需由具有水利水電工程地質勘察經驗的單位承擔,勘察成果應滿足《中小型水利水電工程地質勘察規范》(SL 55-2005)、《堤防工程地質勘察規程》(SL 188-2005)等有關規程規范和設計要求。結合不同區域河流工程地質條件的差異和治理工程實際,開展工程地質勘察工作,鉆孔、探坑數量及測試項目數量應滿足相關規范要求。堤防工程和河道應根據不同工程地質單元劃分,進行堤基、岸坡及重要穿堤建筑物的工程地質條件評價,提出滿足設計要求的巖土物理力學指標,并重視水力沖刷問題,提出抗沖指標。對于可能發生流土和管涌等不良地質問題的堤段地基應提出其范圍、安全性評價及處理措施建議。
對地震動參數大于等于0.10 g 且可能存在可液化土層或軟土震陷土層的工程地基,應根據實際地質條件評價其安全影響并提出處理措施的建議。
堤防工程填筑料一般按就地取材原則考慮,應按規范規定對天然建筑材料進行勘察并作出具體評價。設計應提出堤身填筑料的設計指標要求,若利用河道清淤土料和就地開挖土料填筑堤防,應針對性地進行分析論證,清基土料可用于表層種植土,不得用于填筑堤防。
治理標準應依據 《防洪標準》(GB 50201-94),結合河道洪澇災害特點和防護區經濟社會發展需求,根據保護的對象和范圍,統籌考慮本河流治理對下游的防洪影響,與流域區域防洪標準相協調,合理確定防洪、除澇標準。同一條河流可根據不同區域的保護對象分區分段確定防洪標準。對于山區河流,保護農田區的河段治理宜以岸坡防沖、疏通和穩定河槽為主要目的,允許洪水在農作物耐受時間內淹浸農田。排澇設施的設計應注意與治理區域內城鎮排澇規劃相銜接,并適當保留排澇標準裕度。
在規劃的基礎上,根據治理目標、工程任務和建設標準,統籌考慮干支流、上下游和左右岸的關系,合理確定河道治理范圍。對規劃階段不明確或需要完善的應進行必要的補充和論證。優先治理人口集中、洪水威脅大、洪澇災害易發、保護對象重要、治理成效突出的河段。
合理確定治理河段的治導線,留足行洪斷面。盡量保持河道的自然形態,嚴禁縮窄河道和行洪斷面,對于河道卡口段宜進行論證確定治理方案。
通過技術經濟比選,合理確定工程規模。工程建設內容要與現狀問題對應,做到因害設防、因地制宜。設計中應明確工程規模和建設內容,如河道規模、堰壩規模、排水涵閘規模,及治理河道長度,工程新建、加固堤防長度,護岸長度,河道疏浚和清淤范圍,排水涵閘數量等。
總體方案設計應堅持治水與造景、與人居相結合,與地區經濟建設相結合。河流治理方案應尊重自然規律,充分考慮河流生態保護要求,統籌上下游、左右岸,宜彎則彎、宜寬則寬、宜灘則灘,盡量維持河道自然形態,杜絕以治理為名圍墾侵占河道,縮小行洪斷面。應對河道清淤疏浚、護岸護坡、堤防加固擴建等河道整治方案進行技術經濟比選。根據河道凹凸岸的沖淤特點,重點做好局部險段防護措施,結合重點防洪區域進行堤防加固擴建。河道堤岸防護應盡可能采取生物措施,采用有利于保護河流生態的護岸形式,避免硬化岸坡、渠化河道,在滿足行洪安全前提下,河岸及灘地的植被應盡量予以保留。
不同區域的中小河流有著不同特點,應因地制宜選擇治理措施。山區河道治理以防沖護岸措施為主,盡可能少采用建設堤防方案;平原區宜以堤防建設為主,并做好排澇設計。
對標準偏低的堤段采取防滲、加高、加寬等加固措施,重點考慮險工段,避免過度加固,除拆遷量較大的城鎮段,堤身應盡量避免采用防洪墻型式。行洪斷面宜采用梯形或梯形復式斷面,因地制宜地適當設置親水平臺等設施。應嚴格按照《堤防工程設計規范》(GB 50286-2013)要求進行堤防設計,明確提出設計指標,包括堤防填筑土料要求、填筑壓實指標等。對加高培厚堤身的設計方案,應考慮培厚土料滲透特性與原填筑土料相適應協調,通過計算分析合理設計,避免對滲流安全產生不利影響。
護岸型式宜優先選用坡式護岸,在保證河岸具有一定抗沖刷能力的前提下,盡量考慮保留原有岸坡或采用生態型護坡。有抗沖刷要求的河堤可采用格賓、無砂混凝土、埋石混凝土、土工合成材料等護坡、護腳型式,在常遇洪水位以上優先采用植物護坡。護岸工程不宜采用漿砌石。
對淤積嚴重或行洪能力不滿足規劃要求的河道,經比選后采取河道清淤疏浚等措施,以恢復或提高河道行洪、排水能力。清淤疏浚中應注意分析河道演變趨勢,不宜改變整治河段的河道比降。對于河道內違法傾倒棄渣、垃圾形成的阻水物,應本著“誰設障、誰清理”的原則進行處理,不列入項目治理中。
重視涵閘等穿堤建筑物設計,嚴格執行相關規程規范,進行建筑物結構抗傾、抗滑、沉降、整體穩定及基礎應力等計算,注重地基穩定和接觸滲透等問題,軟弱地基應采取處理措施,做好管(洞)周、閘底及側向防滲設計,并重視消能設計。注重各類建筑物擋土墻的穩定問題,擋土墻基礎埋深應滿足抗沖刷要求。
設計方案應結合當地實際情況采用適宜可行的水土保持措施,尤其是土料場、棄渣場等易造成水土流失的設施應在前期進行詳細勘察,場址的選擇應符合國土等部門的法律法規,亦應考慮施工的便利可行性,并全面考慮土石方平衡,盡量綜合利用,減少棄渣。
鑒于近幾年才大規模開展中小河流治理工作,針對中小河流的科研工作尚少,對中小河流的特性了解不多,迫切需要我們在借鑒國內外以往經驗教訓的基礎上,加強科學研究,對中小河流治理做大量的調查研究工作,分析總結不同地區、不同河段、不同功能河道的特殊性和普遍性,按新時期水利現代化的新要求,從長遠出發,探討經濟、合理、有利于防洪排澇、改善水環境及其他功能的新型河道治理技術,探索中小河流治理新模式,為中小河流治理保護和社會經濟發展提供強有力的支撐。