無堤防河道管理范圍劃界技術(shù)及分析

羅姍姍，龍章發(fā)，劉慧婷

(1.中國電建集團貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081;2.貴州新中水工程公司，貴州 貴陽 550081)

河道劃界工程任務(wù)包括管理范圍劃界、帶狀地形圖測繪、河道大斷面測繪及水文計算、界樁(牌)和公告牌埋設(shè)安裝、河道信息化與數(shù)據(jù)庫建設(shè)、岸線管理與利用規(guī)劃以及相應(yīng)的服務(wù)工作。劃界工作中應(yīng)堅持科學(xué)合理、保護優(yōu)先、統(tǒng)籌兼顧、突出重點、因地制宜、分級管理的原則。河道管理范圍劃界通過對流域內(nèi)水文資料搜集及整理，劃界河段水文計算；提出劃界河段河道管理范圍線，進行界樁牌及公告牌布設(shè)制作，在岸線利用現(xiàn)狀分析和河道演變分析基礎(chǔ)上，劃分岸線控制線和岸線功能區(qū)，為岸線利用管理提供指導(dǎo)要求。

1 劃界技術(shù)流程分析

1.1 河道現(xiàn)狀調(diào)查及基本資料收集與分析

進行河道基礎(chǔ)控制測量，布設(shè)基本高程控制網(wǎng)、基本平面控制網(wǎng)兩網(wǎng)合一，共用控制點，采用GNSS靜態(tài)相對定位測量方法進行控制測量。采用內(nèi)外業(yè)一體化全野外數(shù)字測圖作業(yè)方式完成河道沿岸1∶2000帶狀地形圖、河道非庫區(qū)天然河道大斷面以及地形圖的測繪工作。收集河道所在流域及鄰近區(qū)域水文資料、流域規(guī)劃報告、水資源開發(fā)利用規(guī)劃報告，社會經(jīng)濟發(fā)展報告、涉河建設(shè)項目包括攔水壩、水電站、橋梁、管道、排污口、泵站、碼頭、房屋、堤防、護岸等基本情況。

1.2 水文分析計算

首先布設(shè)河段典型控制斷面，根據(jù)天然河道洪水及洪水位計算的需要而設(shè)置，使得控制斷面間按河段長度內(nèi)插流量能達到設(shè)計精度要求，其次通過對收集的流域水文資料整編及分析暴雨洪水特性基礎(chǔ)上，計算水文參證站特征參數(shù)，對無分析成果的河段分別采用暴雨洪水法、水文比擬法推求各典型斷面設(shè)計洪水，并結(jié)合歷史洪水調(diào)查、地區(qū)等值線圖綜合分析取值，驗證設(shè)計洪水成果合理性；采用曼寧公式推求各典型斷面水位流量關(guān)系曲線；推求天然河道水面線計算以控制斷面作為水面線起點，向上游推求水面線。按伯努利方程，考慮沿程水頭損失、局部水頭損失以及流速水頭損失進行計算。

1.3 河道管理范圍線推算

根據(jù)相關(guān)法律法規(guī)、規(guī)范及《貴州省河道管理范圍劃界技術(shù)標(biāo)準》，擬定不同河道斷面防洪標(biāo)準，擬定河道管理范圍線劃定標(biāo)準，結(jié)合各大斷面設(shè)計洪水位及河道左右岸建筑物的實際情況，推算了河道各斷面左右岸的管理范圍線。在河道管理帶狀地形圖上用紅色實線繪制河道管理線，并標(biāo)示出管理線樁(牌)設(shè)置點編號及對應(yīng)坐標(biāo)、高程和里程。

2 劃界技術(shù)流程分析

2.1 資料收集與分析

本次劃界河道為清水江一級支流，河道中下游段設(shè)有水文站和，水文站與劃界河道流域內(nèi)氣象條件和下墊面條件基本一致，且自建站至今，流域內(nèi)未興建較大的水利水電項目，也無與外流域水量交換情況。在進行周邊水庫設(shè)計時候，對水文站資料已經(jīng)進行過評審確認批復(fù)，測站均有自建站到觀測至今的資料，資料系列較長，具有較好的一致性、可行性，因此可作為本工程的設(shè)計參證站。通過統(tǒng)計水文站逐年洪峰流量資料系列和歷史洪水調(diào)查分析，并以P-Ш型理論曲線適線，成果見表1。

表1 水文站設(shè)計洪水成果表

2.2 劃界測繪

2.2.1斷面任務(wù)及要求

劃界河段控制測量應(yīng)包括基本控制測量、圖根控制測量；帶狀地形圖測繪應(yīng)以1∶2000、1∶5000帶狀數(shù)字地形圖測繪；劃界河段河道斷面測繪應(yīng)以選定河段典型斷面橫斷面以及橫斷面為中心上、下游各300m的縱斷面。測量高程控制采用1985國家高程基準，平面控制采用國家2000坐標(biāo)系。縱橫斷面測量時，間距應(yīng)滿足洪水分析計算要求，橫斷面測量高度應(yīng)超過歷史洪水調(diào)查洪痕點高度，能準確反應(yīng)河底深泓點高程變化情況。

2.2.2大斷面測繪及典型斷面選取

為推求天然河道沿程設(shè)計洪水位，選擇大斷面測繪時需考慮幾方面因素：①根據(jù)河段水面調(diào)查洪水比降坡度變化選取斷面，盡可能使分段的水面坡度接近一致，斷面大小形狀無劇烈變化；②在河道彎曲處選取斷面，以求在各分段內(nèi)的斷面具有相似的或漸變的形態(tài)過渡；③當(dāng)河流有分支或匯合等流量突變處，均在分支或匯合口的上、下游選取斷面；④在河道上設(shè)有橋梁建筑物處，均上下游設(shè)置斷面，并通過橋梁壅水計算公式計算壅水；同時對河道內(nèi)淺灘或是突擴等存在死水區(qū)域的河段，在選擇斷面和剖取量算時，根據(jù)實際的過水形態(tài)，合理劃定行水范圍。

控制斷面布設(shè)原則為：①每個集鎮(zhèn)至少布設(shè)1個斷面；②較大支流匯入口下布設(shè)1個斷面；③重點河段加密，④各水庫相應(yīng)河段以各水庫壩址為控制斷面。

2.3 水文分析計算

2.3.1洪水標(biāo)準

擬定規(guī)劃范圍內(nèi)天然河道管理范圍線的防洪標(biāo)準為：主城區(qū)河道為20年一遇防洪標(biāo)準，集鎮(zhèn)段河道為10年一遇防洪標(biāo)準，其他部分河道為5年一遇防洪標(biāo)準。根據(jù)臨水控制線確定原則，在沒有確定河道中水治導(dǎo)線的河段，采用2年一遇洪水位與岸邊的結(jié)合交界線作為臨水控制線。

2.3.2典型斷面洪水計算

根據(jù)典型斷面布設(shè)原則，統(tǒng)計各控制斷面流域特征參數(shù)(集水面積、河長、坡降等)，通過水文比擬法按下列公式進行比擬計算洪峰流量見表2。

(1)

2.3.3水位流量關(guān)系曲線計算

選擇河道順直，上下游無阻水建筑物，斷面規(guī)則的橫斷面作為控制斷面。采用曼寧公式進行推算，各控制斷面水力要素據(jù)測量專業(yè)提供的實測相應(yīng)大斷面資料成果計算而得，河道糙率根據(jù)河道查勘及以往工程各方面情況，結(jié)合實測水位流量關(guān)系、大斷面、比降資料進行推算，本次天糙率取值范圍控制在0.045至0.055之間，河段中存在攔水壩等涉河建筑物的河段，均根據(jù)實際情況對糙率進行調(diào)整取值。根據(jù)以上綜合分析及計算出的各斷面水力要素，洪、枯水水面比降及河道糙率等，逐個推算起始斷面及中間控制斷面的天然水位流量關(guān)系曲線。

2.3.4設(shè)計洪水位計算

天然河道水面線計算以控制斷面作為水面線起點，向上游推求水面線。按伯努利方程，考慮沿程水頭損失、局部水頭損失以及流速水頭損失進行計算。河道道糙率n參照《水利計算手冊》(第二版)中天然河道糙率表，結(jié)合流域內(nèi)各水文站的實測成果及現(xiàn)場踏勘情況綜合確定，河段中存在攔水壩等涉河建筑物的河段，均根據(jù)實際情況對糙率進行調(diào)整取值。根據(jù)伯努利方程計算，橋梁斷面采用曼寧公式復(fù)核，各斷面水面線計算成果見表2。

2.4 確定管理范圍線

本次劃界河段干流除流經(jīng)一個集鎮(zhèn)河段外，河道兩岸均為零星耕地，根據(jù)GB 50201—2014《防洪標(biāo)準》要求，防洪標(biāo)準取5年一遇。按此標(biāo)準計算的設(shè)計洪水位與岸邊的結(jié)合交界線作為管理范圍線。根據(jù)擬定各斷面的管理范圍線成果，在河道管理帶狀地形圖上用紅色實線繪制管理線，用黑色點劃線繪制河心線，線寬均為0.6mm。根據(jù)管理范圍線成果，標(biāo)出管理線界樁(牌)、公告牌設(shè)計成果。

表2 河道各典型斷面水文分析計算成果

3 結(jié)語

河道管理范圍的劃定是河道執(zhí)法和管理的前提條件，是河道行洪和堤防安全的保障，是規(guī)劃河道開發(fā)紅線、實現(xiàn)人與自然和諧相處的重要保障。河道劃界工作的意義有以下幾方面：

(1)在河道岸線邊上設(shè)置了線樁和公示牌，有利于宣傳河道法規(guī)知識，減少涉河建筑物的違規(guī)建設(shè)。

(2)明確河道管理范圍，確認所屬權(quán)限，減少水事糾紛。

(3)河道劃界后將有效地遏制非法涉河建筑物的產(chǎn)生，為河道管理帶來一系列便利。

(4)便于管理日益增多的非水利行業(yè)涉河建設(shè)項目，將促進河道管理水平的提高，保證城鄉(xiāng)防洪安全。對于貴州省典型的山區(qū)河道劃界可按照本文的技術(shù)流程，設(shè)定洪水標(biāo)準計算相應(yīng)設(shè)計洪水位進行管理線劃界。為河流劃界確權(quán)提供一種計算參考，但是按照設(shè)計洪水位計算成果對平原區(qū)河道劃界會導(dǎo)致管理范圍偏大與實際管理不符。