莊河市桂云花鄉頭道嶺小流域河道治理技術研究

姚順秋

(莊河市水利建筑勘測設計院，遼寧 大連 116400)

歷年來，莊河市比較重視城鎮防洪堤防和河道治理工程的建設，如早期建設的河道土地平整、裁彎取值和綠水青山工程等，尤其是中小河流治理工程取得了非常顯著的綜合效益。2018年，莊河市建設實施的桂云花鄉頭道嶺小流域河道治理工程，在方案設計時轉變以往的治河理念，堅持以生態修復為核心，以景美、水清、河暢為目標，并強調生態河道設計[1]。通過實施綜合治理，可以提高區域內農業勞動生產率、資源利用率與土地產出率，增強耕地蓄水保土能力和防災減災能力，創造良好的農業經濟發展條件和改善小流域生態環境。

1 小流域河道現狀

1.1 小流域河道特點

目前，小流域河道存在生態功能豐富、污染源復雜以及形態結構多樣等典型特征，具體如下:

1)生態功能豐富。河道是維持生態系統與自然環境平衡的重要載體，一般具有防洪減災、農田灌溉和城鄉供水等多種功能，可為區域經濟發展與居民生活提供基礎保障。縱橫交錯的河網水系為居民提供不可或缺的水資源、濕地環境與休閑娛樂場所，也是降解稀釋污染物及防洪排澇的主要途徑[2]。由于缺乏有效的河道保護且土地資源較少，填河造地、埋河修路、擠占河道溝塘、與水掙地等現象普遍存在，為推動城鎮化發展建設用地不斷擴大，水域面積持續減少、河道逐漸萎縮及其防洪功能明顯下降。

2)污染源復雜。隨著經濟的發展和鄉鎮企業的不斷增多，工業廢水、生活垃圾、居民廢棄物、面源污染、水產與畜牧養殖等逐漸成為河流主要污染物。例如，在雨水徑流和農田灌溉作用下，過量施用的農藥微粉顆粒或霧滴、施藥器械清洗用水等流入河道，農藥、化肥在明顯提升作物產量和土壤肥力的同時，對水環境造成污染；農村牲畜糞便污水未經妥善處理直接排入河道，對河流產生污染，此外，污水灌溉也會在一定程度上影響河流水環境[3-4]。

3)形態結構多樣。按照不同的地理特征可將小流域河道分為山區型、平原型兩類，其中水流急、坡降大、走勢陡屬于山區型河流的主要特征，河道被長期的沖刷侵蝕出現大面積裸露的石堆或基巖，部分河段沒有堤岸或堤岸殘缺不全；平原型河道存在坡降小、水面寬、水流慢等特點，河道淤積現象普遍存在，加之捕魚打撈、河道凍融等作用嚴重破壞了河流的生態結構，許多河段出現不同程度的河岸坍塌。一般地，人類活動對小流域河道的干擾較小，其自然形態較少且生態建設優勢明顯，但河流管理與河岸保護比較滯后，河道多樣性結構較為普遍。

1.2 現狀分析

小流域河道現狀基本未設防，其可能產生的損失相對較小，但存在的問題與嚴格居民切身利益直接相關。通過調查與分析莊河市小流域河道現狀，從農田防淹防沖、河岸穩定性、防洪標準、水土保持、水體污染和河流管理等方面探討現存的問題。

1.2.1 農田防沖防淹問題

河水暴漲暴落是小流域河道的典型特征，汛期降雨多、雨量集中且雨強大，上游河水順山勢而下對農田和林地產生極大的危害。洪水沖走農作物的同時還會攜帶大量的泥沙，由此進一步增大水流的沖刷力，下游河道周邊農作物長期受淹且排水難度大。此外，流域內坡耕地所占比例大，加之上游缺乏完善的林草防護體系，坡面輸沙產流量較高，在暴雨條件下坡水經溝道匯流，來勢迅猛，對河流兩岸的農田造成沖擊破壞，生態災害的發生頻次及其危害后果逐年加劇。

1.2.2 河岸穩定性差

大多數小流域河道都存在不同程度的崩塌、滑坡現象，且未經過有效的整治，河岸崩塌造成的土壤侵蝕和土地退化等問題日趨突出。河道兩岸大部分為自然狀態，只有極少段穿越村莊的河道有人為襯砌護岸和種植樹木護岸，長期以來由于資金投入不足、無人管理等，大部分河段處于未整治狀態，河岸常年崩塌使得沿河耕地面積持續減少和河道被侵占現象廣泛存在。結合野外調查相關資料，河岸防護比較常見的模式有自然山體護岸與天然植物固岸，這種護岸類型存在河床底部易掏空、抗沖刷能力差等特點，天然植物能夠發揮較好的護坡固岸作用，但大多數雜亂無章且減少過水斷面，減少水流速度不利于行洪排澇。

1.2.3 防洪標準低

現狀小流域河道大多無設防，即使建設有堤防也未形成完善的防洪體系，普遍存在河堤不連續、堤壩質量差、防洪標準低等問題。小流域洪水存在洪峰流量大、突發性強、發生頻率高、漲勢猛、預報預防難度大等特征，水災淹沒范圍較小，災情較分散且歷史短，淹水歷時一般為1-3d，普遍存在“小雨小災、大雨大災”的現象。此外，隨意傾倒垃圾、建筑物侵占河道、部分河流淤積和人類采砂活動等，進一步降低了河流的防洪能力和洪澇災害發生頻率。依據歷史統計資料，2011年莊河市發生的某場次洪水造成多人被圍困，洪水使得大量耕地絕收，淹沒區內一片汪洋，連綿堤內所有河流幾乎都曾被洪水淹沒。此外，由于河流調蓄能力差，無法保障旱季農田灌溉用水，尤其是秋收與雙搶季缺水現象普遍存在。小流域河道調節水資源能力弱，從而產生較大的洪澇災害損失。

1.2.4 水土保持問題

由于河道上游段地勢高、水流急、坡降陡，下游段坡度緩、流速小、河道滿，從而出現上游河道水力沖刷侵蝕而下游段泥土淤積的現象。隨著河流防洪減災、調蓄洪水功能的不斷下降，河流導流泄洪、行洪、滯洪和引水灌溉作用逐漸減弱，對沿河居民生活及社會經濟發展產生潛在威脅[5]。此外，受山高坡陡、土質疏松、土層較薄、林草覆蓋率等條件限制，價值陡坡耕作、毀林開荒和濫砍亂伐等不合理人為活動，使得沿河周邊土壤侵蝕問題突出，加之水電開發、采石取土、城鎮建設等活動對地表植被的破壞，裸露的巖石為水土流失創造了客觀條件，對生態環境產生更加明顯的破壞。

1.2.5 水質污染嚴重

實踐表明，小流域河道污染來源以生產和生活污染為主，未經處理的居民生活污水被直接排入河流，尤其是未經標準化處理的一些牲畜養殖業將禽畜糞便排入河道，對河流水體環境產生嚴重的污染。另外，人工渠化治理和河道過度開發等阻斷了水陸系統之間的交流與聯系，水環境惡化、水底淤泥質增多、水體含氧量下降、水生物種及濕地面積持續減少等問題突出，水生物種與兩棲動物生活空間被壓縮，普遍存在生物棲息地被分割、孤立的現象，亟待改善水體環境、修復濱河濕地生態功能。

1.2.6 河道管理滯后

一直以來，小流域河道是水利工程管理的重點對象，由于管護經費不足、管理人員少及小流域河道線長面廣，河道管理長期處于滯后狀態。此外，河道管理體系缺乏、管理成效低以及各級管理部門重視程度不夠等，這也是形成無人管理局面的客觀因素，河道管理不到位進一步加劇了水資源的無序利用和水環境污染問題。部分河道因濫采濫挖等行為經常發生一些不安全事件，這加劇了水生態功能的退化，尤其是砂石資源豐富的河段經常發生偷采砂的現象，由于未及時撫平沙坑而發生溺水事件的現象頻繁出現[6]。總體上，小流域河道長期存在管理薄弱、維修養護缺失和防護整治不到位等問題。

2 河道治理技術措施

小流域河道治理以協調好生態保護與防洪安全之間的矛盾關系為主要目標，在提升岸坡抗沖防洪能力的基礎上，創造良好的生境條件及滿足自然生態需求，保持河流原有的地貌形態和水文特征。因此，防沖和清淤是最為常見的工程措施，其中防沖的工程措施主要有水環境建設、環境美化、生態修復、建設攔河壩和護岸等，而河道清淤有局部拓寬河道、清障等。

2.1 河道清淤

河道局部拓寬和清淤的技術含量不高，看起來也比較容易實施，但實際工程中存在較大難度。工程設計人員不能只在圖上設計，一定要深入現場防止出現清理掉河床巖石的情況，為保證房屋和橋梁安全不得對其地基周圍清淤[7]。在建設資金有限且遇橋梁阻水的情況下，為滿足沿河居民迫切需求不得作為違章建筑拆除，對此可以采取加高防洪堤允許橋面過水的方案。另外，應順勢而為解決河道局部拓寬問題，要盡量尊重歷史保持山區河道自然寬度與走向，一般情況下不宜采取裁彎取直措施。由于未能處理好效能問題導致裁彎取直工程失敗的案例較多，其中修建攔河壩為解決效能問題的有效方法，攔河壩的修建成本較高，并且有的具有較大的灘地，在深弘區修建提防需要增加地基處理措施；有的需要擴大河段彎道半徑，水流較急且會遇到征地拆遷等問題。

總體而言，應堅持實事求是、因地制宜的原則實施河道清淤，充分考慮沿河居民意見保證設計方案達到最優。

2.2 護岸工程

2.2.1 護岸結構形式

小流域河道治理中護岸工程發揮著重要作用，合理選擇施工材料及科學設計安全環保的結構形式屬于解決問題的關鍵。通過充分論證各種護岸類型的適用范圍[8-9]，結合小流域實際情況選擇最佳的護岸形式，不同護岸類型的特點如表1所示。

表1 小流域河道治理護岸工程

2.2.2 護岸地基處理

結合工程地質勘探資料準確揭示護岸地基，總體上山區河道有巖石、砂卵石、土質等類別，其抗沖性能差無法滿足規范要求，但承載力可以達到標準要求。軟土地基為大部分小流域河道岸坡的常見類型，其抗沖刷能力和承載力差無法滿足要求，一般用于基礎埋深淺、水流速度慢且坡降小的河道[10]。

采用適宜的處理技術提升抗沖刷能力差的山區河道地基承載力，考慮水流速度利用沖刷公式合理確定沖刷深度。該方法比較適用于埋入沖刷線以下的基礎，并且能夠達到承載要求，而對于沖刷線較深的輕不再適用，對此還要實施護腳措施。目前，工程中最為有效的護腳方法有賓格石籠鎮壓、土工布鋪設等。這些方法不僅可以保護地基，而且可以營造良好的水生物棲息環境，具有抗沖刷能力強、地基變形適應性好等特點。

此外，修建攔河壩也是穩定河床和保護堤腳的有效方法，但其工程成本較高。實踐工程中修建攔河壩的案例較多，如福州市日溪鄉汶石溪治理工程修建了多座攔河壩，采用零坡降治理措施有效解決了河流沖淤問題。河床襯砌措施比較適用于寬度較小的河道，通過修建跌水效能或消力井提升抗沖刷能力。總體上，一定要充分比較因地制宜的選擇合適的方案。

2.3 生態修復技術

河道生態修復應遵循景觀、生態、自然的原則，在設計方案中納入景觀美學的概念，合理規劃河岸帶寬度與自然景觀設計，實現水質凈化、景觀美化、生態修復、防洪治理的協調統一，營造周邊環境與河道景觀有機相融、人水和諧相處的生態空間，最大程度的滿足居民親水和河岸休閑娛樂的要求。通過實施一系列的治理措施實現河流水系統的自然修復，運用工程治理手段有效控制水環境污染問題，具體如下:

1)對農村來說實施污水處理還存在一定的難度，但是將沉淀池修建于河道污水排放口處完全可以實現，因此可實行雨污分流、凈化水體環境。

2)為徹底轉變莊河市“三面光”的河道現狀，可以實施硬質護岸拆除、河道結構改造、河底自然狀態修復等措施；采取挖河增水、翻板閘、建造多樣式河岸線和河底線等方法，營造多變的生境和水文脈沖，恢復沿河串接的濕地、池塘、沼澤，由此滿足生物生長需求。

3)天然河流的走勢大多蜿蜒曲折，為維持河流的自然屬性與水體環境，要最大限度的保持其原有地貌，適當理順不合理的河線。

4)采取開拓水源、綜合調水、機械推流、調節水動力學特征等措施，不僅能夠維持水生物種生長棲息空間、景觀魚類和河流稀釋凈化需水量，有利于生態補水和水體流動性的增加，而且可提升河道自凈能力、納污能力、水體的有序置換和流動，逐步實現河灘干濕較低、水位線有漲有落以及水流有急有緩的生態治理目標。

頭道嶺小流域位于莊河市桂云花鄉橫道河村境內，總面積3130.24hm2，河道坡降2.1%，土地利用多坡耕地、低丘漫崗地。小流域河道治理項目的主要任務為:改善生態環境與農村生活條件，促進糧食增產與農村經濟發展，減輕山洪泥石流、崩塌和滑坡災害，治理水土流失、蓄水保土、涵養水源以及維護飲水安全等。建設實施的工程措施有:治理果樹池臺田7.93 hm2，修建谷坊2座、排水溝0.06km，新建道路1.815km，設立標志牌1個。采取的植物措施有:果樹池臺田栽植2年生李子樹(嫁接，大紅袍)6614株。項目實施后將提升林草覆蓋率0.25%，每年增攔泥沙0.04萬t，增加蓄水量1.78萬m3，年直接經濟效益7.14萬元。

根據實際情況當地政府制定了“以造林種草為重點，以水土保持為中心，將生物措施與工程措施相結合，綜合治理山、林、路、田、水”的建設方針，隨著對小流域河道治理力度的持續加大，全區生態環境逐漸好轉、河道功能不斷恢復，景觀文化和防洪能力得到明顯提升，實施的整治措施如下:①采取復式斷面形式、拓寬河道、淺灘和深灘相間布置等措施，構造低水位蜿蜒曲折的河槽、不同流速帶的水流和自然的流路，最大程度的修復河幔堤和河灘；②通過坡改梯增強土壤蓄水保土能力以及提高糧食產量，蓄水保土及保護耕地資源；③涵養水源、控制面源污染，通過治理有效控制農藥、化肥、牲畜糞便等污染，生產生活污染得到有序排放以及增加土壤涵養水分能力；④防治滑坡、崩塌與泥石流等災害，減輕山地災害。

2.4 運行管理

無人管理為小流域河道長期存在的問題，尤其是城鎮河道普遍存在無人看管的現狀。因此，要建立工程產權明晰、適應當前經濟發展的管理體制，以經濟合同管理替代過去的責任管理。結合當地情況實施股份合作制、股份制、承包、租賃、拍賣等多種管理形式，建立健全各項養護、維修規章制度以及不斷完善工程運行管理機制，保證工程的良性運行和效益的充分發揮。

堅持“誰治理、誰管理、誰受益”的原則，當地政府切實履行管護職責，項目運行后由受益人承包人管護并簽訂管護責任，切實做到責任到位、獎懲分明、任務明確，更加有效、明確、合理的養護和利用工程，形成以基層水利服務組織為輔、承包人管護為主的工程管護機制，保證工程效益的高效運行。

3 結 語

小流域河道治理關系著社會和諧穩定和沿河居民的財產安全，在實際工程設計與建設過程中，受資金條件限制選擇合理的治理方案具有重要意義，這也是工程設計人員的主要職責和任務。如何實施有效的管理、更加充分的發揮工程效益，應引起水管部門和工程技術人員的重視。