太子河河道演變規律及治理工程對環境影響因素研究

張文菲

(遼寧省撫順市新賓滿族自治縣水務局，遼寧 撫順 113200)

1 研究背景

河流是生態環境中的重要組成部分，河流的存在與居民生活息息相關，基于全國用水緊張且水資源缺乏的事實，河流的存在更加會直接影響到社會經濟發展[1-3]。近些年，護坡工程、堤壩工程、水庫工程額等河道治理工程的建設對河道過流量及輸沙量產生了較大影響，導致河道過流斷面發生變化，從而改變了河道原有的生態環境[4-5]。因此，研究河流的河道演變規律及河道治理工程對河流生態環境的影響具有十分重要的意義。

目前國內外已經有了部分研究。Molisani[6]等在育空河流域研究了受到嚴重人為干擾后河流的來水來沙特征，指出受人類影響后流域的水量和沙量均有所增加；馮普林等[7]研究了黃河下游河槽變化，分析了其來水來沙規律，指出河道自身沖淤演變引起的斷面形態的改變屬于河道邊界條件的變化，隨著時間的增長，河道寬度呈現逐年降低的趨勢；劉亞等[8]研究了鵝頭型分汊河道演變規律，指出了河道進出口走向決定了河道演變規律的發生。

本文分析了河道的來水來沙變化等河道演變規律，并基于單因素評價法分析了河道治理工程對河流生態環境的影響，為未來預測河道來水來沙量提供依據，為流域防洪提供信息，從而減少災害造成的損失。

2 河道演變規律分析

2.1 河道來水來沙分析

圖1為太子河流域多年平均徑流和來沙量分析。由圖1可以看出，全年徑流量呈現逐漸降低的趨勢，平均年徑流量變化率為0.92億 m3/a，全年輸沙量同樣呈現逐漸降低的趨勢，變化率為0.02億 t/a；對于汛期徑流量和輸沙量，其變化趨勢與全年基本一致，但變化率不同，汛期徑流量和輸沙量的年變化率分別為1.12億 m3/a和0.04億 t/a，高于年徑流量和年輸沙量，表明在汛期河道演變的速度要高于全年，非汛期的徑流量較低，降低了河道的輸沙量，從而降低了河道斷面的改變速度。

圖1 太子河來水來沙分析

2.2 河道橫斷面侵蝕情況分析

表1中的數據為太子河河道橫斷面的變化情況。由表1可以看出，太子河河道橫斷面的堆積量一直要高于侵蝕量，這與前文輸沙量和徑流量逐漸降低的結果基本一致，由于河道徑流量和輸沙量的降低，造成河流橫斷面堆積嚴重。對于堆積量，不同時間段的堆積速度呈現先增加后降低的趨勢，而侵蝕速度呈現了逐年降低的趨勢，左岸各時段的堆積速率分別為1.134、1.279、1.374、0.673、0.237 km2/a，侵蝕速率分別為0.237、0.148、0.123、0.023、0.007 km2/a，右岸各時段的堆積速率分別為0.278、0.317、0.637、0.471、0.158 km2/a，侵蝕速率分別為0.173、0.098、0.074、0.032、0.004 km2/a，左岸的堆積速度要高于右岸，這造成了太子河河道兩岸發展的不對稱，急需采取一定的河道清淤等整治措施。

表1 河流橫斷面變化情況分析 km2

2.3 河道縱斷面情況分析

圖2為太子河河道不同時段縱斷面變化情況。由圖2可以看出，隨著時間的進行，縱斷面底部高程逐漸提高，這與前文所描述的河道徑流量和輸沙量逐漸降低的趨勢相一致。從1975-2015年，河道底部的平均高程分別為184.29、191.86、197.33、220.43、231.39 m，河道底部高程提高速度顯著，表明河道底部淤積嚴重。

圖2 不同時段河道縱斷面情況

3 河道整治工程對環境的影響調查

由于前文所述，太子河流域近年來河道侵蝕嚴重，河道縱斷面地面高程逐年降低，因此急需建設一定的河道整治工程，保證河道的生態環境，而河道整治工程的建立過程勢必會造成環境影響。因此，本文對河道擬建工程進行分析，主要分析工程建設過程中對施工揚塵和噪聲的影響，判斷工程建設過程中對環境的影響，以便在今后的施工中提前做好預防措施。

施工過程中的揚塵產生途徑主要包括土方開挖、土壤運輸、土方回填、施工機械等。由于施工區域較開闊，在一定風速的影響下均會產生揚塵。揚塵的大小與施工現場工作條件、施工階段、管理水平、機械化程度及施工季節、土質及天氣條件有關。據類比調查，現場在風速為2.5 m/s以上時，風向1m處揚塵濃度可達3 mg/Nm3，25 m處為1.53 mg/Nm3，TSP濃度超標，通過實際調查，在下風向區域加設施工圍墻，可使揚塵TSP濃度減少1/4，可基本滿足《大氣污染物綜合排放標準》的要求。因此，根據調查顯示，河道整治工程施工揚塵對環境有較大的影響，可在下風向區域加設施工圍墻以降低TSP濃度。

根據噪聲隨距離的衰減公式，可求得現場主要噪聲的衰減規律見表2。

L2=L1-20logr2/r1

(1)

式中：L2、L1為距離為r2和r1時的噪聲聲級；為距離，m。

由表2可以看出，在距離施工地點20 m處最高噪聲等級為83 dB，為空壓機造成的，距施工場地100 m處，噪聲等級最大可達72 dB，距施工場地200 m處，噪聲等級最大可達65 dB，均為空壓機造成，表明在河道整治工程施工過程中，主要噪聲是由空壓機產生的。同時由于河道整治工程周圍環境敏感點較多，應盡量采取適當隔聲措施及增設施工圍檔，并合理安排高噪聲設備的使用時間，盡量避免夜間施工，以減少施工期的環境影響。同時要選擇放置設備的位置,注意使用自然條件減噪，以把施工期的噪聲影響減至最小。

表2 不同噪聲源不同距離噪聲登記表

4 結語

(1)本文經過研究太子河流域的河道演變規律，指出了太子河的年徑流量與輸沙量呈現了多年降低的趨勢，而河道縱斷面呈現隨時間變化淤積嚴重，表明太子河急需一定的河道整治工程改善河道過流能力。同時分析了擬建河道整治工程對環境的影響，發現對環境的主要影響集中在噪聲和揚塵上，在今后的施工中應提起一定的注意，提前做好預防措施。

(2)SWAT模型是現如今水文模擬精度較高的模型之一。在今后的研究中，可基于SWAT模型進一步模擬未來不同氣候條件下河道演變規律，為河道整治工程的設計與建設提供理論依據。