孫盛輝,王樹彬
(1. 密山市青年灌區(qū)水利水保總站 和平分站,黑龍江 密山158300;2. 密山市集賢灌區(qū)水利水保總站 當壁鎮(zhèn)分站,黑龍江 密山158314)
穆棱河發(fā)源于穆棱市境內(nèi)的窩集嶺,全長834 km,流域面積17 680 km2。密山市地處穆棱河中下游,穆棱河在密山境內(nèi)中部東西方向穿過,是密山市主要的農(nóng)業(yè)灌溉水源。河漫灘地上部覆蓋0.5 ~2 m的土層,其下埋藏3 ~40 m厚的砂層。砂層的形成主要為河流的攜砂淤積,質(zhì)量較好,埋藏量大,是我市寶貴的自然資源之一,平均年開采量62 萬m3。
穆棱河密山段河道采砂要在研究河道特征的基礎上,以保持河道穩(wěn)定為前提,以河道采砂的相關法律法規(guī)為依據(jù),以滿足社會經(jīng)濟建設用砂為目標,進行全面規(guī)劃[1-2]。
穆棱河在密山市境內(nèi)全長143.3 km,河寬60 ~120 m,平均寬度90 m,河槽深度2.0 ~3.0 m,河道彎曲系數(shù)1.5,平槽流量220 m3/s。多年平均來水量14.5 億m3,多年平均流量46.0 m3/s,6月份枯水期P =75%臨河橋斷面流量26.2 m3/s,最大洪峰流量4 460 m3/s,多年平均輸沙量29.7 萬t。
穩(wěn)定河相關系是河道采砂的主要參考指標。根據(jù)穆棱河密山市段的河道特征,選取中部的臨河橋為代表斷面,主要對穩(wěn)定河相關系的穩(wěn)定河寬、河寬穩(wěn)定系數(shù)、河道穩(wěn)定的最小曲率半徑進行計算。
1.2.1 穩(wěn)定河寬計算
采用阿爾圖寧公式,計算公式為:
式中: B 為穩(wěn)定河寬,m; Q 為河道平槽流量,m3/s,取Q =220 m3/s; I 為河道平槽流量時水面比降,取I=1/1500; A 為系數(shù),山區(qū)河段0.7 ~0.9,中游河段1.0 ~1.1,下游河段1.1 ~1.7,取A =1.2。
經(jīng)計算穩(wěn)定河寬B =85 m
1.2.2 河寬穩(wěn)定系數(shù)計算
計算公式為:
式中: K 為河寬穩(wěn)定系數(shù),其值在3 ~16,平均取10;m 為指數(shù)當K =10 時,其值在0.5 ~1.0 之間; 一般取0.7; H 為河道平均水深,m,取H =2.2 m。
經(jīng)計算河寬穩(wěn)定系數(shù)K =10.2
1.2.3 河道穩(wěn)定的最小曲率半徑計算
采用馬卡維也夫公式,計算公式為:
式中: R 為河道穩(wěn)定的最小曲率半徑,m。
經(jīng)計算河道穩(wěn)定的最小曲率半徑R =88.54 m。
從河道穩(wěn)定河相計算看出: 穆棱河密山市段天然河道寬度60 ~120 m,計算穩(wěn)定河道寬度85 m,與天然河道平均寬度值相近;河寬穩(wěn)定系數(shù)10.2,在天然河道穩(wěn)定系數(shù)3 ~16 之間; 實際河道曲率半徑大于穩(wěn)定最小曲率半徑88.54 m,該段河道河相關系屬穩(wěn)定河型。
1) 符合《中華人民共和國防洪法》、《中華人民共和國河道管理條例》、《黑龍江省河道管理條例》、《黑龍江省河道采砂管理辦法》等法律、法規(guī)的有關規(guī)定。
2) 與沿河社會發(fā)展規(guī)劃相協(xié)調(diào),服從于江河流域綜合治理規(guī)劃和防洪、河道整治等專業(yè)規(guī)劃; 按照自然規(guī)律和經(jīng)濟規(guī)律,統(tǒng)籌考慮,合理配置砂場,以利促進社會各業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。
3) 穩(wěn)定河勢,疏竣河道,減少行洪障礙。
4) 搞好環(huán)境保護,減少環(huán)境污染。
河道范圍內(nèi)采砂按其部位特征可分為行洪灘地采砂區(qū)和主槽采砂區(qū)。根據(jù)穆棱河的實際情況,行洪灘地為保護生態(tài)植被及防止水土流失,一般為禁采區(qū),采砂部位確定為主槽區(qū)。
按其采砂功能可分為穩(wěn)定性采砂、整治性采砂、工程性采砂和環(huán)境景區(qū)開發(fā)性采砂4 種類型。根據(jù)穆棱河密山市段河道特征,確定采砂類型為穩(wěn)定性采砂型。其優(yōu)點是在河道河槽內(nèi)沖淤平衡的淤積區(qū)采砂,此區(qū)適量采砂后,靠天然河道縱向和橫向輸砂回淤后不影響河勢,基本不改變過流分流分砂特性,如在彎道凸岸灘地后部,分汊洲島尾部等采砂。
穩(wěn)定性采砂區(qū)一般可做較固定砂場連續(xù)開采,但要根據(jù)不同河段沖淤輸砂特性控制年采砂量,做到采砂年限內(nèi)回淤平衡[4]。
根據(jù)《黑龍江省河道管理條例》[5]等相關法律法規(guī)規(guī)定和相關技術要求,河道采砂以維護河道穩(wěn)定與河道治理相結合,確保河道防洪與水生態(tài)環(huán)境安全,不造成沿河任何損失及危害性為原則劃定禁采區(qū)。禁采區(qū)內(nèi)嚴禁任何開采活動。根據(jù)穆棱河密山段河道實際,下列范圍劃定為河道采砂禁采區(qū):
1) 堤防迎水面50 m以內(nèi),河床凹岸和堤防險工地段、河道整治工程100 m以內(nèi)。
2) 知一橋上下游200 m以內(nèi)。
3) 知一灌區(qū)渠首攔河壩、青年灌區(qū)補水工程等攔河壩上下游300 m以內(nèi)。
4) 三梭通、知一橋兩處水文測流斷面上下游1 000 m以內(nèi)。
5) 可能因采砂而導致河流流勢變化影響其它部門正常生產(chǎn)活動的區(qū)域。
可采區(qū)要以服從河勢穩(wěn)定、防洪安全、交通方便、水環(huán)境與水生態(tài)保護為原則,保證沿河兩岸工農(nóng)業(yè)設施正常運用,考慮河道泥沙補給情況,避免掠奪性開采,做到河砂資源的可持續(xù)利用。
2.4.1 砂場布置
我市建筑用砂量主要取自密當公路上游2 km至知密公路下游2 km的范圍內(nèi)。本區(qū)內(nèi)交通便利,距市區(qū)較近,是我市河砂的主采區(qū),采砂量約占全市年用量的70%,達到43.4 萬m3左右。本區(qū)域河道總長17.7 km,可開采長度為15.6 km,河道內(nèi)儲砂量為156.00 萬m3。其它鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)場適當設置開采區(qū),共設開采區(qū)8 處。
2.4.2 設計開采量
根據(jù)河砂可開采量和洪水淤砂頻率確定采砂區(qū)的年開采量,設計年開采總量為62.0 萬m3。主采區(qū)需砂量大,按年平均河道輸砂量計算難以滿足采淤平衡,為滿足建設用砂需要,按5 a一遇洪水淤砂補給計算確定年開采量為31.2 萬m3。對主采區(qū)砂量缺口部分,由與主采區(qū)相鄰兩處采砂區(qū)分擔,兩處采砂區(qū)按5 a 一遇洪水淤砂補給計算確定年開采量為15 萬m3。其它6 處采砂區(qū)按3 a一遇洪水淤砂補給計算確定年開采量為15.8 萬m3。
2.4.3 開采技術要求
2.4.3.1 順直和微彎河段
采砂位置順河道中心線布置,采砂寬度一般為河槽寬度的1/2,采砂區(qū)距離岸邊至少要保留10 m以上,開采深度不超過無淺灘段平均河槽深度。
2.4.3.2 彎曲河段
開采區(qū)在凸岸中下部呈條帶型布設,采砂寬度在凸岸1/3 ~1/2,開采深度控制在彎道進口平均深度以內(nèi)。
2.4.3.3 州島分叉河段
開采區(qū)布置在州島尾部,并視河道穩(wěn)定情況確定向上游開采的長度,開采深度為河槽平均深度。
河道采砂應選擇環(huán)保型開采機械,盡量采用泵吸式采砂船,將抽吸的河砂和水全部用管道輸送到岸邊堆放,設置排水沉淀池,將經(jīng)過沉淀后的清水排入河道,減少排水對河道的水質(zhì)污染。
河道采砂受河道輸砂量、洪水頻率、河道演變、國民經(jīng)濟建設需砂量等因素影響較大,規(guī)劃年限以3—5 a為宜,并要根據(jù)實施中出現(xiàn)的具體情況對規(guī)劃進行修改、補充和完善,使河道采砂科學、合理、環(huán)保。
[1]李凱,郭莉莉,齊秀紅. 加強河道采砂管理的建議措施[J]. 東北水利水電,2010,28( 05) :69 -70.
[2]鄒紫偉. 河道采砂可采區(qū)六大核心要素的控制與管理[J]. 中國水利,2010(21) :36 -38.
[3]吳富平,趙立豐,周雪梅. 呼蘭河干流河道特性與采砂規(guī)劃研究[J]. 中國農(nóng)村水利水電,2005(09) :28 -30.
[4]鄭敬民,尹紅梅. 做好穆棱河河道采砂取土管理維護行洪安全[J]. 黑龍江水利科技,2008,36(03) :155.
[5]黑龍江省第八屆人民代表大會常務委員會. 黑龍江省河道管理條例:修正[S]. 哈爾濱:黑龍江省第八屆人民代表大會常務委員會,1997.