鄢松栓

(安徽省六安市水利水電規(guī)劃設計院,安徽 六安 237005)

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杭埠河右岸(舒城縣城關(guān)鎮(zhèn)某段)非法采砂與堤防安全思考

鄢松栓

(安徽省六安市水利水電規(guī)劃設計院,安徽 六安 237005)

從河道堤防安全和生態(tài)環(huán)境保護方面，思考在不破壞河道輸砂平衡的前提下，科學有序地對河床表層的河砂進行開采利用，有利于穩(wěn)定河勢和維持河床沖淤平衡。由于經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，建筑市場對砂石料的需求量不斷增加，因為無序采砂，特別是近堤岸非法開采，將會對河勢穩(wěn)定、堤防及防洪安全造成極大的威脅和安全隱患，同時也破壞了水生態(tài)環(huán)境。

河道采砂；堤防安全；處理措施

1 河道非法采砂的主要原因

(1) 利益驅(qū)使。河道砂石資源屬國家所有,但沿河不少地方政府為增加財政收入,不考慮河道主管部門意見,擅自與采砂業(yè)主簽定開采協(xié)議,違法、違規(guī)開采,擾亂砂石開采秩序。

隨著城規(guī)模的不斷擴大,建筑市場對砂石資源需求量日趨增大,砂石價格不斷攀升,受利益驅(qū)使,一部分采砂業(yè)主無證非法開采,從中獲取暴利。

(2) 執(zhí)法難度大。由于河道主管部門人員力量緊張,尤其缺乏專門執(zhí)法性人才,缺乏必要的專業(yè)交通工具,造成采砂管理工作難以正常開展;另外行政執(zhí)法難度大,程序較為復雜,非法采砂案件處理效率較低;此外,非法采砂業(yè)主開采時間不規(guī)律,執(zhí)法人員很難掌握非法采砂的事實,執(zhí)法難度較大[1]。

(3) 處罰力度小。目前除大江大河采砂管理外,對一般違反河道采砂管理法規(guī)的處罰,只能根據(jù)《河道管理條例》給予警告、罰款及沒收非法所得3種行政處罰辦法,明顯缺乏打擊力度。

2 河道非法采砂的危害

在河道中采挖砂石,原本平坦的河道將會出現(xiàn)大量深坑,河床高低不平,水流不暢,易形成旋渦,主流迫岸,淘空和切割堤腳,破壞了河床的完整性和穩(wěn)定性,使堤防失穩(wěn),造成堤岸崩塌,危及防洪安全[2]。而采砂過程中隨意丟棄廢石廢料,待運砂石堆放河中,阻礙水流運行,影響行洪速度及行洪能力。另外,采砂人員不顧挖砂點是否對堤壩安全構(gòu)成威脅,在河堤附近進行無序采砂,會造成堤壩失穩(wěn),形成安全隱患,洪水來臨時極有可能發(fā)生堤岸坍塌、決堤現(xiàn)象,淹沒兩岸居民村莊,沖毀農(nóng)田。采砂致使河床下切,嚴重危及大橋、公路及沿江河通信設施、輸油、輸氣、輸水管道、建筑物的安全[3-4]。

由于無序挖砂活動影響,使河床下切,輸水過程中加大河床入滲水量,使河道輸水能力嚴重下降[5-6]。

無序過度采砂將破壞河道生態(tài)環(huán)境,使河床深度下切,入滲加重,枯季水位下降,水量變少,水面變窄,破壞了生物賴以生存的環(huán)境。

偷挖行為使砂石裸露,干燥后表層的細沙成為塵土,風吹造成揚塵,污染環(huán)境。

3 工程概況

杭埠河發(fā)源于岳西縣境內(nèi)的主簿園,全長為145.5 km,流經(jīng)舒城、廬江兩縣,于大潭灣與豐樂河匯合入巢湖。該流域絕大部分在舒城縣境內(nèi),于1958年在上游建有龍河口水庫,總庫容為8.2億m3,水庫上游集水面積為1 111 km2。杭埠河流域總面積為2 122.3 km3,河道比降為1∶300～1∶5 000。上陡下緩,河內(nèi)灘多,河道彎曲,局部河道狹窄,河床寬不足百米。主要支流有滑石河、曉天河、河棚河、龍?zhí)逗?、南崗河、九井河及干汊河等?/p>

河道采砂歷史悠久,但是進入21世紀后,伴隨經(jīng)濟的發(fā)展,建筑行業(yè)迅速崛起,為建筑用砂提供了巨大市場需求,加之砂料投入少、價格高,河道采砂成為競相涌入的行業(yè)。一些單位和個人在巨大利益驅(qū)使下,出現(xiàn)了亂采、盜采等違法、違規(guī)開采河砂現(xiàn)象。尤其是在杭埠河右岸舒城縣城關(guān)鎮(zhèn)石橋村段,開采更加嚴重,目前已經(jīng)造成河床下切、局部堤防坍塌。杭埠河無序開采砂石料的行為既破壞了國家寶貴的礦產(chǎn)資源,又危害了兩岸群眾生產(chǎn)生活。

該段河道原岸坡坡比為1∶3左右,由于非法開采砂石料將岸坡變陡,現(xiàn)狀坡比為1∶0.7。

3.1 設計洪水

杭埠河干流設計洪水采用《安徽省巢湖流域豐樂、杭埠河防洪治理規(guī)劃報告》(1993年)成果,即對1977年下游將軍擋以下河道進行治理時,六安地區(qū)水電局分析計算的設計洪水計算成果。20年一遇洪水,龍河口水庫最大下泄流量為1 000 m3/s,下游河道考慮區(qū)間洪水加入。杭埠河分段河道設計流量見表1所列。

表1 杭埠河分段河道設計流量 m3/s

本次采砂河段位于新河口-龍河口段,其20年一遇設計流量為1 800 m3/s。 杭埠河河道水面線起推水位按大潭灣14.0 m計算,具體大潭灣到將軍擋灘地糙率取0.04、主槽取0.025;將軍擋以上灘地糙率取0.05、主河槽取0.035,推得本次河道采砂斷面20年一遇設計水位為22.99 m,河道斷面平均流速為1.84 m/s。

3.2 地質(zhì)概況

該層在場區(qū)內(nèi)普遍存在,層厚較大,重型動探擊數(shù)21.2～39.0擊,容許承載力為320 kPa。

本次勘察采取部分土樣進行室內(nèi)9組滲透試驗，試驗結(jié)果表明，工程區(qū)①礫卵石層滲透系數(shù)范圍值為2.93×10-1～7.58×10-1cm/s，為強透水性。

3.3 復核計算

(1) 計算標準。根據(jù)文獻[8],杭埠河20年一遇設計流量為1 800 m3/s,堤防級別為4級。根據(jù)文獻[9],區(qū)域地震峰值加速度為0.1g,相應地震基本烈度為7度。

(2) 滲流穩(wěn)定計算。根據(jù)六安市水利水電工程勘察測繪大隊現(xiàn)場取樣及室內(nèi)滲透試驗,以及所取土樣的代表性,并考慮包裝、運輸、土層的不均勻性、生物作用等因素,土層的滲透系數(shù)為7.58×10-1cm/s。

計算采用YanTu51理正程序進行堤身及堤基的滲流計算,該程序能較好地模擬各種地形地質(zhì)條件,并能計算出每種工況下多層地基各部位的出逸坡降、浸潤線、等勢線及滲流量等。

Y4斷面穩(wěn)定滲流期滲流、施工期迎水坡、設計水位驟降迎水坡、多年平均水位+地震迎水坡4種工況穩(wěn)定計算結(jié)果如圖1所示。

圖1 Y4斷面4種工況下穩(wěn)定計算結(jié)果

由圖1(a)可見,選取斷面處河道水位22.99 m,經(jīng)計算,堤后出逸坡降為0.18 m,出逸點高程為12.17 m。根據(jù)堤防工程設計規(guī)范[10],在其出口段允許坡降,礫卵石為0.45～0.50 m。

堤防現(xiàn)狀背水坡為高地,滲徑足夠長,滲透穩(wěn)定能滿足要求,本次滲流計算結(jié)果也表明堤防滲透穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。

(3) 堤坡抗滑穩(wěn)定計算。根據(jù)文獻[10],采用瑞典圓弧總應力法和YanTu51理正程序進行計算。圖1(b)～圖1(d)計算結(jié)果見表2所列。

表2 Y4斷面迎水堤坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)

由表2可以看出,斷面上游堤坡在各種工況下的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

(4) 堤岸沖刷深度計算。參照文獻[10],順坡及平順護岸沖刷深度計算公式為

(1)

(2)

(3)

其中,hs為局部沖深(m);α為水流流向與岸坡交角,α=30°;H0為沖刷處水深,H0=10.82 m;Ucp為近岸垂線平均流速(m/s);n與防護岸坡在平面上的形狀有關(guān),取1/4～1/6;η為水流流速不均勻系數(shù),取1.0;Uc為泥沙啟動流速(m/s);U為行近流速(m/s);d50為床沙中值粒徑,d50=0.02 m;rs、r為泥沙與水的容重,rs=15 kN/m3,r=10 kN/m3。

經(jīng)計算,Uc=1.01 m/s,Ucp=U=1.84 m/s。河道采砂前,取n=1/6,則hs=1.14 m;河道采砂后,取n=1/4,則hs=1.75 m。

根據(jù)上述2種情況得出的計算結(jié)果,本段堤防原沖刷深度為1.14 m,非法采砂后使堤腳處沖坑深度達到1.75 m,洪水期間容易出現(xiàn)岸坡崩塌,對堤防造成的危害非常大,存在較大的安全隱患,嚴重影響堤防和沿岸人民的安全。

3.4 處理措施

(1) 采用1∶3坡比降,對非法采砂形成的不穩(wěn)定邊坡進行土方放坡回填。

(2) 迎水坡采用C20混凝土預制塊護坡進行防護。

(3) 迎水坡坡腳設C20混凝土齒坎進行防護。

(4) 管理單位對河道堤防加強管理。

4 結(jié)束語

當前我國河道非法采砂行為猖獗，河道采砂管理的形勢異常嚴峻，必須充分利用行政執(zhí)法手段規(guī)范河道采砂，對于情節(jié)嚴重的非法采砂分子必須追求其刑事責任，從而更好地維護社會安全[11-12]。

科學編制采砂規(guī)劃，在認真落實采砂規(guī)劃實施的基礎上，盡快尋找河砂替代品，滿足建筑市場需求，減少對河砂的開采，維護河道生態(tài)平衡，實現(xiàn)人水和諧的總體要求。

[1] 宋中海.河道無序采砂的危害及保護生態(tài)環(huán)境對策分析 [J] .地下水, 2012(1):82～83.

[2] 白玉新.遼寧省河道采砂規(guī)范化管理對策[J] .水利發(fā)展研究，2013, 13(5):68～70.

[3] 王金生.關(guān)于遏制河道非法采砂行為的立法思考[J].水利發(fā)展研究，2013, 13(1):26～29.

[4] 陳 琪.河道非法采砂的原因和解決措施[J].商情,2014(35):234.

[5] 毛世民，傅 萍.河道非法采砂的危害：模范河段變險段[J].治淮,2002(3):38～39.

[6] 張基堯.進一步遏制非法采砂，確保長江堤防安全[J].中國水利, 2003(3A):6～8.

[7] GB 50487-2008,水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].

[8] SL 252-2000,水利水電工程等級劃分及洪水標準[S].

[9] GB 18306-2001,中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖[S].

[10] GB 50286-2013,堤防工程設計規(guī)范[S].

[11] 熊德遲.河道非法采砂的危害、成因及治理對策[J].廣東水利水電，2003(5):23～24.

[12] 丁中超.長江鎮(zhèn)江段非法采砂問題的思考[J].中國海事，2008(1):75.

2016-05-16；修改日期：2016-05-25

鄢松栓(1982-)，男，河南鎮(zhèn)平人，安徽省六安市水利水電規(guī)劃設計院工程師．

D630.9；TV853

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1673-5781(2016)03-0415-03