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(zhèn)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(xiāng)頭道嶺小流域河道治理工程，在方案設計時轉(zhuǎn)變以往的治河理念，堅持以生態(tài)修復為核心，以景美、水清、河暢為目標，并強調(diào)生態(tài)河道設計[1]。通過實施綜合治理，可以提高區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率、資源利用率與土地產(chǎn)出率，增強耕地蓄水保土能力和防災減災能力，創(chuàng)造良好的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展條件和改善小流域生態(tài)環(huán)境。

1 小流域河道現(xiàn)狀

1.1 小流域河道特點

目前，小流域河道存在生態(tài)功能豐富、污染源復雜以及形態(tài)結(jié)構(gòu)多樣等典型特征，具體如下:

1)生態(tài)功能豐富。河道是維持生態(tài)系統(tǒng)與自然環(huán)境平衡的重要載體，一般具有防洪減災、農(nóng)田灌溉和城鄉(xiāng)供水等多種功能，可為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展與居民生活提供基礎保障?？v橫交錯的河網(wǎng)水系為居民提供不可或缺的水資源、濕地環(huán)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(xiàn)象普遍存在，為推動城鎮(zhèn)化發(fā)展建設用地不斷擴大，水域面積持續(xù)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(jīng)濟的發(fā)展和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的不斷增多，工業(yè)廢水、生活垃圾、居民廢棄物、面源污染、水產(chǎn)與畜牧養(yǎng)殖等逐漸成為河流主要污染物。例如，在雨水徑流和農(nóng)田灌溉作用下，過量施用的農(nóng)藥微粉顆?；蜢F滴、施藥器械清洗用水等流入河道，農(nóng)藥、化肥在明顯提升作物產(chǎn)量和土壤肥力的同時，對水環(huán)境造成污染；農(nóng)村牲畜糞便污水未經(jīng)妥善處理直接排入河道，對河流產(chǎn)生污染，此外，污水灌溉也會在一定程度上影響河流水環(huán)境[3-4]。

3)形態(tài)結(jié)構(gòu)多樣。按照不同的地理特征可將小流域河道分為山區(qū)型、平原型兩類，其中水流急、坡降大、走勢陡屬于山區(qū)型河流的主要特征，河道被長期的沖刷侵蝕出現(xiàn)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(xiàn)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(tài)結(jié)構(gòu)，許多河段出現(xiàn)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(tài)較少且生態(tài)建設優(yōu)勢明顯，但河流管理與河岸保護比較滯后，河道多樣性結(jié)構(gòu)較為普遍。

1.2 現(xiàn)狀分析

小流域河道現(xiàn)狀基本未設防，其可能產(chǎn)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(guān)。通過調(diào)查與分析莊河市小流域河道現(xiàn)狀，從農(nóng)田防淹防沖、河岸穩(wěn)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(xiàn)存的問題。

1.2.1 農(nóng)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(nóng)田和林地產(chǎn)生極大的危害。洪水沖走農(nóng)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(nóng)作物長期受淹且排水難度大。此外，流域內(nèi)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(chǎn)流量較高，在暴雨條件下坡水經(jīng)溝道匯流，來勢迅猛，對河流兩岸的農(nóng)田造成沖擊破壞，生態(tài)災害的發(fā)生頻次及其危害后果逐年加劇。

1.2.2 河岸穩(wěn)定性差

大多數(shù)小流域河道都存在不同程度的崩塌、滑坡現(xiàn)象，且未經(jīng)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(tài)，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(tài)，河岸常年崩塌使得沿河耕地面積持續(xù)減少和河道被侵占現(xiàn)象廣泛存在。結(jié)合野外調(diào)查相關(guān)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(fā)揮較好的護坡固岸作用，但大多數(shù)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(xiàn)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(xù)、堤壩質(zhì)量差、防洪標準低等問題。小流域洪水存在洪峰流量大、突發(fā)性強、發(fā)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(xiàn)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(fā)生頻率。依據(jù)歷史統(tǒng)計資料，2011年莊河市發(fā)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(qū)內(nèi)一片汪洋，連綿堤內(nèi)所有河流幾乎都曾被洪水淹沒。此外，由于河流調(diào)蓄能力差，無法保障旱季農(nóng)田灌溉用水，尤其是秋收與雙搶季缺水現(xiàn)象普遍存在。小流域河道調(diào)節(jié)水資源能力弱，從而產(chǎn)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(xiàn)上游河道水力沖刷侵蝕而下游段泥土淤積的現(xiàn)象。隨著河流防洪減災、調(diào)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(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生潛在威脅[5]。此外，受山高坡陡、土質(zhì)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(fā)、采石取土、城鎮(zhèn)建設等活動對地表植被的破壞，裸露的巖石為水土流失創(chuàng)造了客觀條件，對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生更加明顯的破壞。

1.2.5 水質(zhì)污染嚴重

實踐表明，小流域河道污染來源以生產(chǎn)和生活污染為主，未經(jīng)處理的居民生活污水被直接排入河流，尤其是未經(jīng)標準化處理的一些牲畜養(yǎng)殖業(yè)將禽畜糞便排入河道，對河流水體環(huán)境產(chǎn)生嚴重的污染。另外，人工渠化治理和河道過度開發(fā)等阻斷了水陸系統(tǒng)之間的交流與聯(lián)系，水環(huán)境惡化、水底淤泥質(zhì)增多、水體含氧量下降、水生物種及濕地面積持續(xù)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(xiàn)象，亟待改善水體環(huán)境、修復濱河濕地生態(tài)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(jīng)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(tài)。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(huán)境污染問題。部分河道因濫采濫挖等行為經(jīng)常發(fā)生一些不安全事件，這加劇了水生態(tài)功能的退化，尤其是砂石資源豐富的河段經(jīng)常發(fā)生偷采砂的現(xiàn)象，由于未及時撫平沙坑而發(fā)生溺水事件的現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)[6]?？傮w上，小流域河道長期存在管理薄弱、維修養(yǎng)護缺失和防護整治不到位等問題。

2 河道治理技術(shù)措施

小流域河道治理以協(xié)調(diào)好生態(tài)保護與防洪安全之間的矛盾關(guān)系為主要目標，在提升岸坡抗沖防洪能力的基礎上，創(chuàng)造良好的生境條件及滿足自然生態(tài)需求，保持河流原有的地貌形態(tài)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(huán)境建設、環(huán)境美化、生態(tài)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(shù)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(xiàn)場防止出現(xiàn)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(qū)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?yún)^(qū)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(yōu)。

2.2 護岸工程

2.2.1 護岸結(jié)構(gòu)形式

小流域河道治理中護岸工程發(fā)揮著重要作用，合理選擇施工材料及科學設計安全環(huán)保的結(jié)構(gòu)形式屬于解決問題的關(guān)鍵。通過充分論證各種護岸類型的適用范圍[8-9]，結(jié)合小流域?qū)嶋H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(jié)合工程地質(zhì)勘探資料準確揭示護岸地基，總體上山區(qū)河道有巖石、砂卵石、土質(zhì)等類別，其抗沖性能差無法滿足規(guī)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(shù)提升抗沖刷能力差的山區(qū)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(zhèn)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(huán)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(wěn)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(xiāng)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?？傮w上，一定要充分比較因地制宜的選擇合適的方案。

2.3 生態(tài)修復技術(shù)

河道生態(tài)修復應遵循景觀、生態(tài)、自然的原則，在設計方案中納入景觀美學的概念，合理規(guī)劃河岸帶寬度與自然景觀設計，實現(xiàn)水質(zhì)凈化、景觀美化、生態(tài)修復、防洪治理的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，營造周邊環(huán)境與河道景觀有機相融、人水和諧相處的生態(tài)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(xiàn)河流水系統(tǒng)的自然修復，運用工程治理手段有效控制水環(huán)境污染問題，具體如下:

1)對農(nóng)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(xiàn)，因此可實行雨污分流、凈化水體環(huán)境。

2)為徹底轉(zhuǎn)變莊河市“三面光”的河道現(xiàn)狀，可以實施硬質(zhì)護岸拆除、河道結(jié)構(gòu)改造、河底自然狀態(tài)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(huán)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(diào)水、機械推流、調(diào)節(jié)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(tài)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(xiàn)河灘干濕較低、水位線有漲有落以及水流有急有緩的生態(tài)治理目標。

頭道嶺小流域位于莊河市桂云花鄉(xiāng)橫道河村境內(nèi)，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(tài)環(huán)境與農(nóng)村生活條件，促進糧食增產(chǎn)與農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)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(yǎng)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(jīng)濟效益7.14萬元。

根據(jù)實際情況當?shù)卣贫恕耙栽炝址N草為重點，以水土保持為中心，將生物措施與工程措施相結(jié)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(xù)加大，全區(qū)生態(tài)環(huán)境逐漸好轉(zhuǎn)、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(gòu)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(chǎn)量，蓄水保土及保護耕地資源；③涵養(yǎng)水源、控制面源污染，通過治理有效控制農(nóng)藥、化肥、牲畜糞便等污染，生產(chǎn)生活污染得到有序排放以及增加土壤涵養(yǎng)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(zhèn)河道普遍存在無人看管的現(xiàn)狀。因此，要建立工程產(chǎn)權(quán)明晰、適應當前經(jīng)濟發(fā)展的管理體制，以經(jīng)濟合同管理替代過去的責任管理。結(jié)合當?shù)厍闆r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(yǎng)護、維修規(guī)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(fā)揮。

堅持“誰治理、誰管理、誰受益”的原則，當?shù)卣袑嵚男泄茏o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(yǎng)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(jié) 語

小流域河道治理關(guān)系著社會和諧穩(wěn)定和沿河居民的財產(chǎn)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(fā)揮工程效益，應引起水管部門和工程技術(shù)人員的重視。