太子河河道演變規(guī)律及治理工程對環(huán)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(wù)局，遼寧 撫順 113200)

1 研究背景

河流是生態(tài)環(huán)境中的重要組成部分，河流的存在與居民生活息息相關(guān)，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(jīng)濟發(fā)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(shè)對河道過流量及輸沙量產(chǎn)生了較大影響，導(dǎo)致河道過流斷面發(fā)生變化，從而改變了河道原有的生態(tài)環(huán)境[4-5]。因此，研究河流的河道演變規(guī)律及河道治理工程對河流生態(tài)環(huán)境的影響具有十分重要的意義。

目前國內(nèi)外已經(jīng)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(guī)律，指出河道自身沖淤演變引起的斷面形態(tài)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(xiàn)逐年降低的趨勢；劉亞等[8]研究了鵝頭型分汊河道演變規(guī)律，指出了河道進出口走向決定了河道演變規(guī)律的發(fā)生。

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

2 河道演變規(guī)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(xiàn)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(xiàn)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(shù)據(jù)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(jié)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(xiàn)先增加后降低的趨勢，而侵蝕速度呈現(xiàn)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(fā)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(huán)境的影響調(diào)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(shè)一定的河道整治工程，保證河道的生態(tài)環(huán)境，而河道整治工程的建立過程勢必會造成環(huán)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(shè)過程中對施工揚塵和噪聲的影響，判斷工程建設(shè)過程中對環(huán)境的影響，以便在今后的施工中提前做好預(yù)防措施。

施工過程中的揚塵產(chǎn)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(qū)域較開闊，在一定風(fēng)速的影響下均會產(chǎn)生揚塵。揚塵的大小與施工現(xiàn)場工作條件、施工階段、管理水平、機械化程度及施工季節(jié)、土質(zhì)及天氣條件有關(guān)。據(jù)類比調(diào)查，現(xiàn)場在風(fēng)速為2.5 m/s以上時，風(fēng)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(diào)查，在下風(fēng)向區(qū)域加設(shè)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(jù)調(diào)查顯示，河道整治工程施工揚塵對環(huán)境有較大的影響，可在下風(fēng)向區(qū)域加設(shè)施工圍墻以降低TSP濃度。

根據(jù)噪聲隨距離的衰減公式，可求得現(xiàn)場主要噪聲的衰減規(guī)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(chǎn)生的。同時由于河道整治工程周圍環(huán)境敏感點較多，應(yīng)盡量采取適當隔聲措施及增設(shè)施工圍檔，并合理安排高噪聲設(shè)備的使用時間，盡量避免夜間施工，以減少施工期的環(huán)境影響。同時要選擇放置設(shè)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(jié)語

(1)本文經(jīng)過研究太子河流域的河道演變規(guī)律，指出了太子河的年徑流量與輸沙量呈現(xiàn)了多年降低的趨勢，而河道縱斷面呈現(xiàn)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(huán)境的影響，發(fā)現(xiàn)對環(huán)境的主要影響集中在噪聲和揚塵上，在今后的施工中應(yīng)提起一定的注意，提前做好預(yù)防措施。

(2)SWAT模型是現(xiàn)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(guī)律，為河道整治工程的設(shè)計與建設(shè)提供理論依據(jù)。