山區河道水生態空間劃定及管控的技術研究

張寶中

(北京中水利德科技發展有限公司，北京 100000)

近年來，針對河道內部存在“四亂”問題，水利部會同有關部門開展了一系列工作，取得的效果顯著。但河道跨河違建、河灘地開墾種植、占河為田、人類活動持續束縛河道空間等問題仍存在，山區河道存在的問題尤為突出。

由于山區河道一般流經村、鎮，河道管理水平落后，技術、經濟投入不足。村民為滿足生活需求，擅自跨河搭建低標準的過河橋，隨意圍墾河灘地，造成河道上游水位升高，行洪能力下降，導致河道周圍村莊防洪風險增加。

本研究以北京市懷柔區山區河道菜食河為研究對象，結合《北京市河湖等水生態空間劃定及管控規劃技術指導意見》和《水利部關于加強河湖水域岸線空間管控的指導意見》，利用HECRAS和GIS平臺，劃定菜食河水生態空間，對河道用地確權，并提出水生態空間管控措施，有序退出違建、耕地，優化水利基礎設施空間布局。

1 水生態空間的概念

水生態空間是分布在農業，城鎮及生態3類空間中的涉水部分。水生態空間作為生態空間的重要組成部分[1]，是為生態—水文過程提供場所、維持水生態系統健康穩定、保障水安全的各類生態空間[2-3]，也是直接為人類提供水生態服務或生態產品，以及保障水生態服務或生態產品正常供給的生態空間，可理解為“盆中的水”和“盛水的盆”[4]。

同時，水生態空間亦是城市重要的韌性、綠色和生態空間，具有水源存儲、蓄水行洪、引水排澇、生態保持、航運交通等綜合功能，在保障城市防洪除澇安全[5]、供給城市生產生活用水、改善城市生態環境中具有強大的自然調節功能[6]。

2 水生態空間的劃定

本研究以北京市懷柔區山區河道菜食河為研究對象，根據《北京市河湖等水生態空間劃定及管控規劃技術指導意見》劃定菜食河水生態空間，包括河道管理范圍線和保護范圍線的劃定。

菜食河又稱渣汰溝，發源于延慶黑坑，是白河的一個支流，懷柔境內河長12.3km。沿河僅有寶山鎮牛圈子村1個行政村，含西灣子、東溝門、北灣、大溝門等5個自然村。河道基本保持天然狀態，沿河建有2座擋水壩，4座跨河橋。

2.1 管理范圍線

河湖管理范圍是為加強河道管理，防止在河道附近從事有礙其管護的活動，確保河道行洪安全、水工程安全而劃定的一定區域，由水行政主管部門實施管理。

有堤防河道管理范圍按照堤防等級和高度確定，一般按河道上開口線兩側各外延15～40m劃定，對于堤防較高的河段，可視情況適當增加管理范圍的寬度[7]。有堤防河道管理范圍線劃定方法見表1。

表1 有堤防河道管理范圍線劃定方法[7]

無堤防河道管理范圍根據河道歷史最高洪水位或設計洪水位劃定，山區河道管理范圍為設計洪水淹沒線[7]。無堤防河道管理范圍線劃定方法見表2。

表2 無堤防河道管理范圍線劃定方法[8]

菜食河屬于山區河道，無堤防，因此劃定管理范圍線采用設計洪水淹沒線。

2.2 保護范圍線

保護范圍是為保證河湖護岸、堤防等附屬水工程設施正常運行管理的需要，在管理范圍線以外劃定的一定區域[8]。有堤防河道保護范圍線劃定方法見表3。

表3 有堤防河道保護范圍線劃定方法[8]

無堤防河道保護范圍線劃定方法見表4。

表4 無堤防河道保護范圍線劃定方法[8]

菜食河防洪標準為20年一遇，河道無堤防，因此保護范圍線為20年一遇洪水位線外延10m。

2.3 劃定方法

2.3.1數據來源

本研究所用的DEM數據是由現場測繪所得，即將實地測量的高程數據(離散的點高程數據、等高線數據)導入GIS平臺，經數據預處理、數據篩選、數據挖掘、數據剔除等工序后制作DEM柵格數據。DEM數據參數見表5。

表5 DEM數據參數一覽表

一般DEM數據制作步驟如下：

(1)對外業數據進行預處理，即確定研究區域，將研究區域以外的數據裁剪掉，保留研究區域內的有效數據，可迅速提高計算機的計算效率。

(2)有效數據的保留，即剔除不參與相關數據合成的向量數據(如：高程高于地面的建、構筑物等數據)，若未對上述數據進行剔除，生成的DEM數據將會出現異常值與地面高程值相互沖突。因此，需保留外部數據中的等高線、離散地表高程點等基本特征線和特征點，在三維立體場景下檢查離散高程點的異常情況。

(3)利用GIS平臺生成TIN數據。TIN數據是通過不規則的三角網來顯示地形的，由于數據信息較多，直接編輯三角網有所困難，通常對TIN的編輯采用間接的方法進行，編輯單位以圖幅、像對均可，它們中間必須有足夠的重疊，在有三角網映射的立體模型上，尋找沒有切準地面的三角網點，在此處加測特征點或特征線，同時對特殊區域進行處理，處理完成后以新舊特征點線再次構TIN，映射到立體模型上再次進行編輯，這樣迭代數次，直到TIN區域的三角網點全部切準地面[9]。

(4)GIS將TIN數據生成DEM數據。菜食河DEM數據如圖1所示。

圖1 菜食河DEM(5m×5m)數據

2.3.2模型搭建及數據處理

本研究采用常用的HEC-RAS平臺進行模型搭建，將DEM數據載入RAS-MAPPER中，創建Terrain數據，沿河道自上游至下游繪制橫斷面，橫斷面間距100m，并在橋梁、擋水壩、河道斷面變化位置增加模擬斷面。菜食河20年一遇洪水淹沒水動力模型搭建如圖2所示。

圖2 菜食河水動力模型搭建

菜食河模型搭建參數見表6。

表6 菜食河模型搭建參數表

通過模型模擬演算，形成菜食河20年一遇洪水淹沒區域，如圖3—5所示。

圖3 菜食河水動力模型模擬結果

圖4 菜食河20年一遇洪水淹沒橫斷面圖

圖5 菜食河20年一遇洪水淹沒縱斷面圖

利用ARCGIS將模擬的柵格數據矢量化，采用平滑面工具進行數據平滑，最終得出矢量的淹沒線。菜食河矢量化的管理范圍線及保護范圍線如圖6所示。

圖6 菜食河水生態空間分布圖

3 水生態空間管控

根據《中華人民共和國防洪法》《北京市河湖保護管理條例》《河道管理范圍內建設項目管理的有關規定》《水利部印發加強河湖水域岸線空間管控的指導意見》等，對河道管理范圍、保護范圍的一般性要求如下。

(1)水行政主管部門應通過規劃和建設項目的水影響評價、在項目建設過程中嚴格監督和檢查、嚴格遵循項目驗收路程、加強日常監管等途徑，防止各類違法違規行為、活動侵占河道用地。

(2)通過水工程規劃同意書、水利工程初步設計方案審查等方式，確保各項涉水工程符合相關水生態空間規劃要求，發揮水生態空間規劃對全區經濟社會發展的支撐保障作用。

(3)通過加強水域岸線用途管制、處置涉水違建、推進水域岸線生態修復、提升水域岸線監管能力來進行生態空間整治。

3.1 嚴格岸線分區分類管控

對劃定的水生態空間，嚴格按照對應的生態空間管控要求進行管理，水生態空間管控區域內，應禁止進行損壞主導生態功能的一般工程，禁止侵占、變動。

對于不同類型和保護對象，實行共同與差別化的管控措施。本研究中沒有明確管控措施的，按相關法律法規執行。

3.2 嚴格依法依規審批涉河建設項目

對于涉河的建設工程，應符合其保留的必要性、不可規避性及其安全性的原則，嚴格把控項目審批流程，禁止跨越審查紅線，禁止放大工程規模和擅自改變工程類別；嚴格禁止未經取得審批手續而搶先建設項目、超越權限紅線對建設項目進行審批。

3.3 嚴格管控各類水域岸線利用行為

對于河流的管理范圍內的建設項目，主要包括河(湖)岸線的整治和修復、綠色廊道的打造、河(湖)灘地的生態建設、漫道及體育場所等，根據相關法律，應先進行項目的洪水影響評價，取得主管部門審批后方可建設。在河湖管理范圍內未取得建設項目的審批手續，不允許私自開發和建設房屋；城鎮的建設區域應遠離河道灘地。

3.4 依法規范河湖范圍內耕地利用

河流管理范圍內的土地利用類別，應結合國土空間規劃成果，在保證設計洪水順暢排洪泄洪的要求下，由自然資源部門根據相關法律法規分門別類處置。對于不穩定的耕地位于河道行洪區內、高頻的洪水淹沒的灘地區域(可按3年一遇的洪水淹沒區域考慮)內以及水庫征地線高程以下的區域，應有序退出。對于不妨礙行洪泄洪、經濟落后區域所保留的耕地、園地，嚴禁擴大占地規模，不得圍堤造田，除水利設施以外不得建設妨礙行洪的建、構筑物。不得以任何行為圍堤占用湖、河道。

3.5 依法依規處置涉河違建問題

統籌發展和安全，嚴守安全底線，聚焦河湖水域岸線空間范圍內違法違規建筑物、構筑物，依法依規、實事求是、分類處置，不搞“一刀切”。

4 結論

水生態空間的劃定對細化水生態功能分區、明確管控要求和管理對策都有重要意義。通過對河道水生態空間的劃定，即對河道用地確權、明確河道用地紅線、提出河道管控措施，利用底線思維來管理和保護河道，降低人類活動對河道的干擾，有序清退違法違規建設工程，強化水生態空間用途管制，合理利用水域空間。同時，水生態空間的劃定工作能夠促進河道生物多樣性的恢復、增強河道水源涵養能力、改善河道水環境質量等。本研究不足之處在于未能建立水生態空間用地信息臺賬，通過建立水生態空間內現狀土地利用臺賬信息，可實現精準施策的河道管理措施目的。