復州河河道演變及采砂管理規劃影響分析

王 孟

（大連河海水利水電勘測設計有限公司,遼寧 大連 116021）

1 引言

河道內的砂石資源是有限的,為了使有限的資源得到合理、高效的利用,同時保障河道防洪安全,必須對其進行科學的規劃。泥沙是河床組成的主要物質基礎,也是經濟建設的重要原料。河道采砂是采掘河床表層的床沙,而床沙是挾沙水流與河床相互作用的產物。為保持采砂河段河床基本穩定,泥沙沖淤處于動態平衡,必須合理規劃采砂范圍和采砂深度。

2 工程概況

復州河是大連市第二大河流,發源于普蘭店市同益鄉老帽山南麓,海拔高程655.8 m。干流全長129 km（其中,普蘭店區境內河段長40 km,瓦房店市境內河段長89 km）,總流域面積1647.7 km2,河道平均比降1.33‰。有20 km2以上的一級支流17 條,二級支流2 條。復州河干流上有大型水庫2 座—東風水庫、松樹水庫,中型水庫1 座—七道房水庫；攔河閘4 座—欒店攔河閘、虎頭村攔河閘、杏樹園攔河閘和西藍旗攔河閘；水文監測站2 座—關家屯（二）水文站、三臺子防汛特征水位監測斷面。

3 河道演變與泥沙補給分析

河床演變從河流形態的變化形式來看,可分為縱向變形和橫向變形。主要是由洪水產生的沖刷、淤積和人類活動的影響造成的。其中,局部河床縱向的周期性變形,是由于洪水期和枯水期或豐水年和枯水年對河道的沖刷、淤積不同引起的。橫向變形是指塌岸、分汊、改道、裁彎等河床平面形狀的變化,是河流橫向輸沙不均衡而引起的。人類生產經營活動,如筑堤、修橋、挖砂等也對河床縱向、橫向變化產生影響。

3.1 歷史時期演變

復州河干流全長129 km（其中,普蘭店區境內河段長40 km,瓦房店市境內河段長89 km）,總流域面積1647.7 km2,河道平均比降1.33‰。有20 km2以上的一級支流17 條,二級支流2 條。

復州河屬于山溪性河流,其中山區丘陵占86%,平原占14%。河流上游河床為卵石,水流湍急；中游河床為粗砂和礫石；下游河床為細砂,水流較為平穩。

由于缺少多年的河道斷面資料,因此,本次規劃選取規劃河道不同年份的Google earth 衛星圖對河道演變進行定性分析。

圖1 河道平面演變圖

經對比河道歷史衛星圖,規劃內河道平面形態基本沒有發生變化,但可以看出人為活動（工程建設,盜采河砂、耕地侵占等）對河道岸線的影響以及河道兩岸的發展變化。

3.2 近期演變及趨勢

3.2.1 平面演變

根據復州河不同河段的演變特性,可以將復州河大致分為3 段。

1）松樹水庫以上河段

東風水庫以上河段為山區段,兩岸居民較為分散,河道相對狹窄,大洪水在兩山之間漫溢,河道演變以自然演變為主。局部段存在彎頂上提下挫或者左右岸擺動等,但本段上游部分由于受兩岸山體限制,安波街道和同益鄉等相對集中居民區均修建堤防工程,河道整體平面擺動范圍不大。

2）東風水庫～松樹水庫河段

東風水庫～松樹水庫河段基本為山區段,沿岸村屯較松樹水庫以上密集,在沿岸重要村鎮如松樹鎮、得利寺鎮等河段均有堤防、護岸或者生物防護。這些人工節點的形成,限制了河道自然演變,成為相對歸順的河道。該段平面擺動較小,彎道相對固定,平面變化不大。

3）東風水庫壩下～入海口河段

東風水庫以下進入平原區,該段河道較寬,河道中分叉及淺灘增多。東風水庫以下兩岸基本有連續堤防,大洪水被限制在兩堤之間,河道演變主要體現在主槽變化上。

決定河床沖淤的主要因素是河流的含砂量和挾砂能力,當含砂量大于河段的挾砂能力時,河床將發生淤積,反之,河床將被沖刷。本次采砂管理規劃根據河流流勢進行分析,規劃段河道中泓線位置基本一致,河槽沖淤擺動基本平衡,河勢比較穩定。

山區河道的穩定特性,加上堤防工程的限制、控導工程的約束,復州河河道在平面形態上不會有較大變化。

復州河干流上建有3 座水庫,加上近年來對復州河河道不斷進行綜合治理工程,河道整體不會發生河道淤積。河道床質多為卵石和卵石夾砂,且卵石排列間隙小,河床表層粗化。在不發生大洪水的情況下,河道內卵石和砂石不會發生大量輸移,即不會發生明顯的河道沖刷。

復州河河道采砂河段的上下游河道變化以及局部變化,都將大部分來自于外界人為因素行為的影響。

3.2.2 橫向演變

復州河干流從源頭至入海口（七道房水庫、松樹水庫和東風水庫庫區除外）僅有一處關家屯（二）水文站。

全河道僅有2019 年實測大橫斷面資料,同一斷面多年實測資料較為匱乏。由于水文站基本位于復州河防洪重點河段,輔助以目前掌握的橫斷面資料,基本能夠反應復州河重點防洪河段的橫向演變特性。

1999 年和2009 年關家屯水文站監測河道斷面為U 型河槽,經過10 年的洪水沖刷演變,河道兩側寬度演變基本無變化,河道斷面兩側灘地基本無變化,主河槽由于沖刷、淤積導致河底高程下降0.1 m～0.68 m。因此,本段河道有洪沖枯淤的特性。

3.3 人類活動對河道的影響分析

2002 年以前,河道內無大規模集中采砂行為,岸坡相對穩定,岸線變化不大。特別是在1998 年豐水后,進入了連續枯水年,沖淤引起的河床多變化不大。但是從2002 年起,隨著經濟的發展和建筑市場的興起,人們對河道內豐富的砂卵石資源進行了一定程度的無序開發,導致河床下切、河岸倒退,有些地方還形成了采砂坑和棄渣堆,造成河道縱向和橫向的雙向變形。但通過近些年復州河不斷的整治管理,情況得到了很大程度上的改善。

3.4 河道泥沙補給分析

規劃河道的泥沙主要來源于以下幾個方面：洪水徑流攜帶的下行陸相泥沙、沿岸支流匯流補給的泥沙。規劃河段主要泥沙來源于流域內各支流的泥沙匯入,其次為洪水和特大洪水對上游丘陵區、平原區侵蝕、搬運。

復州河河道具有山區性河流的特點,屬暴雨洪水產沙,多年平均降雨量550 mm～700 mm,降水由南向北遞減,降水的時空分布極不均勻,年內降雨高度集中在6 月、7 月、8 月、9 月四個月份,產沙歷時基本與暴雨歷時同。區域水資源和年徑流量分配不均勻,徑流量主要集中在6 月～11 月,輸砂量同樣主要集中在汛期,輸砂量年際的分配也極不均勻,主要集中在豐水年。

此次規劃涉及復州河河道,流域內泥沙主要來源為洪水中挾帶的泥沙。本次設計泥沙分析采用輸沙模數法,輸沙模數采用關家屯站多年平均輸沙模數94.5 t/km2計算,推懸比采用15%,泥沙容重采用1.3 t/m3,計算結果見表1。

表1 規劃河流多年平均年輸沙量

由于復州河兩岸有多條支流入匯,集水集沙面積較大,建庫對復州河河道泥沙含量影響程度有限,下游河道仍然具有洪沖枯淤特性,河道內的泥沙主要來源于兩岸支流的匯入,采砂基本為河道補給砂。

4 采砂影響分析

4.1 采砂分區規劃

（1）保留區

本次規劃保留區為8 個,保留區總長9.462 km,保留區可開采砂石量54.57 萬m3。

主要規定為對河勢穩定、防洪安全、水生態與環境保護等有可能產生影響的水域以及河勢正處于變化之中的河段或水域可以劃定為保留區；在一些管理困難的河段根據河道保護及管理要求劃為保留區；保留區的劃定應盡量體現作為禁采區和可采區之間緩沖區的特點,為規劃期內不可預料的采砂和有彈性的采砂管理留有余地。

（2）禁采區

本次規劃共劃定12 處涉河工程禁采區,禁采區總長度為105.668 km,主要規定在涉河工程安全保護范圍內禁采,規劃段涉河工程包括堤防工程、已建及正在建設中的跨河橋梁、引水涵、攔河壩等。

（3）可采區

本次規劃共劃定5 個可采區,可采區總長度為長7.800 km,可采區可開采砂石量58.61 萬m3。其中瓦房店市復州城鎮2個可采區、瓦房店市太陽街道2 個可采區、普蘭店區同益鄉1 個可采區。可采區基本情況見表2。

表2 規劃可采區基本情況表

4.2 采砂管理規劃影響分析

4.2.1 采砂對河勢穩定的影響分析

復州河河道為山區河流,受天然山體自然節點的控制,河道較穩定,部分河段修建堤防,在平面上人為約束和控制了河道形態,因此采砂對河道整體平面形態影響較小。可采區開挖邊坡坡比為1∶5 開挖深度不超過上下游建筑物河底連線的控制高程,不會造成主槽河道的上下游比降不平衡,采砂時對局部河段的拓寬,有可能導致主流橫向變化和河槽斷面形態的變化。因此采砂對河勢穩定的影響較小。

4.2.2 采砂對防洪安全的影響分析

本次規劃按照相關法律法規、行業規范及政策文件,在涉河建筑物周圍留足保護范圍,其中河道整治工程附近區域,以及對防洪安全有較大不利影響的區域,均劃定為禁采區,擬定采區距離堤防不小于20 m,滿足河道管理部門對堤防安全的保護范圍要求,因此采砂基本不會對現有防洪工程安全造成影響。

根據采砂管理要求,主汛期為禁采期,包括河道水位超過防洪警戒水位期間、依法禁止的其他時段,灘地內不允許有永久成品料堆放場地,臨時堆放場地及采砂設備應該在河道管理部門監督下于汛期來臨前撤離河道,采砂產生深坑需及時回填和平復。

規劃采砂主要開采河灘部位的存量砂,采砂降低了河灘面高程,增加了河道的行洪斷面,加大了河道泄洪能力,使岸線更加平順,利于河道行洪,同時河道面貌得到了改善。

綜上所述,本次河道采砂的實施,在堅決貫徹采砂規劃及各項管理制度的情況下,對河道防洪安全無不利影響。

4.2.3 采砂對生態與環境的影響分析

采砂對河道內及岸邊植物的生長、生存產生一定影響,采砂作業過程中不可避免地排放廢水、廢物,同時采砂作業人員由于無人管理,生活垃圾隨處堆放,可能造成河道水質破壞,采砂作業期間的噪音粉塵可能會對沿線較近村莊有影響,較遠村屯無影響。因此本次規劃河段采砂可能會對灘地植物、河道水體及較近村莊有影響,故應加強開采期間的監管力度,開采結束后應對岸坡植被等進行恢復。

4.2.4 采砂對涉河工程正常運用的影響分析

本次規劃河段內涉河工程包括兩岸的堤防及險工護岸工程、攔河閘壩、穿河輸水管線、跨河橋梁、水庫、取水口、提水站、防汛特征水位監測斷面及水文觀測站,這些涉河工程的上下游均依據現行相關規范及文件劃定了禁采區域,規劃可采區均不在工程保護范圍內,涉河工程安全可以得到保證。因此,采砂規劃不會對規劃河段內的涉河工程的正常運用造成不利影響。

5 結論

（1）采砂管理規劃根據河流流勢進行分析,規劃段河道中泓線位置基本一致,河槽沖淤擺動基本平衡,河勢比較穩定。由于復州河兩岸有多條支流匯入,集水集沙面積較大,建庫對復州河河道泥沙含量影響程度有限,下游河道仍然具有洪沖枯淤特性,河道內的泥沙主要來源于兩岸支流的匯入,采砂基本為河道補給砂。

（2）通過采砂并結合河道整治,疏浚河道,擴挖主河道,使主流平順,提高河道的防洪能力。對采砂實施規劃管理,將有效地避免環境惡化趨勢。采砂規劃對河勢穩定性、防洪安全、生態環境、涉河工程影響較小。