嘉兴市河道淤积测算及轮疏机制探讨

叶朝霞,苏营营,沈一鸣

(1.嘉兴市环境保护监测站,浙江 嘉兴 314001;2.嘉兴市秀洲区水利局,浙江 嘉兴 314001)

1 问题的提出

嘉兴市地处太湖东部平原,面积3 915 km2,其中水面面积311 km2,境内分布着湖泊67个,河道12 500余公里。河道作为水的载体和渠道,不仅提供了全市人畜饮水和灌溉用水,同时兼泄洪、排污、水运、环境等多重功能。自20世纪70年代末,嘉兴市传统的捻河泥积肥基本消失,河道淤积日趋严重,不仅影响河道的正常功能,而且加重了水质恶化。本文通过对嘉兴市秀洲区不同类型河道淤积情况的测算,总结出不同类型河道的淤积速度,以此概化出嘉兴未来20 a的河道淤积过程,针对性地提出各类河道的轮疏年限,并对建立河道轮疏机制作了深入的探讨。

2 河道的淤积情况

20世纪70年代末,随着农村产业结构的调整,嘉兴市传统的捻河泥积肥基本消失,河道淤积日趋严重。据对清淤过程中的河道断面观测,历经近20多年淤积,河床淤积最大厚度通常在1.5 m左右,一般河道淤积厚度也在1.2 m左右。经测算,全市河道淤积总量为2.4亿m3。

2.1 河道淤积成因分析

造成嘉兴市河道淤积的主要原因有两岸坍塌土体入河、雨水冲刷剥蚀两岸表土入河、农田排水携带泥沙、航船搅起的泥沙在附近河道里的沉积、水生植物枯死腐烂沉积、洪水期间过境水流夹带的泥沙沉淀淤积、人为弃入河中的垃圾杂物等[1]。

2.2 河道淤积形态

自然冲刷形成的河道断面总是呈锅底断面形态。河道淤积以后,由于河槽断面上水动力分布的特点和淤积物沉积后的断面稳定要求,河床抬高,但断面形态仍然具有浅锅的形态,因此淤积层呈中间厚,逐渐向两岸尖灭。即使是两岸坍塌的河段,最终在波浪作用下,仍然趋向平缓的锅形断面。

2.3 河道淤积的危害

河道淤积导致河道变浅、主槽变窄,河道的蓄洪、灌溉、航运功能都受到影响。河道蓄水量减小,如遇汛期,洪水位迅速抬升,且居高不下,洪水调蓄能力薄弱;枯水期水位低,河水很浅,以致于干枯、断流,泵站提不到水,影响灌溉,也影响其他供水;河道水位低也导致船只搁浅,影响航运[2]。

河道淤积的另一危害是加重水体污染,由于河道变浅,水量减少,但排入河道中的污染物总量并不减少,导致水污染浓度增加。同时污染物伴随淤泥中有机物的腐烂,又形成了河道底泥的次生污染。部分淤积河道(主要是浜头、浜尾)再加上人为垃圾堆积,逐渐湮没成为低洼地。

3 河道回淤情况的调查分析

3.1 以秀洲区河道为例

嘉兴市秀洲区河道总长度1 700 km,湖泊43个,其中航道110 km,骨干排水河道90 km,镇村河道1 500 km。全区水域水体总容积11 400万m3,其中湖泊容积为 7 000万m3。

秀洲区河道按淤积速度划分为3类:快速、中速和慢速淤积。快速淤积主要分布在超深超挖河段、航道支港河段 (与航道交叉的一段河道)、畜牧养殖区、城镇建设开发区、砖厂取土河段。这类河道占总量的10%,约150 km,淤积最大厚度为0.25～0.40 m/a,根据观测,第1年平均淤积0.30 m,第 2年平均淤积 0.24 m,第 3年平均淤积0.18 m,以后每年的淤积速度依次递减。秀洲区快速淤积河道年淤积总量约45万m3,疏浚周期为2～4 a。

中速淤积主要分布在人口密集地区、工业发达地区的河段;旱地多且复种指数高的河段;水面养水草、种菱河段;岸坡塌陷、植被稀少河段。这类河道占总量的30%,约450 km,淤积最大厚度为0.2～0.3m/a,根据观测,第1年平均淤积0.20 m,第2年平均淤积0.16 m,第3年平均淤积0.13 m,以后每年的淤积速度依次递减。秀洲区中速淤积河道年淤积总量约90万m3,疏浚周期4～6 a。

慢速淤积主要分布在偏僻村庄,机船少,复种指数小的河段;岸滩平缓,绿化率高,生态涵养好的河道;与外部水体交换少的河段。这类河道占总量的60%,约900 km,最大淤积厚度不到0.15 m/a,根据观测,第1年平均淤积0.10m,第2年平均淤积0.08 m,第3年平均淤积0.06 m,以后每年的淤积速度依次递减。秀洲区快速淤积河道年淤积总量在100万m3以下,10 a内不需要再疏浚。

按全区1 500 km河道估算,年淤积量225万m3,平均疏浚周期为8 a。

3.2 全市河道回淤估测

秀洲区的河道包括了各种典型情况,相比其它县区具有代表性。根据全市河道条件的相似性,据此推算,预测全市河道淤积情况如下:

快速淤积:占总量10%,长度1 250 km,按3 a轮疏周期,需疏浚420 km/a,淤积总量380万m3/a。中速淤积:占总量30%,长度3 750 km,按5 a轮疏周期,需疏浚750 km/a,淤积总量750万m3/a。慢速淤积:占总量60%,长度7 500 km,按10 a轮疏周期,淤积总量830万m3/a。由此可见,自然回淤周期平均7～8 a,被动清淤工程量极大,永无消停。

3.3 消减河道回淤的措施

由于地形、地质、两岸植被和两岸排放等影响因素不同,河道淤积速度不同。因此,从源头上防控,消减影响因素,减慢淤积速率,比被动清淤更为科学、有效。除了通航繁忙航道航船搅起的泥沙源难以消减外,其它大部分河道淤积源可以通过人为改变影响因素予以消减,近2 a嘉兴市的护岸工程和活动已起到明显效果,如万里清水河道建设的护岸工程和绿化工程的水土保持作用、畜禽养殖区粪便处理工程、城镇开发区开发建设项目水土保持三同步工程、对黏土制砖的取缔、河道水面保洁的推行等。这些工程和措施如果全面实施,除航道附近外,其它大部分河道将成为慢速淤积河道。考虑到上述工程和措施的实际进程和河床淤积随时间递减的特点,概化出嘉兴未来20 a河道淤积过程 (见表1)。按淤积到1 m左右实施清淤,清淤周期为:快淤河道5 a,中淤河道10 a,慢淤河道20 a。

表1 3类河道回淤过程概化表 m

4 河道轮疏机制探讨

4.1 河道轮疏周期分析预测

采取源头控制措施后,轮疏周期:10%的河道为5 a;30%的河道为10 a;60%的河道为20 a。“十一五”期间,随着浙江省万里清水河道建设的开展,嘉兴市除主航道以外的河道均已清淤完毕。据此,新一轮清淤的前5 a,全市约需安排清淤河道长度250 km/a;第6年开始,可安排约625 km/a;15 a后,可安排625～1 000 km/a,而考虑到第一轮完成时间不均衡,全市可安排650 km/a左右。河道轮疏周期见表2。

表2 河道轮疏周期表km

4.2 河道轮疏的资金保障

河道疏浚筹资方案可以沿用现行方案,对嘉兴市本级的南湖、秀洲2区,市财政按2万元/km补助,中心城区(中环路以内)由嘉兴市水利局直管,由嘉兴市财政出资。其它县市各自承担。航道部门应当承担航道泥沙淤积临近河道的清淤补偿。同时,清淤轮疏机制一经建立,清淤资金应作为常年性支出列入预算。鉴于运河属历史文化遗产,建议浙江省财政给予一定支持,处于嘉兴的与邻省市的交界河道的疏浚,也建议浙江省财政给予一定的补助。

4.3 河道轮疏的建设管理

河道轮疏机制建立后,河道疏浚成为河道日常维护工作,应当进一步规范施工与加强监管。由于年疏浚量减少1/2,可以通过更加严格的招标程序和要求,从现有疏浚施工单位中优选技术装备先进、施工业绩较好的单位。研制、采购更加符合河道清淤要求的施工机械,提高施工效率,减轻施工时的负面影响。运用先进测试手段,改进河道断面测量办法,提高水下土方测量精度。结合河道建设管理,加大技术投入,在市本级和市区选择典型河段,对河床实施断面监测,掌握河床变化动态。

4.4 建立河道管理长效机制

4.4.1 巩固完善河道保洁体系

河道保洁使水面洁净,使人们赏心悦目,河道水面保洁还可以减少河道沉积物,延长疏浚周期。控制水面养殖(种植),对突发性的水葫芦和绿萍等有处置预案,并有相应的资金保障,以减少水生植物沉淀、腐烂、淤积。嘉兴市目前有1 000条船、3 000人的水面保洁力量,还需要进一步加大投入,改进机制。

4.4.2 营造河道防护林,强化河岸水土保持

推进两岸堤防绿化,选择合适的植物种类和合理的植物搭配,既保证河道生态景观,又起到水土保持作用,加快生态护岸建设,延长河道回淤周期。

4.4.3 建立河道管理体系

嘉兴市赖以生存的水源主要为河道湖泊。而现有河道管理水平与河道的功能、地位、作用不相适应,存在着诸如认识不足、机构不健全、投入不足、管理法规不全、执法力量很弱等问题。经济社会发展到目前的水平,河道管理的重要性已凸显。要逐步完善河道管理体系,加强包括组织管理体系,资金保障体系和信息化管理体系的建设,逐步做到对河道水域平面的、立体的、水流的、水质的、有效的动态监控,实现河道生态化、管理现代化的目标[3]。

5 结 论

基于对典型区域不同类型河道回淤情况的分析,得出嘉兴市不同类型河道的淤积速度,以此推算出各类河道的轮疏年限和轮疏周期。快淤河道的周期为5 a,中淤河道的周期为10 a,慢淤河道的周期为20 a。通过建立一定的河道轮疏机制和长效管理机制,恢复河道功能,实现水资源可持续利用,促进经济社会可持续发展。本文对指导平原河网地区的河道清淤和长效管理有参考意义。

[1]张彦南,张礼达.河道淤积泥沙来源及治理对策[J].水利水电科技,2009,35(1):15-17.

[2]赵政.浅谈上海地区河道淤积成因及对策 [J].上海水务,2001(3):6-9.

[3]何爱梅,赵培江.河网地区建立河道管理机制的初步探讨[J].安徽科技,2002(11):44.