辽河保护区河道险工治理研究

冯新伟，刘瑞霞，李斌，段亮，张晓孟，宋永会*

1.辽宁水利职业学院，辽宁 沈阳 110122 2.中国环境科学研究院城市水环境科技创新基地，北京 100012

辽河保护区河道险工治理研究

冯新伟1，刘瑞霞2，李斌2，段亮2，张晓孟2，宋永会2*

1.辽宁水利职业学院，辽宁 沈阳 110122 2.中国环境科学研究院城市水环境科技创新基地，北京 100012

通过对辽河干流河道险工全面考察，河道险工成因分析以及河道演变分析结果，分别采用马卡维耶夫法、平滩水位法、造床流量保证率法、主汛期月平均流量法对造床流量进行了计算；根据历年主槽平均宽法、经验公式法、造床流量下现状河道水面宽法的计算，同时充分考虑各河段河道特点、上下游协调统一，并为河道的演变发展预留一定空间，综合确定了辽河干流各河段整治宽度；分别针对辽河两岸岸坎-缓坡和陡坡，提出了河道险工综合治理技术，为辽河干流防洪工程体系提供技术支持。

辽河保护区；干流；河道险工；造床流量；整治宽度；治理技术

河道险工治理是河道防洪工程体系的重要组成部分，河道大致可分为顺直型、蜿蜒型、游荡型3种。河道险工，主要发生在游荡型和蜿蜒型河段上[1-2]，其最直接的表现就是堤岸坍塌。坍塌主要有2种类型：1)崩塌，大块堤岸连顶带坡塌入水中；2)滑脱，部分堤岸向水内发生滑动。这2类险情，以崩塌最为严重[3]。险工治理，其目的是防止河岸坍塌，稳定河势，确保堤岸安全。

辽河干流属于蜿蜒型多沙河流，洪水条件下河道演变剧烈，河势摆动频繁。受历史原因和经济条件的限制以及险工段的自身发展，现有河道整治工程不配套，河势未得到有效控制，受历年洪水的冲刷，很多险工堤岸已经损毁，险工段未能得到有效的控制；同时河道的自然演变，河势的变化，使很多险工已不能发挥作用，无法满足社会经济发展对防洪的要求。同时，河道作为辽河保护区开展各项治理与保护工作的平台，承载着为辽河保护区发展提供基础性保障的任务。由此可见，对辽河流域险工进行治理，尽快建成完善与流域区域社会经济发展水平相适应的防洪工程体系十分紧迫和必要。

1 河道险工成因分析

险工是依水的自然运动规律发展变化而形成的，只要水在流动，就会产生险工。一般规律是有湾就出险，陡湾发展快、险重，缓湾发展慢、险轻。形成险工的主要因素有：1)水溜冲淘，由于水溜的浪坎，堤岸失去了平衡，发生坍塌现象形成险工；2)弯道环流，由于横向环流的作用，凸岸呈侵入式淤积，凹岸河岸坍塌逼近大堤形成险工；3)堤距窄，泄流不畅，堤靠近河道，河水流动冲刷大堤形成险工；4)河岸土质差，抗冲能力低，易倾坍、脱落，在受主流冲刷下，逐渐后退形成险工；5)人为因素，如河道工程施工质量低，过量取土、采沙，破坏护岸林、护堤林，倾倒废渣、淤塞河道等[3-5]。

2 辽河干流险工险段基本状况

辽河干流多为蜿蜒型或游荡型河道，其主河槽的横向摆动和纵向冲淤变化不断发展，造成河道水流长时间冲兑淘刷岸滩和堤坝，形成多处险工，危及防洪及生态工程安全。据统计，目前共有较大弯道156处，弯道凹岸坍塌退蚀，弯顶逼近大堤，水流冲兑大堤堤脚形成险工，辽河干流共有险工114处，险工长度126.117 km，其中，已治理长度15.923 km，需治理长度110.194 km，都是历年汛期人力、物力投入最多，极易出险的薄弱环节和河道防洪的隐患，是防洪工作的重点。由于河道险工险段未得到有效控制，2010年洪水又新形成13处险工，造成了较为严重的河道险情。辽河防洪地位十分重要，河道险工治理事关辽河河势稳定和防洪安全，必须统筹全局、统一规划，在河道中水治导线的控制和指导下进行治理，既要兼顾上下游及左右岸的利益,又要分清主次,遵循因势利导,顺乎河流的自然演变规律。

3 河道险工治理技术

在河道整治规划设计中，造床流量是计算河宽及冲刷深度最关键的基础参数[6-8]。以河道现行流路为基础，依据中水整治、因势利导、以弯导流的原则绘制治导线，则是河道整治措施中的核心问题，治导线拟定是否合理直接关系到河道整治的成功与否、效益大小[9-11]。

3.1 造床流量的计算

根据河道演变分析结果，分别采用马卡维耶夫法、平滩水位法、造床流量保证率法、主汛期月平均流量法进行造床流量计算[12-14]，将各方法的计算结果与辽河干流河道的具体情况相结合，最终选定的各河段造床流量见表1。

表1 辽河干流各河段造床流量结果

Table 1 The dominant discharges of different river sections in Liaohe River m3s

表1 辽河干流各河段造床流量结果

河段马卡维耶夫法平滩水位法保证率法平均流量法采用流量福德店—通江口250140125125～135150通江口—清河口清河口—铁岭3503502801060160400135～282135～2822801000铁岭—石佛寺550940400282～310950石佛寺—柳河口柳河口—六间房550550620520500500310～350310～350600500六间房—盘山闸650580480338550

3.2 整治宽度的确定

根据历年主槽平均宽法、经验公式法、造床流量下现状河道水面宽法[15-16]的计算结果，充分考虑各河段河道特点、上下游协调统一，并为河道的演变发展预留一定空间，综合确定辽河干流各河段整治宽度见表2。

表2 辽河干流各河段整治宽度

3.3 治导线的确定

治导线划定应遵循：1)遇有支流汇入应断开，为支流汇入和河口演变预留足够空间；2)以现有河势为基础，尽量做到平顺光滑，遇有险工、护岸、桥梁桥墩等现有、规划控导工程的河势发展已受到限制的河段应尽量靠近控导工程；3)治导线平面划定尤其是弯道段的划定还应充分参考河道历史演变分析成果，在河势发展较为剧烈，并对现有防洪工程或河道内的重要保护对象构成威胁，且没有(包括现有和规划的)控导工程的河段，应结合工程方案对河势予以控制，治导线在现状岸坎后不宜预留太多。

3.4 治理工程技术

辽河两岸岸坎可按陡峭程度及植被覆盖情况大致分为2类：1)现状坡比较缓，水流兑岸情况不严重，坡面基本有植被覆盖或经简单整型、覆土即可具备植物生长条件的，简称缓坡，实际划分中，大致标准可按柳河口—卡力马段坡比缓于1∶1.5，其他段缓于1∶1控制，该类岸坡长约440 km，占现有规划岸坎的41.35%；2)现状坡比较陡，水流兑岸情况严重，水下及水上边坡现状基本不具备作物生长条件且目前没有岸坡防护工程的，属于河道险工，简称陡坡或陡坎，实际划分中，大致标准可按柳河口—卡力马段坡比陡于1∶1.5，其他段陡于1∶1控制，该类岸坡长约624 km，占现有规划岸坎的58.65%。

3.4.1 缓坡治理工程技术

缓坡段治理以植被维护与恢复为主。坡面植被覆盖情况因岸坎高差、岸坎坡度、坡面土质及河槽水位变动幅度不同而略有变化，岸坎高差大、坡度陡峭、坡面土质差(粉土、细沙为主的坡面)、水位变动幅度大的坡面植被覆盖较差，反之较好。根据现场查勘并结合当地特点，植被覆盖较好的缓坡段以植被维护和自然恢复为主，植被较差的坡段可插种适合当地生长的喜水乔灌木(如白浆柳、红毛柳等)，利用其根系发达、生长迅速的特点固定坡面土壤，进而渐次恢复坡面草本植被。由于坡面植被随季节性变化较大，进行定性定量划分较为困难，且治理费用也较低，所以其治理工程量和费用未纳入此项工程建设中。

3.4.2 陡坡治理工程技术

陡坡按所处河段河道特点及对两岸防洪、生态安全的影响划分为3种类型：

1)陡坡段为重点弯道段，即对河势发展及两岸防洪安全影响较大的弯道陡坎段(即河道险段)。根据2010年调查统计，辽河干流共有114处的弯道陡坎段，总长110.2 km，治理的主要思路是在常水位以上削坡，削出宽1 m的平台，再以1∶2.5的边坡削到坎顶，坡面、平台、平台以下(清河口以上为水平10 m，以下为水平13 m)采用耐腐蚀性较好的铅丝石笼(0.4 m厚)防护，平台上压0.5 m铅丝石笼压重稳固坡面石笼及水下石笼，坡面石笼上覆0.4 m厚坡面开挖土，回填开挖土应以表层土为主，表层土不足时，以下层土补充。

2)陡坡段为一般弯道段，即对河势发展及两岸防洪安全影响不大但对生态安全构成威胁的弯道陡坎段。辽河干流全段共有该种岸坡83.8 km，治理的主要思路与重点弯道段类似，区别在于坡面采用生态防护(如稻草垫、三维植被网等措施)，由于坡面不设自重较大的硬性防护，所以削坡坡度相比重点弯道段可以略陡，具体操作可按清河口以上为1∶1；清河口—柳河口为1∶1.5；柳河口—卡力马为1∶2.0；卡力马—六间房为1∶1.5；六间房—盘山闸为1∶2.0。

3)陡坡段为顺直段及弯道过渡段，这种河道演变速度相对较慢，且其演变对防洪及生态安全影响也较小。辽河干流全段共有该种岸坡430.0 km，所以这种陡坡治理的主要思路与一般弯道段较为类似，区别在于坡面以自然恢复为主，不采取工程措施防护。

对于河弯较大、弯道发展速度较快、主河道直逼大堤、严重威胁两岸防洪安全的陡坎河弯段可在进行仔细论证后裁弯。裁弯是解决河道防洪安全的捷径，但也是对河道影响尤其是下游河道影响较大的一种治理型式。由于辽河干流铁岭丈沟子及新民蓝旗等河段防洪问题突出，可以在辽河来水来沙条件较为理想，以及各方面条件均较为成熟时，经充分论证后采取适当的人工裁弯措施，裁弯后仍保留老河道，将新老河道之间区域建设成小型湿地。

辽河干流福德店汇合口以上，即东、西辽河，仍存在着范围较长的陡坎，河道主流距大堤较近，作为辽河干流的上游段，其稳定与否直接关系到下游辽河干流的河势变化，因此，建议将陡坎治理范围向汇合口上游延伸，即东辽河左岸(昌图境内)延伸岸线长度2 km，西辽河右岸延伸岸线长度2 km，结合汇合口拟建的宣传教育基地，包括设置永久标志物，增设瞭望台、宣传栏、停车场等设施，并依据其岸线类型进行相应生态治理。各市统计结果见表3。

表3 辽河干流河势稳定及河道险工治理统计

4 主要工程量的确定

辽河干流岸坡生态治理规划包括辽河干流共涉及铁岭、沈阳、鞍山、盘锦4个市14个县(区、市)，规划岸线总长度1 064 km，建设工程总长度625.6 km，按照不同河道岸坎类型分类进行整治，规划工程措施工程量及护岸工程处理形式分别见表4和表5。

表4 辽河干流河势稳定及河道险工治理分市工程量

表5 护岸工程处理形式

5 结语

(1) 通过马卡维耶夫法、平滩水位法、造床流量保证率法、主汛期月平均流量法对造床流量计算结果的综合分析,并结合河道本身的特点，提出了辽河保护区各河段造床流量值；综合考虑各河段河道特点、上下游协调统一，同时为河道的演变发展预留一定空间，确定了辽河保护区各河段整治宽度。

(2)河道险工千差万别，治理方法也相应灵活多变，根据险工的现状及发展情况选择了不同的治理形式；采用适宜的材料，运用科学的施工方法，来解决河道的险工问题。做到既能维护河道工程的安全，又能少用材料，节约资金，使河道险段治理工程合理、科学。

(3)通过堤防标准化建设、河道整治，完成重点河段砂堤砂基治理，河道险工得到有效控制，逐步完善辽河干流防洪工程体系，建成与保护区社会经济发展水平相适应的防洪减灾体系，在发生常遇洪水和较大洪水时，将保障辽河干流的防洪安全和社会经济的正常发展；在遭遇大洪水和特大洪水时，将保障保护区经济活动和社会生活不会发生大的动荡。

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ResearchontheGovernanceofCriticalLeveeSectioninLiaoheConservationArea

FENG Xin-wei1, LIU Rui-xia2, LI Bin2, DUAN Liang2, ZHANG Xiao-meng2, SONG Yong-hui2

1.Liaoning Water Conservancy Vocational College, Shenyang 110122, China 2.Department of Urban Water Environmental Research, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China

Through a thorough investigation and cause analyses on the critical Levee sections of the Liaohe River, and the evolution analysis of the water courses, the Makovieve method, the bankfull level method, the guaranteed rate of dominant discharge method and the main flood season average monthly flow method were used to calculate the river dominant discharge, respectively. The regulation river width was determined based on the calculations using the main channel average width of previous years method, empirical formula method and the water course width under current river dominant discharge method, full considerations of the characteristics of each river section, the coordination of up- and down- streams, as well as leaving space for the evolution of the river. With regard to the both banks gentle or steep bank, a comprehensive governance technology on critical levee section was proposed, which could provide technical supports to the flood control system of Liaohe River.

Liaohe Conservation Area; mainstream; critical levee section; river dominant discharge; regulation width of river; governance technology

1674-991X(2013)06-0498-05

2013-07-16

国家水体污染控制与治理科技重大专项(2012ZX07202-004,2012ZX07202-005)；辽宁省辽河保护区治理与保护“十二五”规划研究(201010261)

冯新伟(1956—),男,副教授,主要从事水利工程,fxw001@163.com

*通讯作者:宋永会(1967—)，男，研究员，博士，主要从事水污染防治技术研究，songyh@creas.org.cn

X321

A

10.3969j.issn.1674-991X.2013.06.077