山区河道水生态空间划定及管控的技术研究

张宝中

(北京中水利德科技发展有限公司，北京 100000)

近年来，针对河道内部存在“四乱”问题，水利部会同有关部门开展了一系列工作，取得的效果显著。但河道跨河违建、河滩地开垦种植、占河为田、人类活动持续束缚河道空间等问题仍存在，山区河道存在的问题尤为突出。

由于山区河道一般流经村、镇，河道管理水平落后，技术、经济投入不足。村民为满足生活需求，擅自跨河搭建低标准的过河桥，随意围垦河滩地，造成河道上游水位升高，行洪能力下降，导致河道周围村庄防洪风险增加。

本研究以北京市怀柔区山区河道菜食河为研究对象，结合《北京市河湖等水生态空间划定及管控规划技术指导意见》和《水利部关于加强河湖水域岸线空间管控的指导意见》，利用HECRAS和GIS平台，划定菜食河水生态空间，对河道用地确权，并提出水生态空间管控措施，有序退出违建、耕地，优化水利基础设施空间布局。

1 水生态空间的概念

水生态空间是分布在农业，城镇及生态3类空间中的涉水部分。水生态空间作为生态空间的重要组成部分[1]，是为生态—水文过程提供场所、维持水生态系统健康稳定、保障水安全的各类生态空间[2-3]，也是直接为人类提供水生态服务或生态产品，以及保障水生态服务或生态产品正常供给的生态空间，可理解为“盆中的水”和“盛水的盆”[4]。

同时，水生态空间亦是城市重要的韧性、绿色和生态空间，具有水源存储、蓄水行洪、引水排涝、生态保持、航运交通等综合功能，在保障城市防洪除涝安全[5]、供给城市生产生活用水、改善城市生态环境中具有强大的自然调节功能[6]。

2 水生态空间的划定

本研究以北京市怀柔区山区河道菜食河为研究对象，根据《北京市河湖等水生态空间划定及管控规划技术指导意见》划定菜食河水生态空间，包括河道管理范围线和保护范围线的划定。

菜食河又称渣汰沟，发源于延庆黑坑，是白河的一个支流，怀柔境内河长12.3km。沿河仅有宝山镇牛圈子村1个行政村，含西湾子、东沟门、北湾、大沟门等5个自然村。河道基本保持天然状态，沿河建有2座挡水坝，4座跨河桥。

2.1 管理范围线

河湖管理范围是为加强河道管理，防止在河道附近从事有碍其管护的活动，确保河道行洪安全、水工程安全而划定的一定区域，由水行政主管部门实施管理。

有堤防河道管理范围按照堤防等级和高度确定，一般按河道上开口线两侧各外延15～40m划定，对于堤防较高的河段，可视情况适当增加管理范围的宽度[7]。有堤防河道管理范围线划定方法见表1。

表1 有堤防河道管理范围线划定方法[7]

无堤防河道管理范围根据河道历史最高洪水位或设计洪水位划定，山区河道管理范围为设计洪水淹没线[7]。无堤防河道管理范围线划定方法见表2。

表2 无堤防河道管理范围线划定方法[8]

菜食河属于山区河道，无堤防，因此划定管理范围线采用设计洪水淹没线。

2.2 保护范围线

保护范围是为保证河湖护岸、堤防等附属水工程设施正常运行管理的需要，在管理范围线以外划定的一定区域[8]。有堤防河道保护范围线划定方法见表3。

表3 有堤防河道保护范围线划定方法[8]

无堤防河道保护范围线划定方法见表4。

表4 无堤防河道保护范围线划定方法[8]

菜食河防洪标准为20年一遇，河道无堤防，因此保护范围线为20年一遇洪水位线外延10m。

2.3 划定方法

2.3.1数据来源

本研究所用的DEM数据是由现场测绘所得，即将实地测量的高程数据(离散的点高程数据、等高线数据)导入GIS平台，经数据预处理、数据筛选、数据挖掘、数据剔除等工序后制作DEM栅格数据。DEM数据参数见表5。

表5 DEM数据参数一览表

一般DEM数据制作步骤如下：

(1)对外业数据进行预处理，即确定研究区域，将研究区域以外的数据裁剪掉，保留研究区域内的有效数据，可迅速提高计算机的计算效率。

(2)有效数据的保留，即剔除不参与相关数据合成的向量数据(如：高程高于地面的建、构筑物等数据)，若未对上述数据进行剔除，生成的DEM数据将会出现异常值与地面高程值相互冲突。因此，需保留外部数据中的等高线、离散地表高程点等基本特征线和特征点，在三维立体场景下检查离散高程点的异常情况。

(3)利用GIS平台生成TIN数据。TIN数据是通过不规则的三角网来显示地形的，由于数据信息较多，直接编辑三角网有所困难，通常对TIN的编辑采用间接的方法进行，编辑单位以图幅、像对均可，它们中间必须有足够的重叠，在有三角网映射的立体模型上，寻找没有切准地面的三角网点，在此处加测特征点或特征线，同时对特殊区域进行处理，处理完成后以新旧特征点线再次构TIN，映射到立体模型上再次进行编辑，这样迭代数次，直到TIN区域的三角网点全部切准地面[9]。

(4)GIS将TIN数据生成DEM数据。菜食河DEM数据如图1所示。

图1 菜食河DEM(5m×5m)数据

2.3.2模型搭建及数据处理

本研究采用常用的HEC-RAS平台进行模型搭建，将DEM数据载入RAS-MAPPER中，创建Terrain数据，沿河道自上游至下游绘制横断面，横断面间距100m，并在桥梁、挡水坝、河道断面变化位置增加模拟断面。菜食河20年一遇洪水淹没水动力模型搭建如图2所示。

图2 菜食河水动力模型搭建

菜食河模型搭建参数见表6。

表6 菜食河模型搭建参数表

通过模型模拟演算，形成菜食河20年一遇洪水淹没区域，如图3—5所示。

图3 菜食河水动力模型模拟结果

图4 菜食河20年一遇洪水淹没横断面图

图5 菜食河20年一遇洪水淹没纵断面图

利用ARCGIS将模拟的栅格数据矢量化，采用平滑面工具进行数据平滑，最终得出矢量的淹没线。菜食河矢量化的管理范围线及保护范围线如图6所示。

图6 菜食河水生态空间分布图

3 水生态空间管控

根据《中华人民共和国防洪法》《北京市河湖保护管理条例》《河道管理范围内建设项目管理的有关规定》《水利部印发加强河湖水域岸线空间管控的指导意见》等，对河道管理范围、保护范围的一般性要求如下。

(1)水行政主管部门应通过规划和建设项目的水影响评价、在项目建设过程中严格监督和检查、严格遵循项目验收路程、加强日常监管等途径，防止各类违法违规行为、活动侵占河道用地。

(2)通过水工程规划同意书、水利工程初步设计方案审查等方式，确保各项涉水工程符合相关水生态空间规划要求，发挥水生态空间规划对全区经济社会发展的支撑保障作用。

(3)通过加强水域岸线用途管制、处置涉水违建、推进水域岸线生态修复、提升水域岸线监管能力来进行生态空间整治。

3.1 严格岸线分区分类管控

对划定的水生态空间，严格按照对应的生态空间管控要求进行管理，水生态空间管控区域内，应禁止进行损坏主导生态功能的一般工程，禁止侵占、变动。

对于不同类型和保护对象，实行共同与差别化的管控措施。本研究中没有明确管控措施的，按相关法律法规执行。

3.2 严格依法依规审批涉河建设项目

对于涉河的建设工程，应符合其保留的必要性、不可规避性及其安全性的原则，严格把控项目审批流程，禁止跨越审查红线，禁止放大工程规模和擅自改变工程类别；严格禁止未经取得审批手续而抢先建设项目、超越权限红线对建设项目进行审批。

3.3 严格管控各类水域岸线利用行为

对于河流的管理范围内的建设项目，主要包括河(湖)岸线的整治和修复、绿色廊道的打造、河(湖)滩地的生态建设、漫道及体育场所等，根据相关法律，应先进行项目的洪水影响评价，取得主管部门审批后方可建设。在河湖管理范围内未取得建设项目的审批手续，不允许私自开发和建设房屋；城镇的建设区域应远离河道滩地。

3.4 依法规范河湖范围内耕地利用

河流管理范围内的土地利用类别，应结合国土空间规划成果，在保证设计洪水顺畅排洪泄洪的要求下，由自然资源部门根据相关法律法规分门别类处置。对于不稳定的耕地位于河道行洪区内、高频的洪水淹没的滩地区域(可按3年一遇的洪水淹没区域考虑)内以及水库征地线高程以下的区域，应有序退出。对于不妨碍行洪泄洪、经济落后区域所保留的耕地、园地，严禁扩大占地规模，不得围堤造田，除水利设施以外不得建设妨碍行洪的建、构筑物。不得以任何行为围堤占用湖、河道。

3.5 依法依规处置涉河违建问题

统筹发展和安全，严守安全底线，聚焦河湖水域岸线空间范围内违法违规建筑物、构筑物，依法依规、实事求是、分类处置，不搞“一刀切”。

4 结论

水生态空间的划定对细化水生态功能分区、明确管控要求和管理对策都有重要意义。通过对河道水生态空间的划定，即对河道用地确权、明确河道用地红线、提出河道管控措施，利用底线思维来管理和保护河道，降低人类活动对河道的干扰，有序清退违法违规建设工程，强化水生态空间用途管制，合理利用水域空间。同时，水生态空间的划定工作能够促进河道生物多样性的恢复、增强河道水源涵养能力、改善河道水环境质量等。本研究不足之处在于未能建立水生态空间用地信息台账，通过建立水生态空间内现状土地利用台账信息，可实现精准施策的河道管理措施目的。