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浙江省小流域防洪工程存在的問題及其對策研究

2013-04-08 17:02朱曉玲陳皓李玉芬
水利規劃與設計 2013年1期
關鍵詞:堤防防洪洪水

朱曉玲 陳皓 李玉芬

(1. 浙江省水利水電技術咨詢中心 浙江杭州 310020;2. 浙江廣川工程咨詢有限公司 浙江杭州 310020)

浙江省地處我國東南沿海,是暴雨和大暴雨的高發地區,為保障山區人民群眾生命財產的安全,加快山區經濟社會發展,必須對小流域進綜合治理。筆者在復核一些小流域防洪工程的設計和實施情況時,發現現狀防洪工程的規劃、設計和實施存在許多問題。

為指導小流域防洪工程的規劃設計,特將這些存在的問題加以歸納總結,并提出相應的解決方案,供設計人員參考。

1 現狀小流域防洪工程存在問題

1.1 規劃依據不充分,防洪定位不明確

堤防工程是防洪工程,是服務于地區社會經濟發展的,因此在規劃設計時,首先應充分了解工程區的社會經濟情況及其發展方向,在此基礎上確定小流域內是否需要修建堤防以及堤防的建設標準才更符合發展的要求。

只有先進行河道規劃,小流域防洪工程才能做到兼顧河道上下游、左右岸的關系,從而在防洪過程中突出重點,改零敲碎打的單一治理為綜臺治理,由分散的小范圍治理發展為集中、連片的規模治理,變單純的防護性治理為全流域的開發性綜合治理。

從目前實施的工程情況來看,在工程初步設計的文本中對相關規劃的論述內容很少,防洪標準取用較隨意,有的規劃只管局部河段,忽視和上下游左右岸的銜接,以致實施后或約束抬高水位水流快速下泄,或造成水流流勢改變,影響相鄰區域的防洪安全。

防洪工程應首先明確自己的任務,部分工程在初步設計報告中未明確保護對象,現場踏勘發現一些地段僅保護零星地塊或沒有任何保護對象,仍盲目地修建堤防,而有的排澇河道也安排防洪任務,結果按照防洪要求布置的建筑物無法排澇。

造成這一現象的主要原因就是工程設計缺乏規劃依據,對所要整治的河道防洪定位不明確,致使不能按照流域的統一要求確定合適的防洪避洪形式。

另外實施過程中發現有的地方為上小流域防洪項目爭取資金或者其他原因,沒有進行詳細的調查研究,規劃編制草率,或修建堤防卻沒有保護對象,或現狀堤防已滿足防洪要求,或對現狀生態狀況良好的河道進行硬化改造,或影響人口多政策處理困難以致無法實施等,造成一些防洪項目必要性不足。

1.2 尊重河流自然形態仍有待形成廣泛共識

人類要發展,土地是不可或缺的資源。如何做到既滿足當代社會發展的需要,又不損害子孫后代生存的需要,以保障人類社會可持續發展就顯得尤其重要。

浙江省人多地少,一些地方依然存在侵占河道、人與河道爭地的現象。

例如,安吉縣西苕溪東山段河道原為彎曲河流,為增加耕地面積對該段河道進行了裁彎取直。由于新開河道斷面、比降、進口水流方向、河床粒徑等與河道流量、流速無法適應,致使新開河產生沖刷破壞現象,河床縱向拉深,堤岸崩塌,河床粗質化。當河道縱向拉深后,緊臨其上游的河道水流速度加快,溯源沖刷強度增大,河床拉深和河岸崩塌現象隨之發生,嚴重影響了河勢的穩定,不得已實施了西苕溪東山段河道廢直返彎工程,河道恢復原況。

河道、河漫灘以及附近的濕地本來都是容納洪水的良好場所,在防汛的時候,彎彎曲曲的河道長度較長,容納水體的容量較大,流速也相對較緩,對堤岸的沖刷就會輕許多,河道的滯洪作用也比較明顯,可以減輕下游的防洪壓力。

通過裁彎取直,修改河道,本來可以蓄滯洪水的地方被開墾為農田或工業園區,為了保護這些開發出來的土地,又修了很高的堤岸,堤防越修越高,對洪水沒有了蓄滯作用,洪水只能通過河道快速下泄,這樣就造成了河道的水越漲越高,下游防洪壓力不斷加大,同時堤防失事的風險和損失也大大增加,這種情況應該引起足夠的重視。

不管是填塘造地,還是將河道裁彎取直,背后都是同一種利益在驅動,就是與水爭地??墒菭帄Z的結果卻往往破壞了水資源調節系統的平衡,加劇了洪災危害,到頭來得不償失。如何改變這種堤防越修越高,水患威脅卻依然難以消除的被動局面,從根本上說,需要我們重新來審視人與水的關系,要時刻牢記任何人在大自然面前都是渺小的,必須尊重大自然賦予的生存法則,否則必然要付出慘痛的代價。

1.3 河道橫斷面幾何規則化、堤防材料硬質化

浙江省的小流域因長期以來普遍存在防洪能力不足的問題,故堤防建設往往將防洪作為第一要務,而忽略了河道其他應有的功能。片面強調防洪功能的結果是采用非自然的形式硬化河道,隔離了河水與地下水的交流,從長遠看這違背了自然規律,破壞了水體與岸坡、水體與河床的有機聯系通道,本來在沙土、礫石等河床土層中生存的微生物找不到生存環境,水生植物和濕生植物無法生長,使得食物鏈中的兩棲動物、鳥類及昆蟲失去生存條件,當河流生態系統遭受破壞之后再要恢復其功能,代價將是巨大的。

1.4 堤防的防沖設計仍有待加強

浙江省小流域內的洪水暴漲暴落,加之河道比降較大,洪水期間河道內流速較大,因此堤防能否抵御洪水的沖刷直接關系到堤防的安全性。

但從目前實施的工程情況來看,大部分設計沒有通過計算堤岸沖刷深度來合理確定堤防基礎的埋置深度,對小流域堤防堤腳的防沖設計沒有引起足夠的重視,致使堤防結構設計不夠合理,損毀情況時有發生。從浙江省堤防的受災情況看,堰壩及橋梁下游堤防沖毀情況較為嚴重,需要引起設計人員足夠重視。

2 小流域河道堤防的防御原則

人類社會的發展既離不開水的養育,又難以避開大水的侵害。

浙江省在總結多年治水實踐和經驗教訓的基礎上,提出防洪減災應貫徹以人為本、人水和諧的理念,把保障人民群眾的生命安全放在首位,為此需提高小流域防洪避洪能力,完善預警預報體系和防汛搶險應急預案體系,給洪水以出路,防治洪水與規避洪水風險相結合,加強蓄滯洪區建設與管理,探索建立洪水管理制度,逐步實現由控制洪水向洪水管理轉變。

基于上述治水理念的轉變,小流域綜合治理措施應依據“以防為主、防治結合”的原則,以非工程措施為主導,工程措施與非工程措施相結合,并應遵循“突出重點,有所舍棄的原則”、“防沖不防淹的原則”、“防洪安全兼顧生態安全的原則”。

2.1 突出重點,有所舍棄的原則

小流域堤防工程是為了保護防護對象的防洪安全而修建的,其自身并無特殊的防洪要求。如果在規劃范圍各河段均興建封閉的防洪堤,使洪水歸槽,勢必會抬高河道水位,同時河道內流速加快匯流時間縮短增加了下游的防洪壓力。

因此在小流域堤防工程的規劃階段就應統籌考慮河道上下游左右岸的關系,從而確定整個流域的防洪重點,而在一些防洪保護對象較少的地段,應盡可能降低堤防高度或不建堤防,使來勢兇猛的洪水有一個緩沖地帶,以較小的局部損失換取全局的利益,即根據保護對象的不同,分段采用“等級制堤防”的防御方式。

小流域河道坡陡流急,洪水暴漲暴落,同時推移質含量高,水挾砂勢,水流沖刷能力強,一旦潰堤往往可將農田夷為砂灘,致使農作物顆粒無收,災后恢復生產十分困難,因此潰堤造成的災害相當嚴重。

山區性河道洪水消退很快,一般不超過 24h,農田即使受淹對農作物的影響也不會很大,而水沖與水淹對保護區造成的損失則大不一樣。

針對這一情況設計可考慮修筑閉合堤和開口堤相結合的堤防形式,開口堤堤頂高程根據保護對象的不同,采用不同的標準,在保護區尾部人口較少的地段開口不閉堤,使洪水能從開口堤進入尾部保護區,以滯納洪水,平衡堤身兩側的水位,并在洪水退后使區內的洪水從尾部開口處排出。

當保護區為兩岸城鎮地段時,因為受淹損失大,則應建封閉堤防,形成閉合區,使規劃設防標準下的洪水不進入保護區,堤防應既防沖又防淹。堤防閉合后使洪水歸槽,匯集速度加快,會抬高下游洪水位,加大下游防洪壓力,致使堤防高度增加,如果堤防潰決則后果更加嚴重。為解決以上矛盾,可在封閉式堤防上設一段滾水堰,堰頂高程與規劃防洪標準的水位齊平,當遇超標準洪水時,洪水從滾水堰溢入堤防保護區,一方面起到對超標準洪水的滯洪作用,保護重要城鎮及設施的防洪安全,另一方面抬高保護區內農田的水位,可減少堤防內外水位差,保護堤防安全。

2.2 漫頂不垮塌,防沖不防淹的原則

根據小流域的地形地貌及水文氣象特征可知,小流域內洪水暴漲暴落,水流沖刷能力強但歷時很短。因此在小流域堤防的設計中,保護人口、耕地應以防沖為主,盡量還河流以空間,給洪水以出路,允許低頻率洪水漫堤過水,確保堤壩漫而不垮,農田淹而不毀。只有讓洪水漫溢,才會降低沖擊力,并可減輕下游河段保護工程的壓力,有效避免在遭遇超標準洪水時堤防工程的全面破壞,因此小流域堤防工程的建設應遵循“漫頂不垮塌,防沖不防淹”的原則。

2.3 防洪安全兼顧生態安全的原則

在堤防的規劃設計中應綜合考慮防洪、生態、景觀等多因素,河流形態應基本保持原有河道平面形態,隨彎則彎,宜寬則寬,在滿足河道功能的前提下,盡可能保持河道的天然斷面,在保持天然河道斷面有困難時,設計應按復式斷面、梯形斷面、矩形斷面的順序選擇。

堤防設計應重視堰壩、橋梁等涉河建筑物對河道水勢的影響,建筑物下游河段堤防設計時應考慮建筑物對水流的影響,在一定范圍內采取措施保護堤腳安全。

堤型的選擇除滿足工程滲透穩定和抗滑穩定等安全條件外,還應結合生態保護或修復的技術要求,盡量采用當地材料和緩坡,為植被生長創造條件,迎水面護坡的主要作用除防止水流沖刷、波浪淘刷和漂浮物的撞擊破壞,還需要結合景觀綠化等方面的要求,故堤防護坡不需要過分地追求堅固耐久,在堤防安全的前提下,應選擇能夠適應河流長期演變的結構型式。

3 結語

防洪規劃是防洪建設和管理的基礎,是宏觀的指導性的文件,編制應客觀科學合理,但目前實施的項目存在規劃編制受到資金等眼前利益因素影響的現象。

政府應改變投資方式,以避免編規劃就是為了上項目這種情況的發生。

小流域洪水具有明顯的季節性、地區性和突發性,故不能單純依靠堤防等工程措施來達到防洪的目的,應將戰勝洪水、與自然抗衡的治水理念轉變為控制與適應相結合,由自然的主人轉變為自然的朋友和保護者,所以小流域堤防工程的防御方式應遵循“突出重點,有所舍棄的原則”、“防沖不防淹的原則”、“防洪安全兼顧生態安全的原則”。

小流域堤防工程是為了保護防護對象的防洪安全而修建的,根據保護對象的不同,分段修筑閉合堤和開口堤相結合、閉合堤結合滾水堰的筑堤方案,可較好的解決堤防越修越高,堤防失事的風險和損失越來越大的問題。

另外在堤防的規劃設計中,應綜合考慮防洪、生態、景觀等多因素,以達到人與自然和諧相處的境界。

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