河道水系生态控制线确定方法研究

陈晓燕，巩振茂，陈振军

(1.济南市邢家渡引黄灌溉管理处，山东 济南 250100；2.济南市城乡水务局，山东 济南 250099)

河流生态一直是近几年研究的热点[1- 3]，为保障生态安全，维护整个生态系统的稳定性和科学合理性，在维持合理环境承载力的前提下，根据区域实际情况，划定合理的生态保护范围界限，即为生态控制线[4- 6]。合理地绘制生态控制线，可有效控制经济快速发展，是实现可持续发展的重要措施之一[7- 8]。通过综合分析不同区域高程、植被覆盖情况、水资源等情况，得出生态敏感性分区，构建网络化生态保护格局，是生态控制线划分的主要工作[9]。目前，针对生态控制线的划分多集中在城市生态治理当中，而对河道生态控制线划分方法的研究较少，河道生态保护控制线的划分，主要包括上口线划分、管理线划分和保护线划分。上口线的划分是制定管理线与保护线的前提，合理的管理线和保护线划分有利于方便对河道水质的监测与管理。确定河道生态保护控制线划分方法对河道水质保护，维持河道生态系统平衡意义重大。

1 研究方法

将河道水资源开发与生态保护看作两个相互制约的整体，最终可达到一个平衡的状态[10]。对于生态控制线划分，采用生态控制线自动划分模型，结果精度较高。根据河道生态保护控制线划分标准，在地理空间上划分出满足生态控制线约束条件的一片区域，而划分出区域的边线就自动形成生态控制线。在生态控制线自动划定模型中，主要考虑生态保护区适宜性和紧凑性两个基本原则。其目标函数公式如下：

f(x)=ws×S+wc×C=1

(1)

式中，f(x)—目标函数；S—生态保护区适宜性；C—保护区的紧凑性；ωs和ωc—每一项所占权重。根据目标函数，求得河道生态控制线范围。

由式1可得出，河道上口线、管理线和保护线的划分标准为：

(1)上口线

①上口线宽度不小于按洪峰流量计算的河道沟顶宽度；②尽量利用河道自然线型。上口线包含现状主河槽，并对现状沟槽岸线进行优化、调整；③注意河道两侧等高线变化程度，标定过程中尽可能使两岸标高持平；④尽可能避开现状构筑物及建筑物。

(2)管理线

①河道管理条例：管理范围为两岸堤防之间及堤脚外侧5～10m的护堤地。无堤防的河道其管理范围根据历史最高洪水位或者设计洪水位划定；②河道管理线一般平行于河道上口线，按50年一遇设计水位线划定进行标定。

(3)保护线

①河道管理条例：河道管理范围的相连地域划定50～200m的保护范围，一般情况下按每侧200m划定;②河道保护线一般平行于管理线，分为以下三种情况：a.一般情况下按200m划定；b.遇到工矿企业、村庄时，每侧保护带宽度按50m控制；c.镇区建设用地内范围内为利于土地集约节约利用，河道管理线与河道保护线为一条线。

2 工程实例分析

本研究以济南城区河道生态保护控制线划分为例，主要研究了玉符河及其支流上口线、管理线和保护线的划分，结果可为济南城区其余河流划分生态控制线提供参考。

2.1 设计洪峰流量计算

2.1.1 设计雨期的确定

由于河道支流流域面积普遍较小，依据《山东省中小河流治理工程初步设计洪水计算指导意见》，从类似河道洪水调查情况来看，洪水过程一般不超过24h，设计雨期一般取24h即可满足设计要求，故本次设计洪水计算设计雨期确定为24h。

2.1.2 设计面雨量计算

(1)雨量资料统计选样

采用年最大值法计算统计崮山站1985～2014年以来实测年最大24h降水量组成长系列降水资料。

(2)统计参数分析及设计面雨量分析推求

设计雨量计算采用数理统计法。参数估计采用矩法计算出一组初值，用经验适线法拟定曲线，确定参数。

①经验频率计算采用公式

(2)

式中，Pm—实测系列第m项的经验频率；m—实测雨量的序位；n—实测雨量系列项数。

②均值、变差系数Cv计算公式：

(3)

(4)

根据上述频率计算公式，采用P～Ⅲ型频率曲线，取Cs=3.5Cv，经适线后求得各流域年最大24h点雨量系列均值和Cv值，然后根据流域面积查取点面换算系数经点面换算后即求得设计流域面雨量，成果表见表1。

表1 玉符河设计频率24h面雨量成果表

(3)汇流计算

采用山东省综合瞬时单位线法推求不同频率设计洪水。一般山丘地区、山丘平原混合区瞬时单位线参数M1计算公式为：

M1=AF0.33J-0.27R-0.20Tc0.17

(5)

式中，M1—瞬时单位线参数；A—地区综合系数，黄河流域各支流取值0.24；F—流域面积,km2；J—河道干流平均坡度,m/m；R—净雨深,mm；Tc—净雨历时，h。

经计算，各河道流域设计洪峰流量成果见表2。

表2 各河道设计洪峰流量成果表

2.2 河道生态控制线划分

玉符河的上口线、管理线按照玉符河综合整治综合整治方案划定。上口线按照河道上口宽划定，管理线按照50年一遇设计水位线划定。河道保护线原则按管理线外200m划定，沿线遇有西董家庄村、寨而头村、东西渴马村等村庄时避让，保护带按最小宽度50m划定。

玉符河支流一划定长度2.885km，河道保护控制线总宽度132m。其中上口线宽度12m，该段河道管理线原则按上口线外10m划定，管理范围32m；河道保护线原则按管理线外50m划定。

玉符河支流二划定长度3.206km，河道保护控制线总宽度132m。其中上口线宽度12m，河道管理线原则按上口线外10m划定，管理范围32m；河道保护线原则按管理线外50m划定。

玉符河支流三划定长度7.835km。西泉泸村南～侯家庄，河道保护控制线总宽度30m，其中上口线宽度10m，管理范围30m。管理线原则为上口线向外侧偏移10m，遇距离道路红线小于20m，以道路红线为管理线。

侯家庄～103省道，河道保护控制线总宽度50m，其中上口线宽度20m，管理范围50m。管理线原则为上口线向外侧偏移15m，遇距离道路红线小于20m，以道路红线为管理线。

103省道～卧虎山水库，河道保护控制线总宽度160m，其中上口线宽度30m，河道管理线原则按上口线外15m划定，管理范围60m；每侧保护带宽度50m。具体结果见表3。

表3 河道生态控制线划分表

3 结语

本文通过计算济南城区玉符河各支流、干流的设计洪峰流量，得出设计洪水线，以此为依据，结合生态控制线自动划分模型，对济南城区玉符河干流和支流上口线、管理线和保护线进行了划分，指出保护带宽度为50m，提出了管理线在上口线基础上平行扩展20～30m的划分标准，该设计标准可为今后生态控制线划分工作提供参考。

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