射阳河河道断面测量和健康状况评价

李熙,贾峻,滕祥帅

(1.江苏省水文水资源勘测局盐城分局,江苏 盐城 224002; 2.宁波市阿拉图数字科技有限公司,浙江 宁波 315042)

0 引 言

盐城市地处淮河下游,河网密集,沟渠纵横交错,境内主要河流有苏北灌溉总渠、废黄河、淮河入海水道、灌河、射阳河、黄沙港、新洋港、斗龙港、川东港、串场河和通榆河等。区域内现有骨干河道120余条,大沟级河渠道 1 800余条,中沟级河渠道 24 000余条,小沟级河渠道20余万条。依地势和主要河流水系的分布状况,属淮河流域。这些河流对盐城市社会经济的发展和保障人民生活起着十分重要的作用。

射阳河西起阜宁县永兴水文站,经阜城、射阳鲍家墩至射阳海通镇以东射阳港电厂入海,全长约 148 km,是重要的灌溉、引水、供水和通航的重要河道。盐城市境内灌溉面积245万亩,生产生活年用水量12亿m3,航道等级3～6级。射阳河是里下河地区排水入海最大的干河,曲折系数43%,河底高程-1.5～-8.0 m,河底宽35～350 m,河口宽50～450 m,拦河控制建筑物为射阳河闸(35孔,总净宽 350 m)。设计日均排水流量 960 m3/s,设计最大过闸流量 6 340 m3/s,沿河挡洪圩口闸390座,排涝泵站231座,抽排能力 189 m3/s。射阳河堤实施圩堤标准,顶高3.5～5.0 m,顶宽2～4 m,边坡1∶1～ 1∶1.5,现状防洪标准20年一遇,排涝标准5年一遇。

为客观全面掌握射阳河生态状况,查找生态河湖建设的短板和问题,分析影响河流生态状况的主要因素,对射阳河健康进行评估是十分重要的,为此,本文运用断面测量技术对河道横断面形态进行测量和绘制断面图。以此为基础,对射阳河河流生态健康状况进行评价,并根据结果提出维持河流健康的相应对策。

1 射阳河现场调查和河道断面测量

射阳河现场调查分为于平水期和枯水期两个阶段,针对射阳河开展水质、底泥、植被、岸坡形态及生物类指标进行现场监测。

河道断面测量可以利用RTK接收机+测深仪法、走航式ADCP、断面索法、RTK接收机+测深锤法等方法。如果采用RTK接收机+测深仪法进行断面测量时,测前应对测深仪进行入水深度校对,确认电压、信号无干扰后开始使用。

1.1 射阳河现场调查

射阳河现场调查内容主要包括:

河道横断面、岸坡及河滨带植物分布调查:现场调查河道横断面形态,调查记录岸坡、河滨带植被分布、河岸与河床稳定性、岸坡类型等形态特征,如图1所示。

图1 射阳河河道断面岸坡及植被现场状况

对河道生物调查采样以及水质指标监测,主要包括:调查分析浮游植物、着生硅藻、底栖动物的分布结构、生物量、受扰指数以及多样性等生态结构与功能,水质指标监测内容包括水体总氮、总磷、pH、溶解氧、氨氮、硝酸盐氮、高锰酸盐指数、五日生化需氧量等指标。

在评价期间,除常规开展河流水功能区、水源地的监测和生物采样收集外,还成立调查小组,以现场查勘与卫星地图遥测相结合的方式同步开展河流岸坡形态和植被调查。同时,协助河流管理部门开展河流状况公众满意度问卷调查。

1.2 河道断面测量

(1)河道断面位置的确定与断面桩的布设

在进行河道断面测量之前,应首先查勘、选择合理的断面位置。根据河湖评估要求和射阳河实际情况,一般从河口起每隔500～1 000 m选择一个横断面,可以根据已有的较大比例尺地形图资料在图上选定,也可以在现场根据实地情况选定。横断面位置在选择时,应注意如下事项:首先,河道断面布设应选择在水流较平缓且能控制河床变化的地方;其次河道断面测量水深及河底高程时,应尽量避开急流、险滩等情况;河道横断面方向应保持与水流方向垂直,在河道不规则区域、交叉口、支流汇合处、闸站坝和桥梁以及断面比降、形态、长度明显变化的河道特征处应加设监测断面。

河道断面位置在实地确定以后,应在河道一侧或两岸上布设一根木桩作为临时断面桩,断面桩应选择布设在最高洪水位以上。布设好断面桩以后,应当利用RTK接收机测定其三维坐标,其平面位置误差应不大于±2 cm。

河道断面应当按里程位置统一编号,可以从河道上游编号CS1+位置名,依次向下游方向递增,如表1所示。

(2)河道断面测量

在全面野外巡视的基础上,根据测量需要以一、二级导线点及以上精度的控制点为起算,布设满足测量要求的控制点。控制点可以采用全站仪测距导线或RTK等方法进行。高程采用RTK曲面拟合法或水准测定。

河道断面测量可以利用RTK接收机+测深仪法、走航式ADCP、断面索法、RTK接收机+测深锤法等方法。当采用RTK接收机+测深仪法进行断面测量时,测前应对测深仪进行入水深度校对,确认电压、信号无干扰后开始使用。当采用断面索法进行断面测量时,在每个断面测量开始和结束时应各测定一次水位。

(3)数据处理与断面图绘制

所有外业记录,经各级检查符合规定后,进入数据处理阶段。断面测量数据根据记录形式不同,可以用不同的方法处理。

当利用仪器记录时:将仪器中的数据传入电脑后录入到Excel表中,然后计算出起点距,在起点距后面一格里输入对应的高程(表2),使用南方CASS7.1绘图软件进行处理后绘制断面图。

表2 射阳河断面数据成果表

当利用断面成果表记录时:可以记录为起点距和高程形式,将数据输入Excel表格中进行处理后,利用南方CASS7.1绘图软件绘断面图。

2 射阳河健康状况评价

2.1 河岸带植被覆盖度和河道岸坡稳定性

河岸带植被覆盖度,是指河岸带植被覆盖面积占河岸带面积的百分比。河岸带,即常水位以上到堤顶或背水坡部分。河岸带植被覆盖度先计算各河段岸带植被覆盖率,再对全河流按河段长度作为权重加权计算,获得河流河岸带植被覆盖度赋分值,按下式进行赋分。

(1)

式中:Rvc—河岸带植被覆盖率赋分值;

Aci—河段i岸带植被覆盖面积;

Aai—河段i岸带面积;

Lvci—河段i长度;

L—评价河流长度。

河道岸坡稳定性指河岸线平面位置的稳定程度和保护状况,计算方法为稳定无明显侵蚀的河岸线长度占河岸线总长度的比例:

(2)

式中:D—为岸坡稳定性指数;

a—为调查河段稳定无明显侵蚀的河岸线长度(m);

L为河道岸线总长度(m)。

射阳河河道两岸多为自然岸坡,自然植被分布较为完整,河岸线无明显侵蚀现象,岸坡稳定性好。

射阳河断面CS1位于永兴,上游接西塘河,滨水植物多,上游河水较清,河内停船多,近一半调查河段近岸分布有民居,且树木分布其间,乡村自然景观好;滨水岸边植物多,有芦苇、茭草和伊乐藻分布,无不稳定岸坡现象,本河段岸坡植被覆盖率为87.5%,岸坡稳定性为100%。

断面CS2位于G204阜宁大桥下,河内通航、船多,采样点河段内有砂厂、混凝土厂,仅靠近桥一侧约 20 m滨水岸坡有轻微裸露侵蚀现象外,无塌岸现象,岸坡植被基本全覆盖。河面宽,水静止,水微黄绿色,滨水植物多,岸坡缓;本河段岸坡植被覆盖率为95%,岸坡稳定性为99.67%。

断面CS3位于沿海高速路桥下,河面宽阔,水清澈,采样河段内有渡船码头,其余河段岸坡全为植被覆盖,无不稳定岸坡现象,河段自然景观好,岸坡植被好,本河段岸坡植被覆盖率为98.33%,岸坡稳定性为100%。

断面CS4位于鲍墩抽水站,河面宽阔,水清澈,河内捕鱼多。河内挺水植物带宽,分布有芦苇、水花生、茭草等;坡上植被好,沿河全覆盖,无不稳定岸坡现象,本河段岸坡植被覆盖率为100%,岸坡稳定性为100%。

断面CS5位于射阳港大桥,河面宽阔,水清澈,桥两侧两岸约一半岸线均分布有砂场、拌合厂、民居等,岸边植被带间续,河滨有水花生以及伊乐藻等沉水植物,无不稳定岸坡现象,本河段岸坡植被覆盖率为60%,岸坡稳定性为100%。

综合5个调查河段,河道岸坡植被覆盖率为88.17%,岸坡稳定性为99.93%。

2.2 河道淤积程度

通过一个周期内两次断面测量,对射阳河河道横断面调查(图2),河道淤积程度分析如下,射阳河CS1断面水位值在0.61情况下,计算出原状面积 1 962.21 m2,现状面积 1 906.62 m2,略有淤积;射阳河CS2断面水位值在0.79情况下,计算出原状面积 1 695.12 m2,现状面积 1 639.00 m2,略有淤积;射阳河CS3断面水位值在0.70情况下,计算出原状面积 779.15 m2,现状面积 744.06 m2,略有淤积;;射阳河CS4断面水位值在0.70情况下,计算出原状面积 1 099.94 m2,现状面积 1 028.15 m2,略有淤积;射阳河CS5断面水位值在0.70情况下,计算出原状面积 430.80 m2,现状面积 414.46 m2,略有淤积。

图2 射阳河鲍墩抽水站同一水位过水断面面积比较图

2.3 防洪工程达标率

防洪工程达标率指达到防洪标准的河流长度占评价河流总长度的百分比,按式(3)进行赋分。河段的防洪标准按照GB 50201-2014的要求确定。

(3)

式中:Rfl—防洪工程达标率赋分值;Lq—达标河流长度;L—评价河流总长度。

射阳河堤防顶高3.5～5.0 m,顶宽2～4 m,边坡1∶1～1∶1.5。盐城市境内保护面积 2 893 km2,保护人口162万。现状防洪标准20年一遇,排涝标准5年一遇。

统计射阳河沿岸防洪工程堤防情况(表3),射阳河堤防防洪工程达标情况良好,建湖、滨海、射阳段均无不达标河堤,仅在阜宁永兴集镇段及水文站对岸段,分别有 1.2 km和 0.092 km堤防未达标。按永兴～射阳河闸段 133 km河长,根据GB50201—2014标准以及DB32/T 3674—2019中防洪工程完好率指标赋分标准,统计射阳河堤防达标率指标值为99.995%,评价得分99.99。

表3 射阳河沿岸防洪工程堤防情况汇总表

3 维持河流健康对策

依据本次对射阳河河流生态健康状况评价结果,表明:射阳河多为自然型岸坡,岸坡植被及水生植物恢复本底条件良好。为促进河道水体自净能力提高,应重视河道生态缓冲带、沿河湿地建设与保护,尤其是有条件的开阔河道区域尽可能大面积恢复湿地,扩大水环境容量与自净能力;因河道多处农村地区,科学推行流域农田退水沟渠的生态拦截建设,高效阻断污染物输入河流,充分利用现有排水沟渠,对其进行一定的工程改造,建设成生态拦截型沟渠塘系统。合理规划沿河防护林建设,建设和完善保护区生态隔离带及防护林体系,构建沿岸绿色生态廊道,遏制湿地资源减少和功能退化,进一步保护生态环境,防控入河污染。

扎实做好水域岸线管控工作,提升河道环境面貌,射阳河是跨县骨干河道,穿越村镇及乡村,跨线长,沿河码头较多,虽经过整治,但沿河通航,岸线码头常有临时堆放、作业等占用现象,部分岸坡环境杂乱,水体整洁程度较差,常见有岸坡及河面漂浮垃圾。后续须进一步对岸线管理范围严格实施空间管控,规范岸线利用各类活动,围绕“补短板”和“强监管”,继续推进河湖“两违三乱”专项整治工作,并全面落实河湖长效管护措施,建立有人员、有经费、有制度、有考核、有奖惩的“五有”河湖长效管护机制,确保河湖不再新增“两违三乱”违法行为。必须严格落实河道沿线乱垦种、乱搭建、乱堆放、乱倾倒等违法行为监管,重点整顿各类违法侵占、破坏岸线资源的行为,促进岸线资源的节约使用和合理开发。积极借助网格化管理模式,充分发挥各级河长职能,建立健全河湖网格化巡查、保洁等机制。强化管护主体能力建设,按照长效保洁工作计划及相关规定,加强河道堤防观测、巡查、维护和养护等日常管理工作,购置水域清污船等河道水面清理设施设备,综合采取各种技术措施,清理河道水面垃圾和有害水生植物,切实保持河道水面清洁,促进沿河整体生态环境及整洁情况提升。同时,不断优化河长公示牌内容,引导鼓励广大群众参与河湖保护工作,全力打造生态河湖“样板”。