江汉平原水文水资源环境管理与防洪减灾措施分析

江汉平原水文水资源环境管理与防洪减灾措施分析

张祥菊，邱勇，王焱

（湖北省水利水电规划勘测设计院，湖北武汉430000）

摘要：水文水资源的环境管理以及防洪减灾成为社会关注的重点内容，在本次研究中，本文采用案例分析法，结合一江三河项目区的实际情况，在介绍该项目水文水资源现状的同时，总结了其中存在的问题以及开展水文资源环境管理的必要性以及应对手段；最后总结了该项目中防洪减灾的相关措施，包括河湖连通工程、强化河道治理等，希望为类似工程项目提供支持。

关键词：水文水资源环境；防洪减灾；一江三河

1.引言

湖北省一江三河水系连通工程中的“一江”指汉江，“三河”指汉北河、天门河和府澴河。工程地处江汉平原腹地，当地的水系发育且湖泊众多，为了更好的满足区域供水以及生态目标管理要求，当地政府决定将汉北地区打造成江汉平原乃至长江经济带水生态文明建设的典范，最终全面带动长江经济带的发展。为了实现这一目标，在一江三河水系连通工程中采用疏浚河湖、建设连通渠等方法进行环境管理，并达到了防洪减灾的目的，值得关注。

2.项目简介

湖北省一江三河水系连通工程地处江汉平原腹地，位于汉江以北，京山市、钟祥市、孝昌县以南，黄陂区滠水以西的地区，工程从汉江兴隆库区的罗汉寺闸引水，流经汉北河、天门河、府澴河下游等水域。行政区划涉及天门市，孝感市、荆门市和武汉市4个地市，共计11个县市区，据统计，项目区范围内国土面积8562km2。从水文条件来看，汉江的干流全长1577km，流域面积约15.9万km2。在湖北省河长868km，集水面积6.23万km2；从气象条件来看，项目区多年平均降水量950～1200mm，降水年际变化大，年内分配不均，汛期5～9月降水量占全年的70%左右。多年平均气温15.9～16.3℃左右，高温期一般为5～9月，年蒸发量1300～1500mm。

3.水文水资源环境管理现状分析

通过针对一江三河水系项目的调查后，发现该项目的在水文水资源环境管理中还存在较多问题，不容忽视。

3.1河道整治问题

该项目中的工程区堤防是多年逐步加培起来的，其填土的成分复杂，再加之堤身的压实效果差，导致整个堤身上存在较多的裂缝，影响稳定性。以该项目的天门河为例，天门河堤段堤身填土成分复杂，抗渗性能较差，堤顶欠高，堤身工程状况差和较差，属Ⅳ、Ⅲ类；进一步调查后发现，由于天门至汉川位置的地势低洼，地表上分布着大量的淤泥质土层，因此伴有一定的边坡失稳以及基底变形等情况，武汉区作为工程区的下部，其地表分布厚度不均衡，局部位置发现了大量的砂土与淤泥质土壤等，最终导致岸坡变形甚至直接破坏。而结合老府澴河地区可发现，因为老府澴河的堤身主要由壤土夹粘土组成，堤身存在一定变形现象，其原因可能为：老府澴河以及河道内分布大量的砂层，这种特殊的地质条件会造成堤岸的稳定性下降。

3.2水生态环境问题

结合该项目的实际情况可发现，水生态环境恶化已经成为不容忽视的问题，其中根据《湖北省抗旱规划》的相关内容可知，该项目流域中的屈家岭、京山和钟祥一致是严重干旱领域，其干旱发生率为24.4%、18.7%和23.1%，受干旱影响，造成上述三个地区超过80万亩的农田受旱并造成大量居民的面临饮水难的问题。除此之外，当地的农业水保证率整体偏低。

3.3生态环境脆弱

目前该项目所在区域共有湖泊111个，往年因为湖泊养殖、管理等方法不科学而引发一系列问题，例如湖泊水体的营养元素过剩，而引发水体富营养化问题等，通过调查结果可以发现，整个项目区域内的湖泊数量多，但是水生生物物种种类数量减少，生物多样性下降，对当地经济的可持续发展产生影响。除此之外，项目所在地的生态环境脆弱，尤其是在枯水期表现的尤为明显，经常出现湖泊生态功能退化等严重问题，对湖泊生态系统的稳定性产生不良影响。

4.水文水资源环境管理的必要性

就目前而言，水文水资源环境管理成为推动当地经济长远发展的关键，具有深远影响，值得关注。

4.1能够解决水资源短缺问题，保证用水安全

一江三河水系连通工程受益区处于湖北省的关键地带，是重要的粮食以及水产品养殖基地，但是受到降雨分布不均匀以及自产水量少等问题影响，导致项目所在地区的部分灌溉用水严重不足，再加之上游建立拦河坝以及水库等水工建筑物影响，经常造成下游断流，对当地农业生产用水产生影响。在这种情况下，通过开展水文水资源环境管理能够有效解决地区用水不足的问题，例如一江三河水系连通工程可以引入汉江优质的地表水资源，在补充汉北河、天门河、府澴河等河流来水量的同时，改善区内水质状况，保障人畜饮水安全，具有深远影响。

4.2有助于进一步改善河湖水环境

项目所在区域是当地重要的粮食生产区，但是受到生活污水、农药化肥以及水产养殖等因素影响，地区的水资源污染问题严重，根据项目的早期调查发现，其中的汉北河、天门河、府澴河下段等水域部分区域徘徊在Ⅳ～Ⅴ类之间，而部分湖泊枯水期甚至达到劣V类。针对这一问题，通过开展水文水资源环境管理能够最大限度上保证生态流量，这是改善水质的前置性条件。在该项目中，通过开展河流横向与纵向联通，能够为区域河湖水生态环境需水量提供保证

5.河道整治措施

该项目中的湖泊整治工程中，主要施工项目包括北湖、金银湖、后湖、马家湖、麦家湖多个湖泊。

5.1曝气循环净化系统

该项目中所选择的曝气循环净化系统所选择的主要设备是潜流推流曝气机，因为需要治理的湖泊存在环境恶劣、湖深较深的情况，因此通过该设备能够将空气中的氧气快速注入到水中，利用气体的搅拌以及曝气助流功能来增加水中的氧气。该装置的关键参数如表1所示。

表1 曝气机参数

5.2生态公园水净化系统

生态水净化系统主要利用植物，通过植物的净化系统来成功净化污水，所以为实现这一目标，该项目中优先选择多年生以及常绿的湿生植物集中种植在水体中，最终形成完整的植物带；在水体净化过程中，根据净化要求合理搭配挺水植物以及绿性植物等。同时根据温度以及COD适应性，所以该项目选择了马蹄莲以及水芹等水生植物。

该项目中的生态公园水质的净化功能是依托植物根系附着的生物膜实现的，该生物膜可以生成一种类似毯子的层，能够完整的包裹根系，促进根系的生长。在水体中微小生物可围绕根系快速整长，通过捕食微生物膜有助于加快植物的新陈代谢，而排泄物可以被生物膜利用，可以促进植被生长。同时考虑到湖北省的水生动物种类繁多，近些年小龙虾等水生作物的产量逐年提升。在水净化系统中通过多种多样的水生物营造新的生态系统，水蛭等代谢物以及死亡残体转变为颗粒蓄积在植物根系间，而水生系统中的腐蚀食物链（包括水生蚯蚓、水生昆虫）的出现不仅可以促进营养盐的积累，也能加快营养物被植物吸收，可以进一步促进植物生长。

5.3湖泊底泥疏挖

该项目中湖泊底泥疏挖的基本工艺流程为：挖泥船挖泥→污泥底泥泥浆经排泥管做间断输送→所有挖掘的泥装入船后运送至岸边→用抓斗排出泥→污泥的集中处理。从当前技术发展情况来看，一般底泥在从水下输送到岸上后，常见的方法有管道输送以及驳船运输两种方法，因为该项目中的湖深较深，所以最终决定采用抓斗式挖泥船。该项目中的挖泥船选择了全封闭结构，可以进一步提高淤泥清理效果。

同时根据该项目中河道整治的相关要求，主要针对不同河流采取针对性的处置手段，具体包括：（1）天门河设计流量为244m3/s，河道输挖底高程为18.09~17.70m，纵坡比为1/99000，河道底部底宽为30m，设计水面高程为24.65~24.26m。河底输挖边坡为1:5。（2）运粮河设计流量为75m3/s，河道输挖底高程为31.72~25.19m，纵坡比为1/3200，河道底部底宽为12m，设计水面高程为34.22~27.69m。（3）幸福河设计流量为19m3/s，河道输挖底高程为33.38~30.04m，纵坡比为1/2400，河道底部底宽为3m，设计水面高程为35.38~32.04m。（4）老府河设计流量为65m3/s，河道输挖底高程为17.20~17.06m，纵坡比为1/86000，河道底部底宽为10m，设计水面高程为25.28~25.04m。河底输挖边坡为1:5。

最后对25个农村湖泊和金银湖、杜公湖2个城市湖泊实施生态清淤工程，清淤深度为0.5~0.7m，清淤面积共计29.52km2。湖泊生态清淤清障重点选择在入湖支流、排污口、沿湖近岸等底泥淤积较为严重区域。

5.4周边废水处理

该项目中有有效处理废水以及各种污染是实现水文水资源环境管理的重要一环，其中的具体内容包括：（1）根据前期的对水体的调查可以发现，受近些年当地工业发展的影响，水体底泥富含大量的磷以及其他重金属、有机物等，为了实现该目标，可配合政府部门对周边工厂进行间断，要求所有排出的生活污水以及工业废水等必须要经过处理后才能排放；在污水处理厂的出口位置增设氧化塘，通过水生物的净化功能快速清除水体中的磷元素以及氮元素等，达到快速改善水质的目的。（2）坚决取缔水域周围的污染企业以及排污口，尤其是保护区内的存在排污现象的企业以及无关构筑物等将污染源排放降到最低。（3）引导当地农村地区积极建设沼气装置，减少生活以及养殖等污染物的排放。

6.防洪减灾措施分析

6.1水系连通工程

该项目中为达到有效的防洪减灾目的，通过引水干流可以实现老观湖、龙赛湖、后湖等水系的连接，总长度超过530km，该项目中的排涝流量计算中，根据《治涝标准》（SL723-2016）的相关内容，连通渠设计排涝流量按照公式（1）展开计算。

     公式（1）

在公式（1）中，P为区域的设计降水量；F为排水面积；α为径流系数；△V为调蓄水量，单位为“万/m3”；T代表排除时间。

考虑到一江三河水资源供需分析范围涉及王家营区和罗汉寺区，罗汉寺闸供水范围主要包含有王家营区和罗汉寺区的全部。所以根据这一要求，整个项目积极响应南水北调的相关政策要求，预计在2030年汉江补充罗汉寺灌区、王家营灌区的多年平均供水量分别为10.5亿m

3和8.3亿m3，城市用水3.7亿m3，叠加后罗汉寺闸多年平均总可引水量为22.5亿m3，在满足地区用水的同时，兼具防洪减灾等方面的要求。

6.2强化河道治理

河道治理主要通过护岸工程、截弯工程等手段达到防止崩岸、缩短堤线的目的，最终解决河段来量以及排泄量不均衡的情况，最终强化整个防护体系的抗洪能力。根据该项目的经验，所采取的河道治理方案主要包括以下几方面内容：

（1）在堤防缺口处理中，重点开展沿岸涵洞等部位的缺口，准备数量充足的编织袋以及相关抢险物料，根据水情以及当地实际情况，现在易发生水患部位构筑子堰，强化抗洪能力。而针对无控制性的建筑物直流入口，可会回水影响段的堤防做进一步加固；而针对临时腹堤加固确实无法实施的缺口,必须采取应急堵复措施，尽可能的降低洪灾所造成的损失。

（2）在险工段处理中，针对任何汛期可能出现的塌方地段采用重点管控的方法，在准备充足抢险物料的同时，采取加固措施，最大限度上维持险工段整体结构的稳定性。

（3）在阻水障碍物处理中，应彻底清理河道内的淤泥、滩地树木等，针对严重阻水的桥梁应采取疏通措施。根据该项目的早期调查发现，石龙灌区片、石家河片、吴岭灌区片、绿水堰灌区片等区域的阻水障碍物问题严重，因此在防洪期间发现超过标准警戒线时及时采取转移群众的方法，切实保证广大群众的生命财产安全。

6.3做好病险水库的加固

针对流域内的所有中小型水库进行安全排查，对病险水果做加固，通过消除病险的方法完善水工建筑物的功能，保证在汛期可以正常使用，因此为实现该目标，该项目中主要采取了以下措施：

（1）针对洪水标准低的水库，在防洪减灾处理中采用加高大坝的技术方式，在扩建泄洪装置的基础上，提高水工建筑物的防洪标准。

（2）项目中所有需要采取抗震加固的水库进行排查，针对坝坡抗震能力不足的情况，采用加厚坝坡或者放坡处理的方法；对于项目中的若坝坡以及裂缝、塌陷等情况，采用灌浆回填等手段进行加固；大坝混凝土裂缝的建筑物，需要先查明裂缝的原因，并结合裂缝的等级以及严重程度等采用表面封闭、灌浆以及锚固等处理手段。

（3）针对所有的存在防渗系统质量缺陷的水体，当发现坝体、坝基等存在质量问题后，可根据技术要求通过高压喷射灌浆、充填灌浆、混凝土防渗墙等技术手段予以解决。

（4）针对存在严重淤积问题的水工建筑物，可通过清淤、冲淤的方法处置；淤积严重的情况，可降低水库等级甚至直接报废。

7.结论

水文水资源环境管理以及防洪减灾对于地区经济发展产生直接影响，结合湖北省一江三河水系连通工程的实际情况，该项目中存在一系列的水水资源环境问题，因此为了能够解决这一问题，可根据实际情况采取周边废水处理、湖泊底泥疏挖、打造生态公园水净化系统等措施；同时为了达到防洪减灾的目的，还需要逐一排查项目所在地的每一个水工建筑物的实际情况，做好加固以及质量故障处置，争取能够进一步减少洪水灾害的损失，为实现地区进步一步发展奠定基础。

参考文献：

[1]李希伟.水文水资源环境管理与防洪减灾措施分析[J].建筑工程技术与设计,2021(21):1774.

[2]岳景东.水文水资源环境管理与防洪减灾措施[J].中小企业管理与科技,2019(3):118-120.