肖 軍

(華陰市水務局,陜西華陰 714200)

華陰市柳葉河應急分洪工程設計與湖區(qū)生態(tài)景觀規(guī)劃

肖 軍

(華陰市水務局,陜西華陰 714200)

以景觀生態(tài)學理論為基礎,在現(xiàn)狀防洪體系框架內利用華陰夾槽區(qū)低洼地形,修建柳葉河應急分洪利用工程,針對分洪區(qū)主體工程建設和蓄滯洪區(qū)生態(tài)景觀規(guī)劃展開討論,指出分洪區(qū)的建設能有效減輕下游堤防抗洪風險,利用分洪蓄滯水面改善夾槽區(qū)人居環(huán)境,最終實現(xiàn)分洪區(qū)綜合利用功能,并為類似分蓄洪區(qū)設計提供參考。

柳葉河;應急分洪;綜合利用;生態(tài)景觀

為了確保華陰南山支流堤防安全,在現(xiàn)狀防洪體系框架內利用華陰夾槽區(qū)低洼地形,對中小洪水災害進行分洪蓄滯利用,能有效減輕南山支流堤防抗洪風險,并利用分洪蓄滯水面改善夾槽區(qū)人居環(huán)境。針對南山支流洪水的調控措施,有學者做了相關的設想論證和可行性研究[1-2],蓄滯洪區(qū)建設和管理目前還沒有比較成熟的規(guī)范可循[3-4]。華陰市柳葉河應急分洪利用工程是在《渭南市發(fā)展和改革委員會關于華陰南山支流應急分洪利用工程可行性研究報告的批復》后進行初步設計的,工程范圍位于華陰市二華夾槽地帶。

1 工程設計概況

1.1 分洪區(qū)總體布置

柳葉河分洪區(qū)位于長澗河～柳葉河區(qū)間,水域范圍位于二華排水干溝以北的布設方案,既能夠利用低洼的有利地形引洪分流,又符合少占地,減少移民搬遷,便于向下游退水泄流的原則。柳葉河分洪區(qū)水域范圍位于二華排水干溝以北(參見圖1),柳葉河分洪區(qū)由分洪閘、引洪渠、蓄洪區(qū)、擋水堤、退水閘、及干溝整治六部分組成。

可行性研究階段蓄洪區(qū)占地面積397×104m2,水域面積360×104m2。本次設計經(jīng)建設單位與051基地協(xié)商后,將原蓄洪區(qū)北側堤防向南移約50 m并設置警戒線樁。依據(jù)軍事界牌及警戒線,分洪區(qū)占地面積210×104m2,水域面積145×104m2。

1.2 設計分洪河道流量

根據(jù)分洪區(qū)總體布置及分洪口位置選定情況,柳葉河分洪口所處河段已按南山支流10年一遇洪水標準進行治理。本次應急分洪區(qū)建設是在不提高已批復支流堤防防洪標準的前提下,進行分洪運用,分洪流量按照河道洪水分蓄削減至支流河道10 a一遇洪水設計,分洪最大流量按照將接近或平堤洪水削減到支流堤防10 a一遇標準進行計算?？紤]分洪閘為無壩引水渠首,分洪比≤50%。

依據(jù)水文復核結果,經(jīng)計算柳葉河設計分洪河道流量見表1。

圖1 華陰市柳葉河應急分洪利用工程地理位置

表1 華陰南山支流應急分洪流量、水位統(tǒng)計表

1.3 湖底開挖高程及方案比選

現(xiàn)狀分洪區(qū)地面平均高程330.50 m,分洪區(qū)中央地面采用下挖方式降低對分洪區(qū)周邊地面鹽堿、浸沒影響,最大挖深不宜超過1.2 m,下挖區(qū)面積按挖填土方平衡原則確定。依據(jù)可研審查意見、湖區(qū)占地面積以及擋水堤橫斷面,分別以可研階段挖深40 cm,70 cm,1.0 m三個方案進行比較。

開挖棄土一部分用于長澗河東堤及柳葉河西堤背水坡與分洪區(qū)擋水堤之間150 m范圍內的土方回填,一部分用于長澗河和柳葉河之間二華排水干溝堤防背水坡培厚,還有一部分用于分洪區(qū)兩個湖心島的土方加高。各方案比較如表2。

表2 柳葉河分洪區(qū)湖底開挖深度工程量比較表

依據(jù)地質勘查報告,柳葉河分洪區(qū)地下水位為329.0 m,土層滲透系數(shù)約為K=5×10-5cm/s。

方案一優(yōu)點在于開挖工程量小,開挖土方在擋水堤回填后剩余土方量為27.45×104m3,可用于二華干溝的堤防背水坡培厚和長澗河東堤及柳葉河西堤背水坡與分洪區(qū)擋水堤之間150 m范圍內的土方回填。但無法滿足本工程的需求的土方量;方案二優(yōu)點在于基本上滿足了這次工程土方工程的土方平衡,無多余的棄土,投資比較合理。方案三中工程土方開挖量大,滿足本工程的需求的土方量,但是棄土量達到38.78×104m3,投資并不占優(yōu)。

由以上比較分析得出,在滿足本工程的各項土方的要求時,合理確定下挖深度,盡量保持土方平衡,投資最優(yōu)。綜合分析后選擇方案二為推薦方案,湖底開挖高程為329.80 m。

2 主要建筑物設計

(1)擋水堤設計。本次設計新建擋水堤防7.99 km,結合景觀需求將迎水坡設定1∶3、1∶2.5,背水坡設定為1∶2。設計波浪爬高計算結果為0.594 m,設計風壅增水高度0.004 m,堤頂安全加高0.5 m,設計洪水位為331.90 m,則堤頂高程為333.00 m。

(2)分洪閘工程設計。閘室底板高程333.20 m,經(jīng)調節(jié)計算和投資分析,閘門尺寸選定B×H=4 m×4 m,共布設3孔閘門。設計分洪流量76.02 m3/s。在水閘下游側布置交通橋連接水閘兩岸。閘墩頂高程338.50,現(xiàn)狀柳葉河堤防堤頂高程337.78 m,堤頂路面以1∶10坡比平順連接?？紤]分洪閘防滲、防沖、穩(wěn)定等要求,同時結合整體防滲要求,閘底板上游設C25鋼筋混凝土鋪蓋。下游消能防沖設施由斜坡段、消力池段組成。

(3)退水閘設計。退水閘穿越分洪區(qū)擋水堤將水排放至二華排水干溝,并兼有排空分洪區(qū)的作用。退水閘底板高程確定為330.3 m,退水閘為單孔閘門,閘門孔口寬度2 m,高2 m。退水閘的最大退水流量依據(jù)二華排水干溝最大過流能力設計,最大過流能力為6.13 m3/s。同樣進行上游防沖,下游消能設計。

(4)引洪渠設計。引洪渠上游與分洪閘消力池段相連,將水引至蓄洪區(qū)。引洪渠全長143 m,底寬30 m。起始端與分洪閘消力池連接,高程329.65 m,坡降1/500,末端與蓄洪區(qū)湖底連接。引洪渠底板及堤防迎水面均采用M7.5漿砌石襯砌,襯砌厚度50 cm。背水坡采用草皮護坡。堤頂路面采用瀝青路面,結構型式同分洪區(qū)擋水堤設計。

(5)其他建筑物設計。包括新建交通橋一座長40 m,共2跨,橋頂高程 332.50 m,在分洪區(qū)左堤坡腳以北20 m新修排水干溝,設計流量6 m3/s,底寬6 m,坡降 1/5500,開挖坡比 1∶2。

3 湖區(qū)生態(tài)景觀構想

3.1 湖區(qū)景觀規(guī)劃

以景觀生態(tài)學理論為基礎,結合具體的地形地貌,本著“以人為本”的思想,建立適合本項目區(qū)的生態(tài)景觀和宜人的環(huán)境[5]。在分洪區(qū)的建設上,除了滿足防洪功能外,還考慮了生態(tài)、景觀和控制污染的問題,按照自然地形和高低水位的不同形態(tài),規(guī)劃采用濕地生態(tài)型、親水型相互結合的多種構造方式,共同組成貫穿整個分洪區(qū)的堤防景觀帶。

柳葉河應急分洪區(qū)沿二華排水干溝布置呈條帶狀,為增強水利工程生態(tài)美觀效果,將湖區(qū)北側堤防設計為不規(guī)則邊界(見圖2)。形成以擋水堤和人工湖心島為主的親水平臺,以湖區(qū)周圍淹沒區(qū)為主的濕地生態(tài)景觀。同時兼顧防洪功能執(zhí)行和旅游區(qū)管理,立足做到“人水和諧”[6-7]。

圖2 湖區(qū)景觀規(guī)劃圖

3.2 岸坡防護工程

生態(tài)護岸是利用植物或者植物與土木工程相結合,對河道坡面、岸墻進行防護的一種新型護岸型式[8]。生態(tài)型護坡結構主要有天然材料護坡、人造材料復合植被護坡、多孔隙結構和籠系結構等。針對本工程特點進行岸坡生態(tài)防護設計:

(1)護坡型式比較。根據(jù)工程區(qū)實際情況,比較適宜的護坡型式有:M7.5漿砌石護坡、C15混凝土網(wǎng)格干砌石護坡、C15混凝土護坡等。從造價方面來講,C15混凝土網(wǎng)格干砌石護坡最低,C15混凝土護坡最高;從施工角度看,漿砌石護坡施工簡單方便,混凝土網(wǎng)格干砌石護坡相對較為復雜;從美觀來看,混凝土護坡平整度好,整齊劃一,漿砌石護坡呆板與景觀不協(xié)調,而混凝土網(wǎng)格干砌石護坡石縫宜生雜草,且耐久性不好。

(2)岸坡防護設計。柳葉河分洪區(qū)汛期在滿足分洪要求的前提下,平時以水景觀為主題開發(fā)旅游。同時本次設計擋水堤為復式斷面,平時水位1 m左右,防護高度低,在臨水坡在331.20 m平臺以下采用C15混凝土護坡比較合理,331.20 m平臺以上采用草皮護坡。背水坡也采用草皮護坡。臨水坡砌護采用C15混凝土,護坡厚度0.15 m,坡度1∶3。擋水堤斷面設計如圖3所示。

圖3 擋水堤典型斷面設計圖

4 結論及建議

柳葉河應急分洪區(qū)的建設,可提高河道下游堤防防洪能力,增加防洪安全系數(shù),降低堤防出險幾率,并合理利用洪水資源改善當?shù)厝罕娚顥l件。以下對分洪區(qū)建設和管理提出幾點建議:

(1)景觀湖面要求有一定的最小水深,以滿足水生生物生活、湖面行船及景觀的需求,平均枯水水深可按0.6 m控制。

(2)蓄水后地下水位會有所抬升,周圍區(qū)域地下水位將抬升0.3 m～1.0 m,附近100 m范圍內農(nóng)田會產(chǎn)生輕微浸沒,為防止產(chǎn)生土壤鹽漬化問題,應充分發(fā)揮二華排水干溝和新建排水干溝的排泄作用。同時,可借助湖區(qū)周圍濕地植被水分蒸騰而降低地下水位,起到生物排水作用。

(3)以水利工程建設為基礎,結合現(xiàn)代生態(tài)景觀規(guī)劃的先進理念,將應急分洪區(qū)打造成集旅游、觀光、防護、生態(tài)等功能為一體的多元空間的生態(tài)湖區(qū)。

(4)蓄滯洪區(qū)是一個復雜的特殊區(qū)域,為均衡考慮防洪目的和當?shù)厝宋?、?jīng)濟發(fā)展,分洪區(qū)主體工程建設及其配套管理設施應滿足完成其預計功能的總體要求,并形成蓄滯洪區(qū)的有效管理模式,以最終實現(xiàn)分洪區(qū)的綜合利用。

通過在華陰市建設蓄滯洪區(qū),可美化湖區(qū)周圍的環(huán)境,使生態(tài)環(huán)境和當?shù)鼐用裆a(chǎn)生活向較好的方向發(fā)展,也為華陰的旅游環(huán)境增添一道靚麗的風景線。

[1]楊武學,楊秉澍.華陰南山支流歸并方案及論證[J].人民黃河,2007,29(6):15-16.

[2]趙振武,張廣林.建設渭河華陰南山支流蓄洪湖泊的可行性探討[J].水資源與水工程學報,2006,4(3):50-54.

[3]湖南省水利水電勘測設計研究總院,等.蓄滯洪區(qū)設計規(guī)范(送審稿)[S].北京:中國水利水電出版社,2007.

[4]國家技術監(jiān)督局,中華人民共和國建設部.GB50181-93.蓄滯洪區(qū)建筑工程技術規(guī)范[S].北京:中國水利水電出版社,1992.

[5]彭雪林.陜西渭河生態(tài)景觀帶規(guī)劃的理論及方法研究[D].楊凌:西北農(nóng)林科技大學,2011.

[6]李彥東,董繼英.就地避洪實現(xiàn)人水和諧相處——關于蓄滯洪區(qū)安全建設的思考[J].海河水利,2008,(2):46-48.

[7]朱晨東.河道的生態(tài)治理——北京轉河生態(tài)化改造[J].北京規(guī)劃建設,2003,(5):61-62

[8]李超,李 明,全先超.城鎮(zhèn)河道治理中生態(tài)護岸方法分析[J].水利與建筑工程學報,2011,9(5):152-154.

Design of Flood Diversion Project and Planning of Lake's Ecological Landscape for Liuye River in Huayin City

XIAO Jun
(Huayin City Water Conservancy Affairs Bureau,Huayin,Shaanxi714200,China)

The flood diversion project of Liuye River in Huayin City was designed under the current situation of the present flood prevention system based on the theory of landscape ecology.A discussion has been conducted referring to the flood division construction and ecological landscape planning.Then the conclusion is obtained that the project would efficiently reduce the risk of flood prevention in the lower reaches and improve the living environment of this district by using flood detention basin,finally,realizing the multipurpose utilization function of the flood division district and providing references for the design of similar projects.

Liuye River;emergency flood diversion;multipurpose utilization;ecological landscape

TV872

A

1672—1144(2012)05—0180—04

2012-04-15

2012-05-25

肖 軍(1970—),男(漢族),陜西三原人,工程師,主要從事農(nóng)村水利工作。