史良輝 張正波
(1.山東水之源水利規(guī)劃設(shè)計有限公司 濟南 250014 2.濟寧高新區(qū)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展局濟寧 272000)
楊家河生態(tài)環(huán)境修復(fù)河道綠化景觀工程項目位于楊家河河道0+000~5+778 處(楊家河與洸氵府河交匯處為樁號起點0+000)。河道設(shè)計長度為5.7km,總設(shè)計面積約53ha,所在段楊家河防洪標準為20年一遇。通過沿河新建親水平臺、棧橋、景觀彩帶、植草綠化、景觀水系、健身設(shè)施等與附近特色田園和農(nóng)業(yè)種植互相映襯,形成人水親近的城區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)水景觀。
本項目主要分為城市休閑區(qū)、田園觀光區(qū)和濕地體驗區(qū)三個區(qū)域。城市休閑區(qū)包含了楊家河入洸氵府河口、楊家河公園、高架周邊景觀、棧橋、親水平臺等。田園觀光區(qū)主要包括農(nóng)田和果園;濕地體驗區(qū)主要涵蓋了工業(yè)、鐵路、濕地。本文主要從人行景觀棧橋的修建、綠植選取的角度考慮其對河道防洪等方面的影響,選擇合適的計算方法。
根據(jù)《濟寧高新區(qū)防洪排澇規(guī)劃》(濟寧高新區(qū)水務(wù)管理辦公室、山東水之源水利規(guī)劃設(shè)計有限公司,2020年2月)楊家河設(shè)計洪水計算成果見表1。
表1 楊家河洪水設(shè)計成果表
人行景觀棧橋為了使游客能夠充分享受河畔觀水、與水互動的過程,讓游客擁有良好的游賞體驗,從而多修建在臨近河道的河灘處,從防洪的角度看,棧橋在一定程度上造成了阻水,因此需考慮其壅高及壅長造成的影響,同時周圍的水流在河床表面附近形成淘刷漩渦,引起河床的一般沖刷和局部沖刷。
本次計算采用典型斷面法,選用布置有棧橋的最窄處河道斷面(3+419)進行計算。
3+419 處河道底高程32.58m;左側(cè)堤頂高程41.08m,右側(cè)堤頂高程41.05m,新建棧道位于右側(cè)灘地,距離右岸內(nèi)堤腳分別為52m、58m,阻水部分棧道斷面見圖1。
圖1 棧橋斷面圖
2.2.1 壅水計算
計算方法采用《鐵路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范》(TB 10017-99)中最大壅水高度計算公式:
由于新建棧橋與河道交角90°,通過計算,當(dāng)20年一遇設(shè)計水位38.99m 時,本項目工程棧橋阻水面積約2.56m2。新建棧橋處過水?dāng)嗝婷娣e及阻水成果見表2,阻水?dāng)嗝媸疽鈭D見圖2。
表2 新建棧橋處過水?dāng)嗝婷娣e及阻水成果表
將各參數(shù)代入壅水高度、壅水曲線長度公式,設(shè)計流量情況下棧橋壅水高度、壅水曲線長度見表3。
表3 新建棧橋壅水計算成果表
2.2.2 沖刷計算
沖刷計算分為一般沖刷和局部沖刷,本次采用的沖刷公式是《公路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范》里的沖刷公式。
2.2.2.1 河槽部分
2.2.2.2 灘地部分
2.2.2.3 局部沖刷
設(shè)計洪水情況下本工程棧橋處一般及局部沖刷計算成果見表4 和表5。
表4 河床一般沖刷計算成果表
表5 棧橋局部沖刷計算成果表
綜合計算結(jié)果,發(fā)生20年一遇設(shè)計洪水時,河道無一般沖刷,灘地部分棧橋局部沖刷為0.36m。
由于景觀工程在考慮整體綠化的時候,多以植物的觀賞性、生態(tài)性、美化性為重點,從而在綠植的選擇上也會選取一些體態(tài)壯碩、美觀、生態(tài)效應(yīng)良好的喬木,以達到美觀綠化的效果。但從河道防洪的角度看,這些喬木產(chǎn)生了較大程度上的阻水效果,減小了河道原有的行洪斷面從而造成阻水,也會產(chǎn)生纏繞漂浮物、掛淤等現(xiàn)象,進一步弱化了河道的行洪效果。
為確保防洪效果,本工程在設(shè)計時,堅持防洪為主,景觀其次的原則,在滿足最小河道行洪斷面的基礎(chǔ)上,通過營造不同的水深環(huán)境,結(jié)合種植沉水植物、挺水植物等,營造不同的植物群落,凈化水質(zhì)的同時也為其他生物生長提供良好的生態(tài)基底。根據(jù)設(shè)計資料,項目區(qū)內(nèi)主要臨水植物高度均未超過1.0m。因此對河道的行洪影響極小,也兼顧了觀賞性和生態(tài)性。
濟寧市楊家河生態(tài)環(huán)境修復(fù)河道綠化景觀工程防洪水文計算中,確定了楊家河的防洪標準和設(shè)計洪水,對綠植選擇造成的行洪斷面改變進行分析,根據(jù)《鐵路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范》(TB 10017-99),采用典型斷面法對棧橋進行壅水分析計算(壅水的長度和高度),根據(jù)《公路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范》對其進行沖刷分析(沖刷分析分為一般沖刷和局部沖刷)。
楊家河本次工程涉及主要的防洪評價分析計算,堤防穩(wěn)定、滲流方面等計算并沒有涉及到,現(xiàn)對內(nèi)容及方法做以下補充:
水文分析計算的主要內(nèi)容應(yīng)包括:
(1)水文資料進行可靠性、一致性、代表性的核查與分析。
(2)所需的水文資料有殘缺不全或長度不夠,應(yīng)適當(dāng)?shù)貙ζ溥M行補插和延長。
(3)在壅水和沖刷計算時,常采用《鐵路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范》和《公路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范》中的經(jīng)驗公式進行計算,選用不同的經(jīng)驗公式計算之前,應(yīng)根據(jù)建設(shè)項目的工程結(jié)構(gòu)型式、所在河道的特性等時機情況對其進行適應(yīng)性分析。如若施工期間占用河道過水?dāng)嗝?,需要補充計算施工期的洪水。最終將壅水高度、壅水長度和一般沖刷、局部沖刷或是淤積列出計算結(jié)果。
(4)堤防穩(wěn)定計算包括滲流穩(wěn)定計算和抗滑穩(wěn)定計算。滲流穩(wěn)定計算采用二維滲流有限元計算方法,利用AutoBank 軟件進行分析計算,得出浸潤線和滲流量??够€(wěn)定計算采用簡化畢肖普法,利用AutoBank 穩(wěn)定分析計算軟件,計算出最危險滑弧和相應(yīng)的邊坡穩(wěn)定系數(shù)。
(5)排澇影響分析計算需要考慮排澇設(shè)施外形的結(jié)構(gòu)大小,工作運行的方式,計算方法及公式的選取,得到排澇流量■