河道整治工程设计初探——以南京市外秦淮河整治工程为例

花剑岚 奚肖亚 朱 杰 罗海东

(南京市水利规划设计院有限责任公司 南京 210006)

在新的历史时期,传统水利正向景观水利、人文水利转变,河道整治工程已由单纯的水安全治理思路向更多地着眼于水资源和水环境发展。笔者参加了多条河道的治理,学习了不少先进理念,也总结了一点经验,愿与各位水利工作者探讨。

1 “三水统筹”,各有侧重

在河道整治中注重 “三水统筹”的概念,变传统水利为现代水利,统筹水安全、水资源、水环境的治水理念,注入民生基因,确保水利工程建设为生产、生活和生态服务。针对不同的河道又各有侧重。

⑴对于长江、滁河干流这样的大江大河,以水安全为主线,控制河势,防冲防淤,着力提高流域的防洪保障能力。

⑵对于流经城区的,行洪河道在泄洪满足要求的前提下,不过多地扩大断面,着力关注长历时高水位浸泡所引发的防渗抗滑问题,防冲问题则不是主要矛盾;同时也必须充分考虑水域的观赏性和航运旅游功能,河道水域的综合利用要求增强。

⑶非行洪河道则结合当地规划,将景观与周边环境统一考虑,宜宽则宽,局部地区可保留一些滩地,为生物的生长提供栖息地,发挥河流的自净功能;非必要情况少裁弯取直,不作过多的拓浚。

2 充分挖掘文化内涵

每一条河道都有她优美的传说。李白写的 《登金陵凤凰台》,就在秦淮河边的集庆门内。

凤凰台上凤凰游,凤去台空江自流。

吴宫花草埋幽境,晋代衣冠成古丘。

三山半落青天外,二水中分白鹭洲。

总为浮云能蔽日,长安不见使人愁。

站在集庆门内的花露岗上放眼远眺,东边是长江的避风港 “横塘”(即今中华门外的秦淮河)航船密集,对岸是灯火阑珊的街市酒家,西边是浩浩的长江。

对于这样的河道,在设计之初就应考虑到与其文化内涵的呼应,避免千篇一律、放之四海而皆准的 “设计”。

⑴充分挖掘沿岸的历史文化沉淀,根据各河段历史上的作用及功能,断面及平面设计时,预留挖掘历史文化的空间。在堤岸绿地上,不追求公园式的精致景观,而是在地形开阔处修建大的复式平台,给 “横塘远眺”留出空间;在起伏处按原地形,直墙稍加整敕外加浮雕,上载治水典故、古典诗词;坡地随坡就坡,立一座小亭,搁两条长凳,散置几块景石,要的也是古朴厚重的味儿;乡土树林茂盛的地方可以保留 “幽境”,只用生态护坡做好防护,人为痕迹尽量减少。

⑵沿岸废弃货运码头改造,现有设施尽量改造利用。外秦淮河的水上旅游已开放了三四年,成为城市的重要名片;一些码头改造成的餐馆娱乐场所更是充分进行了商业化运作。

3 合理确定堤顶高程

堤顶高程为设计洪水位加一定的超高。目前一般按照 《堤防设计规范》的要求来计算超高,即波浪爬高+风壅高度+安全加高。其中安全加高根据堤防的级别为一个固定值,而风壅高度一般很小可忽略不计,计算得出的波浪爬高一般较大,从而使堤防的安全超高很大,传统的防洪墙给人们的印象就是一堵直立的挡墙,生硬而缺乏美感。事实上大部分城市洪水来势凶猛,但高水位持续时间短,与设计风速组合的机率较小;且大部分堤防经护砌,坡后有排水设施,短时间的越浪不会造成大的损失。对这样的河道将超高定得太高,一是增加投资,二是影响视线,因此可以根据情况适当降低。当然同时也要对堤防的结构和基础处理详细分析,确保安全。

如外秦淮河防洪工程的等级为Ⅰ等1级,根据规范的要求及传统的治水观念,秦淮河沿岸防洪堤(墙)的墙顶高程比设计洪水 (▽10.60)均高2.0m,达12.60m,左岸河西新区的地面标高一般在▽7.0～8.0m之间,墙顶比地面高5.0m左右,人水分隔,几无任何景观可言。另外,根据规范要求,其堤顶宽度应达到8.0m,沿线拆迁工程量浩大,部分地段无法实施。针对上述问题,提出对安全超高重新认识,并会同省市水行政主管部门及高校对其进行分析研究,确定外秦淮河防洪工程的安全超高为1.0m,即比原标准降低1.0m。主要的科研课题有 《洪水风险研究》,并通过鉴定。

4 堤防结构形式丰富

对行洪河道,一年中不同的月份时段,河道中的水位变幅较大,在空间开敞的情况下采用缓坡加游步道,在空间较窄的情况采用一级、多级平台挡墙的形式,使游人在一年四季中的各个时段尽量有机会亲近河水,休闲娱乐。非行洪河道则重在亲水性,在常水位附近可采用天然石护砌,其上以绿化为主,使人们感觉到站在水边弯下腰来就能掬一捧清水。

图1 缓坡断面

在背坡场地受限的情况下还可将堤防设计与商业空间或停车库相融合,将背坡设计为直立式。如某国际街区项目建设单位结合堤防达标建设,在堤防背水坡及管理范围内部分土地兴建钢筋混凝土结构车库,沿堤线长度共600m。经过对该段堤防全线密实灌浆及背坡加强排水处理,不仅堤防的稳定性没有受到影响,土地资源也得到了充分利用。

图2 多级平台断面

图3 背坡直立式

5 尽量与市政工程相结合

在外秦淮河沿线原有不少泵站的排放口,常年污水横流,脏乱不堪,综合整治时由市政部门分工负责截污工程,水利设计则重点关注了出水口的改造。在出水池上覆活动板,墙体浮雕装饰,排放口处建了石拱桥或是钢栈桥与临水侧平台相连接,将视线上移,使其与周边绿化浑然一体。

图4 出水口改造

图5 二级平台埋设截污管

在一些区县老城区实施的污水截流工程,河道流量不大,也未承担行洪功能,常将污水管道埋设于城区河道的二级平台下,既减少了路面的开挖,避免施工干扰,通过合理的设计还能增加景观效果。

小河道的流量不大,还可以在下游设溢流堰,壅高水位。溢流堰可以用块石修筑,力求贴近自然,减少人工痕迹,给人以生态和谐的感受。溢流堰顶上设块石,间隔布置,可供行人做涉水踏步,水流从中间穿过,形成涓涓流水。

6 水源和水资源调度

除截污外,如有条件从大的流域内进行调水则是较可行的改善水质方案。对外秦淮河而言,调水的水源主要有两处:长江及石臼湖。石臼湖水系与外秦淮河水系是两个独立水系,每年的5～10月,石臼湖水系比秦淮河水系的水位高1.0m以上,具备自流条件,因此制定了调水方案,分两条线路:

①线路a-丰水期引石臼湖水自流入秦淮河。

天生河河床清淤 (清淤段总长约 15.0km)、天生桥闸控制设备及线路进行自动化改造。

②线路b-枯水期由秦淮新河泵站抽水。

对秦淮新河泵站进行改造,设计流量50m3/s。

③配套建筑物的联合运行控制。

整个调水工程通过六个控制工程 (石臼湖天生桥闸、秦淮新河枢纽、南河闸、南河莲花闸、外秦淮河武定门闸、三汊河口闸)联合调度实现。

原六闸的管理是条块分割,不利于流域调水的有效协调,后来在入江口三汊河口闸建联合中央控制室,协调六闸的联合运行。通过水资源的联合调度运用,使水资源得到了充分利用,节约了大量的调水费用,初步估算,每年节约调水费用约500～600万元。

南京市希望将外秦淮河治理成为 “美丽的河、流动的河、繁华的河”,经过参建各部门几年的努力,这个目标基本实现了,沿河的环境得到很大的提升,群众非常认可。南京市更因成功治理并开发流经市区的秦淮河,荣获2008年联合国人居奖特别荣誉奖,其中水利工程的先行无疑是最核心和重要的部分。如何将治理河道水患与其它方面的要求相互融合,应该说近年来的实践有一定收获,给参与设计的每一条河道赋予生机与活力,风格又各有不同。河道治理任重道远,我们还将不断践行新的治水理念,为我们的人居环境做出更大贡献。

1 GB50286-98,堤防工程设计规范[S].

2 CJJ50-92,城市防洪工程设计规范[S].

3 河渠护岸工程-方案选择及设计导则 [M].北京:中国水利水电出版社,2000.