城市河道生态景观治理工程设计要点浅析

王子朝

（陕西省水利电力勘测设计研究院 陕西 西安 710001）

引言

随着我国社会经济的快速发展，人民生活水平的日益提高，广大市民对人居环境质量的要求越来越高，特别是对改善城市河道水环境，更是关注的热点。近年来，我国北方许多城市对城区河道治理进行了大胆尝试，通过实施生态景观治理工程取得了良好的效果。城市河道生态景观治理工程设计作为一个新的科目，也受到了越来越多的重视。

1 设计规模的确定

1.1 工程等别与洪水标准确定

城市河道生态景观治理工程应充分保障城市防洪安全，工程建设应在不影响河道行洪、不降低河道行洪标准的前提下进行。河道两岸堤防工程等级及洪水标准按国家《防洪标准》(GB50201-94)和《堤防设计规范》(GB50286-98)，根据所在城市等级和相应防设洪水重现期综合确定。如根据《甘肃省天水市城市总体规划》(2005-2020)，天水市城市等级将提高至Ⅱ级(重要城市)，市区段渭河防洪标准应按100年一遇洪水设防，相应两岸堤防等级为Ⅰ级。

其他工程如橡胶坝、中隔墙、充排水泵站及防渗工程等按《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)相应确定。如甘肃省天水市渭河城区段生态景观治理工程蓄水区共规划两座橡胶坝，坝高3.5m，总蓄水量80万m3，根据蓄水规模，工程等别为Ⅴ等小(2)型工程，级别为5级。

景观蓄水区、滨河生态园区可根据城区及河道来水情况，选择河道3年、5年、10年一遇洪水或者其他确定流量作为设防流量标准。当河道上游来水大于标准时，橡胶坝塌坝，蓄水区泄空，河道全断面宣泄洪水，确保城防安全。

1.2 设计水面线推求

工程相关的特征洪水主要有两岸堤防、蓄水区及滨河生态园区设防洪水等。工程设计需要推求的水面线共有4条，分别为全河道过洪，流量为堤防设防流量(如100年一遇)，工程实施前后的河道水面线；蓄水区设防流量(如5年一遇)，通常为洪水槽泄洪时的水面线；滨河生态园区设防流量(如10年一遇)，通常为洪水槽加蓄水区塌坝后河道断面泄洪时的水面线。

按以上举例的洪水标准水面线为例，100年一遇洪水水面线主要用于两岸堤防的加固加高设计；5年一遇洪水水面线主要用于论证蓄水区规模以及确定中隔墙顶高程；10年一遇水面线用于确定滨河生态园区滩面高程。

1.3 其他分析计算

主要为工程对城市防洪的影响分析、不同流量及过水断面情况下，对工程区内桥梁的安全运行分析以及蓄水区对沿岸建筑物的浸没影响分析。重点设计计算内容包括工程实施后河道的综合糙率计算、桥梁雍水计算、桥梁净空及基础冲刷计算、蓄水区渗漏及地下水水位壅高计算等。

2 工程总体布置方案与适用条件

2.1 清洪分治布置方案

结合河道主槽位置，采用中隔墙将河道分为两大部分，中隔墙与一侧堤防之间布置为洪水槽行洪，中隔墙与另一侧堤防之间河道规划为景观区。景观区以蓄水为主，同时利用河堤脚附近较高滩地，通过修建护滩工程，形成滨河生态绿地景观。本方案科学处理了洪水、泥沙与蓄水之间的矛盾，既形成优美的蓄水景观和滨河生态园区，又切实保证了一定标准下景观区的安全运行各洪水下泄。

中隔墙平行于两岸堤防布设，按设防蓄水区洪水标准确定墙顶高程，进口段与一侧堤防之间采用自溃砂质子堤临时封堵，并与橡胶坝等一起围护出景观蓄水区。根据沿线两岸地面、河槽高程、河道比降及适宜坝高等，综合确定蓄水梯级及橡胶坝座数。中隔墙另一侧为洪水槽，按蓄水区设防流量进行设计。洪水槽平时为河道过水通道，当来水超过洪水标准时，砂质子堤自溃，橡胶坝塌坝排空，蓄水区河道断面参与行洪。

本方案对我国北方多泥沙河流较为适宜。由于河道来沙量较大，全河道拦蓄势必造成蓄水区淤积，橡胶坝需频繁塌坝排沙，工程运行费用高难度大。本方案通过设置洪水槽，可实现蓄清排浑，择机拦蓄清水，混水则通过洪水槽下泄。陕西省宝鸡市、咸阳市渭河城区段及甘肃天水市籍河城区段生态景观治理工程均采用该方案进行设计，工程治理效果非常明显。

2.2 全河道拦蓄方案

充分考虑治理河段水沙特性，尽可能增加蓄水景观面积，对河道进行全断面拦蓄，两岸较高滩地则顺势布置滨河生态园区。本方案平面布置相对较简单，投资亦较低。

本方案对河道水沙特性要求高，只有当治理河段上游修建有大型水库，河道水情基本得到控制，河水含沙量低、流量稳定的情况方可实施。新疆库尔勒市孔雀河目前主要受上游博斯腾湖东泵站抽水补给，一年四季流量稳定，河水清澈，孔雀河库尔勒市城区段即采用该方案进行治理，已建成为当地避暑纳凉的好去处。

3 主要建筑物设计

3.1 两岸堤防加固工程

一般而言，城区段河道两岸堤防都已建成，仅需对其进行相关复核验算。主要内容包括堤距及堤线复核、堤顶超高复核及堤身稳定、渗流、防冲验算等。对不满足要求的堤段，需进行加高加固改建。

设计时需注意堤防作为景观工程的重要组成部分，需根据景观设计要求，进行景观改造。为了使工程更生态环保，根据当地气候、建材等实际情况，重点采用生态技术护坡。

3.2 河道疏浚工程

主要目的是对河道内垃圾、河床污泥等进行彻底清除和置换，对乱采、乱挖、乱堆的河床进行修复。蓄水区河床只需进行清表，以保证蓄水水质；洪水槽河床应根据确定的疏浚纵坡，只挖高不填低，以保证设防流量的通畅。

河道疏浚应遵循河道自然规律，设计以不改变河道纵向态势为原则，疏浚纵坡应根据河床地面、水面及河道深泓的自然比降综合确定。

3.3 中隔墙工程

中隔墙平行两岸堤线布置，为蓄水河槽和洪水槽的隔墙。设计要求考虑挡水、漫顶、过洪、绕流、冲淤等诸多因素，需要进行多种工况下的墙身稳定、渗流、冲刷计算。

设计主要采用梯形断面或矩形断面两种形式。梯形断面主要为均质土堤断面，顶宽2m～3m，堤坡1：1.5，全断面浆砌石或砼护面，厚度不小于30cm。矩形断面顶宽2m～3m，采用浆砌石或钢筋砼箱涵结构，中间填土。两方案防冲齿墙埋深按冲刷计算确定，且要求低于断面深泓1m～3m。在弯道处，要求对墙体两侧河床铺设干砌石护滩。均质土堤方案投资小，施工速度快，但断面较大。矩形结构方案投资较高，但断面小，布置灵活。两种方案需根据工程实际情况比较确定。

3.4 橡胶坝工程工程

根据工程选址和蓄水区蓄水级数，确定橡胶坝坝址及座数，依据蓄水区河道纵坡、蓄水深度要求，确定坝高、坝长等基本参数。

橡胶坝坝型通常选择为充水枕式橡胶坝，坝高2m～5m，单跨坝长100m左右，最大长150m。相关计算包括过流计算、底板稳定计算及边墩稳定计算等。

3.5 充排水泵站工程

橡胶坝一般要求在洪水预警后1h～2h内排空，由于坝袋自排无法达到时间要求，需要设置泵站进行强制抽排。泵站站址应选择于堤防外侧，布置型式有一站一坝、一站多坝等方案。由于橡胶坝充排水管位于坝底板内，为了使泵站能够自动充水启动，要求水泵在满足计算安装高程的前提下，比坝底板略低，因此泵站一般设计为地下式厂房。

设计需注意橡胶坝充水方式选择，需水泵加压充水时，水泵选型时应考虑充水工况。另外，如采用一站多坝方案，需分别进行橡胶坝各条排水管水损计算，使到水泵进口处水力损失基本相同，保证各坝袋同时控空。

3.6 防渗工程工程

为了减少蓄水区渗流损失，避免沿线两岸浸没影响，根据渗流计算结果，需对蓄水区进行防渗工程设计。一般通过对水平防渗、垂直防渗墙方案的比选确定。

水平方案防渗范围为整个蓄水区，主要采用复合土工膜、粘土铺盖等。设计时根据当地建材情况，通过经济比较确定。为了满足防冲要求，复合土工膜或粘土铺盖要求埋置于河道深泓以下0.5m。为了有效保护防渗膜的完整性，要求膜上下各铺设10cm中粗砂保护层，砂层以上30cm覆土必须人工填筑。

垂直砼防渗墙方案设计墙厚0.40m，采用C15砼浇筑，墙底深入基岩1.0m，防渗范围为蓄水区周边堤防、中隔墙及橡胶坝基等。

河床覆盖层较浅，深厚小于15m时，可优先采用垂直防渗墙方案。当厚度大于15m时，由于防渗墙投资大，通常选用水平防渗方案。

4 结语

城市河道治理工程设计不仅要有“防洪、排涝”等水利工程的一般功效，更要日益融入城市园林景观、生态环保以及建筑艺术等多种内容。因此，只有通过对传统规划设计理念的不断探索和创新，才能使城市河道从“脏、乱、差”的旧面貌变得越来越美，从而为打造人水和谐、环境优美、生态宜居的新型城市做出应有贡献。陕西水利

[1]刘晓涛.关于城市河流治理若干问题的思考.

[2]蒋屏等.河道生态治理工程.北京.中国水利水电出版社.2003.