华阴市柳叶河应急分洪工程设计与湖区生态景观规划

肖 军

(华阴市水务局,陕西华阴 714200)

华阴市柳叶河应急分洪工程设计与湖区生态景观规划

肖 军

(华阴市水务局,陕西华阴 714200)

以景观生态学理论为基础,在现状防洪体系框架内利用华阴夹槽区低洼地形,修建柳叶河应急分洪利用工程,针对分洪区主体工程建设和蓄滞洪区生态景观规划展开讨论,指出分洪区的建设能有效减轻下游堤防抗洪风险,利用分洪蓄滞水面改善夹槽区人居环境,最终实现分洪区综合利用功能,并为类似分蓄洪区设计提供参考。

柳叶河;应急分洪;综合利用;生态景观

为了确保华阴南山支流堤防安全,在现状防洪体系框架内利用华阴夹槽区低洼地形,对中小洪水灾害进行分洪蓄滞利用,能有效减轻南山支流堤防抗洪风险,并利用分洪蓄滞水面改善夹槽区人居环境。针对南山支流洪水的调控措施,有学者做了相关的设想论证和可行性研究[1-2],蓄滞洪区建设和管理目前还没有比较成熟的规范可循[3-4]。华阴市柳叶河应急分洪利用工程是在《渭南市发展和改革委员会关于华阴南山支流应急分洪利用工程可行性研究报告的批复》后进行初步设计的,工程范围位于华阴市二华夹槽地带。

1 工程设计概况

1.1 分洪区总体布置

柳叶河分洪区位于长涧河～柳叶河区间,水域范围位于二华排水干沟以北的布设方案,既能够利用低洼的有利地形引洪分流,又符合少占地,减少移民搬迁,便于向下游退水泄流的原则。柳叶河分洪区水域范围位于二华排水干沟以北(参见图1),柳叶河分洪区由分洪闸、引洪渠、蓄洪区、挡水堤、退水闸、及干沟整治六部分组成。

可行性研究阶段蓄洪区占地面积397×104m2,水域面积360×104m2。本次设计经建设单位与051基地协商后,将原蓄洪区北侧堤防向南移约50 m并设置警戒线桩。依据军事界牌及警戒线,分洪区占地面积210×104m2,水域面积145×104m2。

1.2 设计分洪河道流量

根据分洪区总体布置及分洪口位置选定情况,柳叶河分洪口所处河段已按南山支流10年一遇洪水标准进行治理。本次应急分洪区建设是在不提高已批复支流堤防防洪标准的前提下,进行分洪运用,分洪流量按照河道洪水分蓄削减至支流河道10 a一遇洪水设计,分洪最大流量按照将接近或平堤洪水削减到支流堤防10 a一遇标准进行计算。考虑分洪闸为无坝引水渠首,分洪比≤50%。

依据水文复核结果,经计算柳叶河设计分洪河道流量见表1。

图1 华阴市柳叶河应急分洪利用工程地理位置

表1 华阴南山支流应急分洪流量、水位统计表

1.3 湖底开挖高程及方案比选

现状分洪区地面平均高程330.50 m,分洪区中央地面采用下挖方式降低对分洪区周边地面盐碱、浸没影响,最大挖深不宜超过1.2 m,下挖区面积按挖填土方平衡原则确定。依据可研审查意见、湖区占地面积以及挡水堤横断面,分别以可研阶段挖深40 cm,70 cm,1.0 m三个方案进行比较。

开挖弃土一部分用于长涧河东堤及柳叶河西堤背水坡与分洪区挡水堤之间150 m范围内的土方回填,一部分用于长涧河和柳叶河之间二华排水干沟堤防背水坡培厚,还有一部分用于分洪区两个湖心岛的土方加高。各方案比较如表2。

表2 柳叶河分洪区湖底开挖深度工程量比较表

依据地质勘查报告,柳叶河分洪区地下水位为329.0 m,土层渗透系数约为K=5×10-5cm/s。

方案一优点在于开挖工程量小,开挖土方在挡水堤回填后剩余土方量为27.45×104m3,可用于二华干沟的堤防背水坡培厚和长涧河东堤及柳叶河西堤背水坡与分洪区挡水堤之间150 m范围内的土方回填。但无法满足本工程的需求的土方量;方案二优点在于基本上满足了这次工程土方工程的土方平衡,无多余的弃土,投资比较合理。方案三中工程土方开挖量大,满足本工程的需求的土方量,但是弃土量达到38.78×104m3,投资并不占优。

由以上比较分析得出,在满足本工程的各项土方的要求时,合理确定下挖深度,尽量保持土方平衡,投资最优。综合分析后选择方案二为推荐方案,湖底开挖高程为329.80 m。

2 主要建筑物设计

(1)挡水堤设计。本次设计新建挡水堤防7.99 km,结合景观需求将迎水坡设定1∶3、1∶2.5,背水坡设定为1∶2。设计波浪爬高计算结果为0.594 m,设计风壅增水高度0.004 m,堤顶安全加高0.5 m,设计洪水位为331.90 m,则堤顶高程为333.00 m。

(2)分洪闸工程设计。闸室底板高程333.20 m,经调节计算和投资分析,闸门尺寸选定B×H=4 m×4 m,共布设3孔闸门。设计分洪流量76.02 m3/s。在水闸下游侧布置交通桥连接水闸两岸。闸墩顶高程338.50,现状柳叶河堤防堤顶高程337.78 m,堤顶路面以1∶10坡比平顺连接。考虑分洪闸防渗、防冲、稳定等要求,同时结合整体防渗要求,闸底板上游设C25钢筋混凝土铺盖。下游消能防冲设施由斜坡段、消力池段组成。

(3)退水闸设计。退水闸穿越分洪区挡水堤将水排放至二华排水干沟,并兼有排空分洪区的作用。退水闸底板高程确定为330.3 m,退水闸为单孔闸门,闸门孔口宽度2 m,高2 m。退水闸的最大退水流量依据二华排水干沟最大过流能力设计,最大过流能力为6.13 m3/s。同样进行上游防冲,下游消能设计。

(4)引洪渠设计。引洪渠上游与分洪闸消力池段相连,将水引至蓄洪区。引洪渠全长143 m,底宽30 m。起始端与分洪闸消力池连接,高程329.65 m,坡降1/500,末端与蓄洪区湖底连接。引洪渠底板及堤防迎水面均采用M7.5浆砌石衬砌,衬砌厚度50 cm。背水坡采用草皮护坡。堤顶路面采用沥青路面,结构型式同分洪区挡水堤设计。

(5)其他建筑物设计。包括新建交通桥一座长40 m,共2跨,桥顶高程 332.50 m,在分洪区左堤坡脚以北20 m新修排水干沟,设计流量6 m3/s,底宽6 m,坡降 1/5500,开挖坡比 1∶2。

3 湖区生态景观构想

3.1 湖区景观规划

以景观生态学理论为基础,结合具体的地形地貌,本着“以人为本”的思想,建立适合本项目区的生态景观和宜人的环境[5]。在分洪区的建设上,除了满足防洪功能外,还考虑了生态、景观和控制污染的问题,按照自然地形和高低水位的不同形态,规划采用湿地生态型、亲水型相互结合的多种构造方式,共同组成贯穿整个分洪区的堤防景观带。

柳叶河应急分洪区沿二华排水干沟布置呈条带状,为增强水利工程生态美观效果,将湖区北侧堤防设计为不规则边界(见图2)。形成以挡水堤和人工湖心岛为主的亲水平台,以湖区周围淹没区为主的湿地生态景观。同时兼顾防洪功能执行和旅游区管理,立足做到“人水和谐”[6-7]。

图2 湖区景观规划图

3.2 岸坡防护工程

生态护岸是利用植物或者植物与土木工程相结合,对河道坡面、岸墙进行防护的一种新型护岸型式[8]。生态型护坡结构主要有天然材料护坡、人造材料复合植被护坡、多孔隙结构和笼系结构等。针对本工程特点进行岸坡生态防护设计:

(1)护坡型式比较。根据工程区实际情况,比较适宜的护坡型式有:M7.5浆砌石护坡、C15混凝土网格干砌石护坡、C15混凝土护坡等。从造价方面来讲,C15混凝土网格干砌石护坡最低,C15混凝土护坡最高;从施工角度看,浆砌石护坡施工简单方便,混凝土网格干砌石护坡相对较为复杂;从美观来看,混凝土护坡平整度好,整齐划一,浆砌石护坡呆板与景观不协调,而混凝土网格干砌石护坡石缝宜生杂草,且耐久性不好。

(2)岸坡防护设计。柳叶河分洪区汛期在满足分洪要求的前提下,平时以水景观为主题开发旅游。同时本次设计挡水堤为复式断面,平时水位1 m左右,防护高度低,在临水坡在331.20 m平台以下采用C15混凝土护坡比较合理,331.20 m平台以上采用草皮护坡。背水坡也采用草皮护坡。临水坡砌护采用C15混凝土,护坡厚度0.15 m,坡度1∶3。挡水堤断面设计如图3所示。

图3 挡水堤典型断面设计图

4 结论及建议

柳叶河应急分洪区的建设,可提高河道下游堤防防洪能力,增加防洪安全系数,降低堤防出险几率,并合理利用洪水资源改善当地群众生活条件。以下对分洪区建设和管理提出几点建议:

(1)景观湖面要求有一定的最小水深,以满足水生生物生活、湖面行船及景观的需求,平均枯水水深可按0.6 m控制。

(2)蓄水后地下水位会有所抬升,周围区域地下水位将抬升0.3 m～1.0 m,附近100 m范围内农田会产生轻微浸没,为防止产生土壤盐渍化问题,应充分发挥二华排水干沟和新建排水干沟的排泄作用。同时,可借助湖区周围湿地植被水分蒸腾而降低地下水位,起到生物排水作用。

(3)以水利工程建设为基础,结合现代生态景观规划的先进理念,将应急分洪区打造成集旅游、观光、防护、生态等功能为一体的多元空间的生态湖区。

(4)蓄滞洪区是一个复杂的特殊区域,为均衡考虑防洪目的和当地人文、经济发展,分洪区主体工程建设及其配套管理设施应满足完成其预计功能的总体要求,并形成蓄滞洪区的有效管理模式,以最终实现分洪区的综合利用。

通过在华阴市建设蓄滞洪区,可美化湖区周围的环境,使生态环境和当地居民生产生活向较好的方向发展,也为华阴的旅游环境增添一道靓丽的风景线。

[1]杨武学,杨秉澍.华阴南山支流归并方案及论证[J].人民黄河,2007,29(6):15-16.

[2]赵振武,张广林.建设渭河华阴南山支流蓄洪湖泊的可行性探讨[J].水资源与水工程学报,2006,4(3):50-54.

[3]湖南省水利水电勘测设计研究总院,等.蓄滞洪区设计规范(送审稿)[S].北京:中国水利水电出版社,2007.

[4]国家技术监督局,中华人民共和国建设部.GB50181-93.蓄滞洪区建筑工程技术规范[S].北京:中国水利水电出版社,1992.

[5]彭雪林.陕西渭河生态景观带规划的理论及方法研究[D].杨凌:西北农林科技大学,2011.

[6]李彦东,董继英.就地避洪实现人水和谐相处——关于蓄滞洪区安全建设的思考[J].海河水利,2008,(2):46-48.

[7]朱晨东.河道的生态治理——北京转河生态化改造[J].北京规划建设,2003,(5):61-62

[8]李超,李 明,全先超.城镇河道治理中生态护岸方法分析[J].水利与建筑工程学报,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 军(1970—),男(汉族),陕西三原人,工程师,主要从事农村水利工作。