五台山清水河环境治理与生态建设项目水利设计

杜 菲

（山西省水利水电勘测设计研究院 山西太原 030012）

五台县位于山西省东北部，清水河为滹沱河的一级支流，发源于五台县台怀镇的东台沟，由西北向东南纵贯五台全县，在神西乡的坪上村流入滹沱河后，汇入海河进入渤海。清水河干流全长113.2 km，平均纵坡8.31‰，流域面积2 405 km2。

1 五台清水河治理河段现状

清水河河道治理范围：五台山碧山寺～石咀段，清水河及支沟沟口总长28.3 km。

治理段河道现状主要存在以下几方面问题：

1）防洪基础薄弱，河道缩窄严重

清水河的特点是源短流急，山高坡陡，流速快，历时短，洪水暴涨暴落。多年来，由于清水河的防洪设施投入较少，河槽坑坑洼洼，高低不平，杂乱无章。且防洪工程战线长，历年来投资和管理费十分有限，堤防残缺不全，部分堤防基础较浅，遇到大水，河流淘刷现象较为严重，不满足设计防洪标准。

2）河道现状与风景区极不协调

五台山风景区是国家1982年公布的全国44处风景名胜区之一，2009年6月联合国教科文组织将五台山列入世界遗产名录。清水河局部河段垃圾堆放，河槽杂乱无章，与风景区整体环境极不协调。

2 工程任务与建设内容

本工程建设的主要任务是：①临河寺庙和村庄、台怀镇及游客服务中心等河段防洪；②水面工程，包括明月水面、普庵寺水面、黛螺顶跌水和白云寺跌水工程。

根据本工程的建设任务和治理原则，确定建设范围和建设内容为：

1）防洪：根据防洪对象的位置和重要性，对清水河碧山寺至石咀段河道及支沟入河口分段进行疏浚和堤防加高、加固。

2）水面工程：为改善景区内治理段河道的水生态环境，分别在普庵寺和游客中心处设置水面工程，形成宽阔的水域，在黛螺顶和白云寺处设置小型跌水景观，提高景区品位。

3 工程布置

3.1 工程总体布置

清水河干流治理段北起碧山寺，南至石咀段，治理段河道（包括支沟）总长28.3 km，清水河堤防治理总长度（两岸）17.97 km，主槽（两岸）岸墙10.51 km，支流堤防2.92 km。工程总体布置见图1。

图1 工程总体布置图

对于有防护对象河段，依据洪水大小、防护对象、河道坡度、周边景观及地形，河道断面分别采用以下型式：①光明寺和现有台怀镇橡胶坝蓄水段河道较窄，为满足行洪要求，采用矩形断面；②黛螺顶段河道位于景区核心，考虑景观要求采用复式断面，主槽两侧的滩地设为景观平台，10年一遇洪水不上滩；③卧龙桥～仰佛山庄和白头庵、前石佛及后石佛村处河道较窄，采用梯形断面，④其余治理段河道滩地较宽，横断面为复式断面，由行洪主槽和两侧滩地组成，主槽满足10年一遇设计洪水；超过10年一遇洪水时全河道行洪。

对于公路沿线的河岸及边山河道无防护对象段，采取以下两种方案：①无景观要求的河段不再进行主槽岸墙或大堤治理，维持现状；②有景观要求的河段仅修建主槽岸墙，为景观治理预留平台。

马圈沟沟口段治理总长度1.31 km，岸线沿河线布置，局部进行了改道，河道治理后的宽度为20 m。

普庵寺水面工程是通过在主河道设置溢流堰壅水，自流引水至河道主槽外滩地上形成的两处蓄水水面，蓄水总面积2.4万m2。一处位于普庵寺桥上游和普庵寺门前的河道左岸上，长230 m；另一处位于普庵寺桥下游至黄土咀的河道右岸，长601m，设6级蓄水。

明月水面工程位于南梁沟汇入口至游客中心停车场，设有两座壅水闸坝，总蓄水量16.2万m3，总面积7.2万m2。1＃闸坝位于大甘河村北、南梁河入清水河交汇处，总长300 m，由右侧主河道上86 m长的钢坝闸泄洪段和左侧滩地上214 m长的混凝土挡水坝段组成，壅水高度5 m，回水长度330 m。2#闸坝位于游客中心停车场旁的河道上，采用2跨钢坝闸壅水，右侧主河槽和左侧滩地上的闸高分别为3 m和1.5 m，闸孔净宽分别为50 m和30 m，回水长度200 m，蓄水量2.5万m3，水面面积1.8万m2。

3.2 河道治理设计

3.2.1 清水河堤防设计

石咀以上清水河治理长度26.6 km，位于五台山风景区内，根据现状地形，河道治理措施：河道以复式断面为主，仅局部河道较窄处将大堤和主槽合二为一，改为梯形断面和矩形断面。复式断面由主槽和两侧滩地组成，非汛期滩地为景观二级平台。主槽行洪能力满足10年一遇设计洪水；超过10年一遇洪水时全河道行洪。五台山核心景区段梯形断面河道根据洪水流速和景观要求，对于土堤采用错台式格网石笼防护。核心区以外滩地较宽，流速较小，对绿化要求低，采用斜坡式格网石笼防护。

对于公路沿线的河岸及边山无防护对象段河道采取以下两种方案：①无景观要求的河段不再进行主槽岸墙或大堤治理，维持现状；②有景观要求的河段仅修建主槽岸墙，为滩地景观治理预留平台。

3.2.2 主槽疏浚设计

仅对阻洪河段按设计断面和设计纵坡进行清障、疏浚，主要是对沉积物、挖沙弃料、未经批准擅自修建的各类建筑物等（除自然生长或人工种植的林木）阻水障碍予以清除。

根据河道现状地形，疏浚宽度确定为：碧山寺～镇海寺段河道清障宽5～20 m，镇海寺～南梁沟汇入口段河道清障宽10～50 m；南梁沟汇入口～石咀段河道清障宽50 m。

3.3 水面景观工程

3.3.1 普庵寺水面工程

莲池宽15～40 m，长230 m，水位为1 522.0 m，基本与周围地形标高相同，设计水深0.5～1.5 m，水面面积0.5万m2，蓄水量为0.5万m3。莲池自上游的清水河主槽内引水，宽5m，采用堰流引水，设1＃引水堰，堰高0.7 m。为满足莲池引水要求，在桩号Z9+622.6的主河槽内设一座1 m高的景观跌水堰（1＃跌水堰），堰顶高程与莲池水位一致，以尽可能降低对行洪影响。在莲池与主河槽之间的池岸中部，为50 m长、落差1.5～2.4m的景观叠石侧堰岸墙，形成瀑布景观，其他池岸均为1∶2斜坡式土堤。

黄土咀水系长601m，宽40～115m，水面面积1.9万m2，蓄水量1.4万m3。溢流堰布置在桩号Z10+082.9的主河槽内，堰长55 m，堰高0.5 m。水系设计为六级水面，蓄水位分别为1 514.5 m、1 513 m、1 511 m、1 509.5 m、1 507.5 m、1 506.5 m，水深0～1.5 m。各蓄水池之间设有6座景观跌水堰，堰长分别为13m、40m、51m、41m、17 m、14 m，形成落差1～2 m的跌水景观效果。

水域驳岸以斜坡式护岸为主，坡面采用0.5m厚格网石笼进行防护，石笼表面覆0.2m厚种植土并进行绿化。

3.3.2 明月水面工程

明月水面工程设2座壅水闸坝，形成2座蓄水池，分别位于南梁沟汇入口和游客中心前，回水长度分别为330m和200m，总蓄水量16.2万m3，总面积7.2万m2

1＃坝位于南梁沟汇入口下游，大坝轴线呈直线布置，总长300 m，由右侧主河道上86 m长的壅水闸段和左侧滩地上214 m长的壅水坝段组成，壅水高度5m，蓄水位1378.2m。壅水闸闸址河底高程1373.2m，底槛高程1 374.2 m，闸高4 m，布设两孔钢坝闸，净宽2×35 m，采用液压启闭机启闭，钢坝闸由上游护坦段、闸室段、下游消力池及海漫段组成，总长度85.4 m。壅水坝坝址高程1 374.5 m，坝顶高程1 379.5 m，坝高5 m，为混凝土挡水坝段，考虑交通要求，坝顶宽度取为6.0 m，上游坝坡1:0.3，下游坝坡1:0.7。1＃坝形成蓄水水面5.4万m2，蓄水量13.7万m3。

2＃坝形成的蓄水区由50 m宽的浑水区和40 m宽的清水区组成，两者之间的中隔堤顶与设计洪水位齐平，中隔堤为无锈熔接网石笼结构，透水不透沙。清水区布置在左岸的滩地上，设有大型音乐喷泉和水幕电影；浑水区布置在右侧的主河道上，为行洪排沙通道。2＃坝位于游客中心停车场旁，采用2孔钢坝闸壅水，浑水渠闸高3m，闸孔净宽50m，清水渠闸高1.5m，闸孔净宽30 m，中墩宽度10 m。2＃坝形成蓄水水面1.8万m2，蓄水量2.5万m3。

蓄水区采用塑性混凝土防渗墙防渗，墙厚40 cm。1＃坝防渗墙设坝下，墙深穿透砂卵石层并深入基岩0.5 m；2＃坝防渗墙设坝下及两岸，墙深分别为6 m和12.3 m，满足抗渗稳定要求。

面状影响因子将多年测土配方数据、野外采样化验数据、土壤普查数据、DEM数据等通过地统计分析与空间链接属性附加的方法，赋予数据后，根据情况应用最大最小值法或均值度法赋予分值。在对面状影响因子赋值时，为了更准确的将因素分值赋予定级单元，本研究考虑了两种方法。

3.3.3 黛螺顶跌水工程

黛螺顶跌水工程由共4道跌水堰构成，跌水堰高度均为1 m，宽度与河道主槽同宽，为17～54 m。跌水堰采用砌石结构，顶宽1.5 m，地面以上高度为1.0 m，下游面根据造型采用条石台阶、浆砌天然叠石等材质，形成叠水水面景观，同时堰顶设计为汀步。

3.3.4 白云寺跌水工程

疏浚河道、恢复右侧原主槽，并在现有主河道上设一座长71 m、高1 m的跌水堰，通过河道内天然树林形成的树岛，将主流分向左、右两侧。该跌水堰采用景观叠石堰，下游面堆砌天然叠石，形成叠水景观。

4 结语

本工程通过对河道疏浚、河堤加固，使治理段河道满足设计防洪标准，保护景区文物古迹和人民生命财产的安全发挥重要作用。工程的实施为五台山景区绿化、美化、亮化提供了平台，对改善其自然环境和人居环境起到积极作用。