汾河三期工程生态治河建设设计分析

南江江

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

汾河为黄河的第二大支流，是山西的母亲河，流域范围涉及全省9市51县，干流全长716 km，其中由北向南纵贯太原城区段长约50 km。从上世纪50年代开始，山西省先后组织了四次大规模的治理。太原市从20世纪末开始，对汾河城区段先后进行了两期以“人文、生态”为目的景观治理，旨在提高太原市人居环境，范围北起柴村桥，南至祥云桥下游500 m，总长约20 km。

为进一步加强水生态保护和修复及保障水资源，推进生态文明和美丽中国建设，山西省和太原市启动实施了太原汾河公园南延工程，即汾河三期工程。工程范围是在前两期工程的基础上，向南延伸治理12 km。该项目通过采取防洪、蓄水、滩岸绿化和截污防污并重的治理措施，来改善太原自然生态系统自我净化能力，把绿地碧水留在太原城中。

2 设计理念、原则与总体布置

2.1 设计理念

党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央从中国特色的社会主义事业“五位一体”总布局的高度，把生态文明建设摆在各项工作的突出地位，强力推进我国的生态文明建设，打造绿水青山，建设美丽中国。

在此背景下，本工程以生态文明建设为指导思想，以“以人为本，人水和谐”为设计理念；以“安全、生态、水清、亲水”为目标，通过采取生态工程措施、扩大绿地、营造水面，保护生物多样性，恢复大自然的自我修复能力，实现太原汾河周边区域的生态良性发展。

2.2 设计原则

防洪是河道治理的首要原则，通过移堤拓宽河道满足太原100年一遇防洪标准。

在确保防洪安全的前提下，与当地的发展规划相协调，与上下游、左右岸关系兼顾，保留或重建岸边湿地、浅水域等天然水域，确保河流的传统水利功能、生态功能、人文功能发挥最大的作用。

重点考虑河流的平面形态、纵向和横向地貌特征、生态格局、动植物的自然栖息地及人工建筑物等，以便通过流速、流量、水深、水温、水质、水文的周期变化及河床材料构成的异质性等因素造就多样性的河流生境条件，形成丰富的河流生物群落。

保留并充分利用汾河流域生态环境治理修复与保护工程已实施完成的主槽，形成小洪水的行洪和冲砂通道，以减少蓄水池泥沙淤积。同时，最大限度地利用了堤路林工程，有效避免已完成投资的浪费。

2.3 工程总体布置

本工程位于太原市城区汾河河道上，范围为：北起祥云桥，南至晋祠迎宾路下游2 km，全长约12 km。

河道横断面采用复式断面，总宽度为430～450 m，由300～348 m宽的蓄水池及两侧二级平台及堤防组成。

二级平台每侧宽35～65 m，东岸墙高3.3～7.5 m，西岸墙1.3～5.1 m，高出设计蓄水位0.8 m。两侧为防洪大堤，高0～3.1 m（自二级平台算起）。蓄水主槽行洪标准为20年一遇，流量不小于2 000 m3/s，与前两期工程标准基本一致；超过2 000 m3/s流量时，大堤满足100年一遇防洪标准（流量为3 450 m3/s）。

结合南部新区总体布局及2019年青运会水上运动场地要求，在主槽内共设有1号和2号两座壅水闸坝，分别布置在10号线桥下游300 m处和治理段末端的主槽内，形成2座蓄水池，蓄水位分别为775.7 m、772.0 m，池长分别为7.4 km和4.4 km。

两座闸坝均由2跨液压坝和一跨壅水闸组成，其中，壅水闸布置在中间已建的约100 m宽的主槽范围内，闸坝上游侧设工作桥，兼做蓄水池两侧人行交通桥。1号壅水闸坝的3跨宽度从东到西分别为108 m、88 m、102 m，2号闸坝分别为78 m、76 m、144 m。各闸坝管理房均布置于橡胶坝东侧靠近堤脚处的二级平台上。

3 主要技术问题

3.1 防洪

本段汾河为地上悬河，现状防洪标准仅为20年一遇。随着太原市城区南扩，本段汾河的防洪标准需要提高到100年一遇。故现状河道宽度（约300～330 m）不能满足行洪要求，需移堤扩河至总宽度430～450 m，即将西堤向西移120～150 m。

3.2 蓄水

水是城市的灵魂，通过拦坝蓄水，生态、景观相结合，改善太原市南部新区的整体环境。本蓄水池布置的设计思路：在满足河道防洪、蓄水、景观和土方挖填平衡的前提下，通过永久抬高蓄水位来满足及太原市水上运动比赛场地的要求。

水上运动场地宜布置在小店桥下游规划的10号线桥之间，由此确定在10号线桥下游设1号壅水闸坝，可回水至二期工程末端，形成1号蓄水池，池长7.4 km，蓄水位775.7 m，水深1.9～6.7 m。治理段末端设2号壅水闸坝，形成2号蓄水池，池长4.4 km，蓄水位772.0 m，水深0.5～5.6 m[1]。

3.3 排污

本工程是二期工程的延续，东西两岸也设有排污暗涵，主要是排泄排污和初期小流量雨水及支沟排沙。根据前两期工程多年来的运行经验，为避免增加支沟污水进入蓄水池的频率，而影响蓄水的水质，本次将暗涵净尺寸加大至4 m×3.5 m（宽×高），过流能力加大至20 m3/s。东西暗涵采用钢筋混凝土结构，总长21 km。

4 设计的特点及创新

为突现园林韵味，营造具有北方特色、小桥流水式的环境氛围，三期工程突出了以下四个特点。

4.1 合理解决行洪与亲水、景观、休闲的关系

北方河流的特点：洪水暴涨暴落，洪峰较大，由此造成两岸大堤较高，且常年水量少，水位低，基本无景观效果，且河道内土地资源不能充分利用。为妥善解决河道行洪安全与景观休闲之间的矛盾，河道断面采用复式断面，由行洪主槽（蓄水池）及两侧景观平台组成，平时主槽内蓄水形成水面景观，滩地绿化美化形成休闲景观平台，大洪水时河道全断面均可参与行洪。

景观休闲平台根据高度不同不分为一级平台和二级平台两级，分别满足不同的防洪标准，主要目的是降低一级平台高程，增加亲水性。也就是，行洪主槽用来宣泄造床流量洪水（约1 200 m3/s流量）。较大流量洪水时一级平台参与泄洪，最大行洪能力2 000 m3/s。超过2 000 m3/s流量时，二级平台参与泄洪，大堤满足100年一遇3 450 m3/s防洪标准。

4.2 合理解决蓄水与排沙的关系

蓄水方案有全槽蓄水和分槽蓄水两种方案，经过汾河一期和二期工程多年来的运行证明，汾河三期工程采用清水渠蓄水、浑水渠排沙的分槽蓄水方案较为合理，可减少泥沙淤积和洪水侵袭的机率，有利用于保持水质的稳定。

4.3 凸显生态水利特点

汾河太原段两岸为人口集居地可利用的空间较小，且形态基本固定，调整难度较大，但又对防洪安全和景观功能要求较高。此河流宜遵循河道现有的形态布局，重点放在河道内部的微地形改造、护岸改造、水质净化及生态绿化，尽可能在有限的空间内满足各种需要，既能充分体现河道安全、休闲和亲水的功能，又能改善生物栖息地环境。考虑这些因素，汾河三期在生态治理中通常采用复式的梯形断面。

梯形断面结构简单，在满足泄洪要求的基础上由于坡度较缓，还有利于两栖动物的生存繁衍，有利于保护河道的生态多样性，同时也为当地居民在有限的生活空间中创造了散步休闲的好去处，满足了人们的亲水需求。复式的梯形断面由行洪蓄水主槽和用于景观绿化的滨水空间组成，滨水空间参与泄洪，满足100年一遇防洪要求。河岸下部主槽较陡注重防洪，上部滨水空间设置道路、种花植树，满足20年一遇防洪标准和生态及景观要求。沿水域岸线坡面进行生态绿化，且每100-200 m可设置人行台阶，便于直接接触水，既满足了人们的亲水要求。同时树木的种植还可以起到坚固堤防、保持稳定的作用，使安全、景观及生态融为一体。

4.4 生态材料的运用，引领生态治河新理念

在本项目设计中，贯穿了应用生态材料的理念，防护材料采用柔性的格网石笼，抗冲生物毯、生态水工砖。格网石笼[2]是《水利部2007年度水利先进实用技术推广指导目录》推广的生态材料，在本项目的大规模实践，体现了生态治河的新理念。

5 结语

本工程通过移堤、蓄水、滩地和岸边浅水域绿化美化等生态措施，旨在恢复河道的自我修复能力，使太原城区内汾河脆弱的生态环境得到根本性好转。汾河三期工程建成后，蓄水面积达到440万m2，蓄水量1 450万m3，绿化面积150万m2，大大改善了城区的人居环境，具有良好的社会效益。本工程的设计与实施为在大城市实行生态蓄水治河提供了宝贵的经验，具有推广意义。