北京市大兴区流域综合治理生态廊道建设实践

石建兵，袁晓龙，王 兵，赵哲光，颜梦宇，周利霞

（1.北京北华中清环境工程技术有限公司，北京 100176；2.北京沃尔德防灾绿化技术有限公司，北京 100048）

流域综合治理是指为了充分发挥水土等自然资源的生态效益、经济效益和社会效益，以流域为单元，在全面规划的基础上，合理安排农林牧等各业用地，因地制宜地布设综合治理措施，治理与开发相结合，对流域水土等自然资源进行保护、改良与合理利用[1～2]。生态廊道是指具有保护生物多样性、过滤污染物、防止水土流失、防风固沙、调控洪水等生态服务功能的廊道类型，其主要由植被、水体等生态性结构要素构成[3]，它和“绿色廊道”表示的是同一个概念[4]。建立生态廊道是景观生态规划的重要方法，是解决当前人类剧烈活动造成的景观破碎化以及随之而来的众多环境问题的重要措施[5～6]。

新凤河流域位于大兴区北部，流域范围包括大兴区黄村镇、西红门镇、旧宫镇、瀛海镇等。流域西侧分布大兴新城、东侧分布亦庄新城，流域下游分布北京城市副中心。新凤河流域在北京市域格局中占据了“联结一轴、横跨两带、关联多中心”的重要地位，不仅是北京城市中轴线的延伸，也是横跨东西两带行政区域的流域。本文以北京市大兴区新凤河流域的瀛北支流治理工程为例，将流域防洪及水环境治理为基本出发点，对流域综合治理生态廊道建设进行研究介绍。

1 流域概况

新凤河是凉水河的一条较大支流，它西起永定河灌渠，向东南方向穿越黄村新城后，从刘村向东至烧饼庄，再向东北方向，于马驹桥镇西北汇入凉水河，是狼垡湿地和三海子公园两大湿地水资源交换的重要渠道，也是联系大兴新城水网和亦庄新城水网的重要通道，是大兴新城一条重要的滨水景观带。该河全长约30 km，流域面积约166.4 km2，是北京市大兴区北部地区及黄村新城的主要排水河道，其承担了丰台区西南部地区、大兴区北部地区、黄村新城大部分地区及亦庄经济技术开发区部分地区的防洪、排水及灌溉任务。

新凤河的支流主要有老凤河、新西凤河、新建排沟、凉凤灌渠、安南支流、四海支流等，本次对新凤河流域内瀛北支流进行综合治理生态廊道建设实践研究。

图1 新凤河流域及瀛北支流位置图

2 河道现状及存在问题

瀛北支流属北运河水系凉水河流域新凤河支流凉凤灌渠的支沟，河道起点104 国道，河道自西北向东南，最终汇入凉凤灌渠，河道全长约1.92 km，流域面积6.0 km2，20 年一遇洪峰流量32 m3/s，50 年一遇洪峰流量38 m3/s。瀛北支流104 国道～西毓顺路现状为暗沟，长约610 m，为1500 mm×1000 mm 钢筋砼方涵。西毓顺路至凉凤灌渠为明渠，瀛北支流现状河底宽约3 m，上开口宽约8 m，河深约1.5 m，土质边坡，边坡坡比约为1∶1.5～1∶2。瀛北支流现状河道行洪能力不足，局部河道断面狭窄，河道淤积，部分现有桥梁标准偏低、过流断面偏小、形成过水瓶颈，直接影响到行洪排水安全。河道起点为4000 mm×2500 mm 现状雨水管道，涵顶高程约33.20 m，雨水管道无法接入瀛北支流，现状五环路以北地区雨水通过泵站提升后接入瀛北支流暗沟。

3 工程布置设计

3.1 设计方案

3.1.1 平面布置

瀛北支流现状河底宽约3 m，上开口宽约8 m。设计河底宽5 m，设计上开口宽20 m。河道桩号0+000～0+602 段河道现状为暗涵，本次设计进行拆除，明渠段在现状河道的基础上，结合现状两岸拆迁占地情况向河道两侧适当扩宽，桩号1+864～1+914.16 纳入凉凤灌渠治理范围。

3.1.2 纵断面设计

为减少拆迁占地，控制河道上开口，同时保证河道设计断面满足过流要求，治理起点接现状雨水管，设计河底高程30.40 m，末端渠底高程与凉凤灌渠设计河底高程顺接，设计河底高程28.09 m，瀛北支流设计河道纵坡0.008。

3.1.3 横断面设计

在水利普查档案工作开展前，要熟悉和掌握一般档案工作方法，尊重档案学的普遍规律。认真分析水利普查的任务和目标，熟悉档案普查的工作流程，了解普查的工作方法与资料获取的手段，根据普查工作不同阶段采取不同工作方式，结合水利工作的自然、社会和工程特点，在关键点与关键环节上与普查人员紧密配合协调，争取在第一次全国水利普查中采用走出去的方式不断改进档案工作，以适应水利普查对档案工作的要求。

结合现有地形、施工条件，本次治理均采用明渠形式。为满足河道行洪要求，设计河底宽5 m，上口宽20 m，断面形式为梯形断面，边坡坡比1∶1.5。河坡护砌形式综合考虑河道冲刷、自然生态及景观要求综合确定。经计算，河道断面流速均大于河床土壤的不冲流速，为防止岸坡淘刷，对岸坡及河底进行防护。河坡采用400 mm×285 mm×100 mm 生态砌块护砌至岸顶，砌块孔洞可为植物提供生长空间。坡脚采用500 mm×800 mmC20 混凝土基础。为便于控制河道上口宽度及围网设置，在岸顶设置C20 混凝土L 型小墙。

图2 河道横断面图

3.2 水面线计算

水面线计算方法按照天然河道明渠恒定非均匀渐变流的水面线计算理论进行，采用明渠恒定非均匀渐变流基本微分方程，由过流段的已知断面推求未知断面，逐段推算。

式中：Es为断面比能；Q 为各频率洪峰流量；h 为水深；i 为河底纵坡；J 为水力坡度；A 为过流面积；R 为水力半径；C 为谢才系数；K 为天然河道流量模数。

河道糙率根据河道土质情况、植被、护砌种类、河道平面形态、水流流态以及河床组成、床面特征等综合选用。根据不同断面型式，参考《水力计算手册（第二版）》及已建类似工程，河道糙率采用综合糙率n=0.025。本次河道治理终点为凉凤灌渠，瀛北支流汇入凉凤灌渠处设计河道高程为28.09 m，20 年一遇洪水位为31.26 m。瀛北支流汇入凉凤灌渠处20 年一遇洪水位为31.44 m，本次设计以此水位为起算水位。采用美国陆军工程兵团HEC-RAS 河流分析系统计算程序进行计算[7～8]，按分段恒定非均匀流推求水面线。水位计算成果见表2。

表2 水面线计算表

3.3 堤顶超高计算

瀛北支流的防洪标准设计为20 年一遇洪水。根据《堤防工程设计规范》（GB 50286-2013），堤顶高程不应低于20 年一遇洪水位加超高。

式中：Y 为堤顶超高，m；R 为设计波浪爬高，m；e 为设计风雍水面高度，m；A 为安全加高，m。

根据《堤防设计规范》（GB 50286-2013）附录 C 计算，波浪爬高R 和风雍水面高度e 计算合计为0.04 m，堤防工程的级别为4 级，安全加高值A 取不允许越浪值为0.6 m，故堤顶高程计算为20 年一遇洪水位超高0.64 m，取设计岸顶超高为0.7 m。

3.4 冲刷深度计算

河道冲刷深度按《堤防工程设计规范》(GB 50286-2013)公式计算：

经计算，河道冲刷深度计算值最大约为1.37 m。计算结果见表3。

表3 冲刷深度计算表

3.5 雨水口设计

现状瀛北支流两岸共有雨水口16 处。本次治理工程对其进行改建，雨水口采用浆砌石八字墙出口形式，管径0.3 m～1 m，混凝土材质。

3.6 绿化工程

通过种植大片的多年生地被组合，营造绿意盎然的岸坡，形成自然纯朴的植物风貌。针对河道设计断面，根据不同的植生条件和特点，植被修复包括堤顶绿化修复、堤坡绿化修复两部分。

（1）堤顶生态防护。堤顶管理范围内利用行道树进行防护，整体形成规则、遮荫、防风与自然、通透相间的空间，形成绿化的天然屏障，同时起到隔离作用，保障安全。

（2）堤坡生态防护。堤坡是满足河道防洪安全的重要区域，对植物的防冲护坡的功能性提出了更高的要求，同时也是大面积展示河道绿化的区域，因此在植物的选择上采用抗性强的野生及乡土地被为主的近自然恢复模式，以恢复生态环境。

4 结语

瀛北支流生态廊道建设工程是完善新凤河流域防洪体系的重要组成部分，工程内容与规划统一，坚持了可持续发展的原则。工程设计充分突出以人为本，为人服务的理念。在有条件的河段，或局部展宽，或设置局部弯曲，营造自然河道景观。横断面设计下部边坡采用生态砖护岸型式，放缓河道上部边坡，维持自然稳定，避免了河道边坡大面积护砌。该工程不仅满足了新凤河流域防洪排水要求，也将极大的改善大兴地区及河道周边生态环境，可以为今后北京市类似生态治理工程的推进和发展提供指导和借鉴。