淺談城市防洪河道綜合整治在“海綿城市”建設(shè)要求下的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

魯國祥，劉曉紅

（濟(jì)南市市政工程設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，山東濟(jì)南 250101）

1 概述

“海綿城市”是指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時(shí)將蓄存的水“釋放”并加以利用?！昂＞d城市”概念是對生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與恢復(fù)、雨水資源化利用和低影響開發(fā)等生態(tài)文明建設(shè)的拓展和延伸。濟(jì)南市目前正在積極建設(shè)“海綿城市”，因此將“海綿城市”理念融匯到工程設(shè)計(jì)中是實(shí)現(xiàn)“海綿城市”生態(tài)文明建設(shè)的重要一環(huán)[1]。

河道綜合整治是指通過對現(xiàn)狀河道進(jìn)行疏拓改造、截污治污、生態(tài)修復(fù)、營造景觀等一系列工程措施實(shí)現(xiàn)河道功能的全面提升，是“海綿城市”中城市水系建設(shè)的重要組成部分。本文引用的龍脊河具備濟(jì)南市防洪河道的主要特點(diǎn)：源于山區(qū)，坡勢陡峭；中游地勢變緩，穿城而過；下游平緩，匯入小清河。主河道長度約13.6 km，上下游落差達(dá)102 m，是濟(jì)南市東部城區(qū)主要的泄洪通道之一。河道綜合整治分期實(shí)施，本次工程為中下游7.9 km河道的綜合整治工程。在“海綿城市”建設(shè)要求下，該工程的設(shè)計(jì)需要兼具防洪安全、環(huán)境景觀和修復(fù)生態(tài)綜合功能[2]。

2 設(shè)計(jì)原則和思路

（1）保障防洪安全。根據(jù)《濟(jì)南市城市防洪規(guī)劃（2010年～2020年）》，龍脊河被定義為防洪河道，流域面積約48 km2，是濟(jì)南市東部城區(qū)主要的泄洪通道之一。因此，該河道綜合整治的首要任務(wù)是確保防洪安全。

（2）融入“海綿城市”要求。在河道斷面、景觀、截污等工程設(shè)計(jì)中通過滲、滯、蓄、凈、用、排等多種技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)河道水系統(tǒng)的良性循環(huán)，恢復(fù)河道的“海綿”功能。

（3）邊坡設(shè)計(jì)多樣化。本次工程范圍主要為河道中下游，中游部分建成區(qū)空間狹小，只能形成直立式硬質(zhì)護(hù)岸；下游穿越農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)，以自然生態(tài)斷面為主。

（4）截污、補(bǔ)水。貫徹濟(jì)南城市水生態(tài)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，沿河建設(shè)截污管道，截流污水，并從上游補(bǔ)充河道水源。

（5）提升河道景觀。河道中游穿越正在規(guī)劃建設(shè)的兩大居住片區(qū)，空間條件寬裕，可結(jié)合居民親水需求沿河建設(shè)濱水自然空間和生活休閑空間，提升城市品位和周邊生活環(huán)境。

（6）修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)。條件允許的河道岸線設(shè)計(jì)為生態(tài)駁岸，河底盡量不做硬化鋪砌，保持自然滲透，選擇適宜的水生或濕生植物，修復(fù)水生態(tài)。

3 防洪設(shè)計(jì)

（1）水文水力計(jì)算。根據(jù)《防洪規(guī)劃》，龍脊河為小清河支流河道，洪水計(jì)算設(shè)計(jì)雨期均采用72 h，并采用雨量代表站——韓倉站資料進(jìn)行設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨量的計(jì)算，然后進(jìn)行點(diǎn)面換算。設(shè)計(jì)凈雨計(jì)算采用降雨徑流相關(guān)法，降雨徑流關(guān)系線采用山東省水利設(shè)計(jì)院1975年分析的小清河流域山丘區(qū)降雨徑流關(guān)系線，設(shè)計(jì)雨型選用山東省水利分析的小清河雨型。洪峰流量采用《山東省水文圖集》山丘地區(qū)小匯水面積（0.1＜F＜300 km2）洪峰流量公式計(jì)算：

式中：Qm——洪峰流量,m3/s；

F——流域面積,km2；

J——平均坡度；

Ht——流域平均降水量,mm；

Rt——Ht產(chǎn)生的凈雨深,mm。

利用水文計(jì)算成果進(jìn)行斷面設(shè)計(jì)，采用明渠均勻流流量公式進(jìn)行試算確定斷面形式和尺寸。

式中：Q——斷面流量,m3/s；

C——謝才系數(shù),m0.5/s；

R——水力半徑,m；

A——過水?dāng)嗝婷娣e,m2；

X——濕周,m；

I——河道比降；

n——糙率。

（2）護(hù)岸和邊坡設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中按照“低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)”要求，通過保留自然河底，采用生態(tài)駁岸，建設(shè)下沉式綠化廣場等措施消納河道拓挖開發(fā)后的徑流增量。本次工程僅在空間狹小、無法放坡的河段采用重力式、懸臂式等硬質(zhì)岸墻方案，無法開挖的河段采用樁冠梁支護(hù)方案，其余具備放坡條件的河段均采用柳木樁、生態(tài)袋、自嵌式擋墻等生態(tài)護(hù)岸和自然邊坡。河道全線生態(tài)斷面達(dá)到88%，見圖1。

圖1 典型生態(tài)斷面示意圖

4 生態(tài)景觀設(shè)計(jì)

（1）河道景觀設(shè)計(jì)。河道景觀以修復(fù)河道自然生態(tài)功能為主，濱河以植物綠化造景為主，通過和水景觀的有機(jī)結(jié)合，達(dá)到河道的景觀性、生態(tài)性和親水性。河底與邊坡形成濕生——陸生植物多層次、組團(tuán)式布局的濱水自然植物群落景觀；綠化以抗性強(qiáng)、便于管理的鄉(xiāng)土樹種為主，并保證綠化的豐富度和層次性，保證樹木成活率；注重植物配置的喬、灌、地被比例，適當(dāng)增加常綠及色葉樹種的比例，基本達(dá)到常綠樹種與落葉樹種數(shù)量的比例為4：6，喬木與灌木投影的比例為7：3。

（2）生態(tài)攔水壩設(shè)計(jì)。結(jié)合生態(tài)駁岸在河道中游適當(dāng)位置設(shè)置疊石攔水壩，一方面可以減緩水力坡降與流速，起到緩蓄、削峰的作用，降低洪水沖刷能力；另一方面可以蓄存雨水，形成景觀水面，增加下滲，見圖2。

圖2 疊石攔水壩示意圖

（3）下沉式綠化廣場。下沉式綠化廣場兼具景觀功能和調(diào)蓄凈化雨水徑流功能（見圖3）。本工程結(jié)合主要道路節(jié)點(diǎn)的景觀需求和居住區(qū)游賞、休憩的需求，在河道中游建成區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)3處下沉式綠化廣場，通過場地內(nèi)的高差將其分成多層臺(tái)地式景觀樣式，下層種植耐淹性植物，廣場采用透水性磚塊鋪砌，根據(jù)不同的高度安排不同的功能，容納不同年齡的游人使用；降雨時(shí)水面上升可以增加河道局部范圍的緩蓄容積，綠地凈化雨水徑流，減少初雨污染。

圖3 下沉式綠化廣場示意圖

（4）生態(tài)濕地。河道下游穿越農(nóng)業(yè)區(qū)，設(shè)計(jì)以生態(tài)自然群落式綠化形式為主，形成自然坡面綠化效果，并盡量與周邊農(nóng)業(yè)用地融為一體。河道下游地下水位較高，河道內(nèi)常年淌水，考慮在寬裕的河段拓挖形成生態(tài)濕地，選擇適宜的水生或濕生植物，凈化水質(zhì)，恢復(fù)水生態(tài)。

5 截污設(shè)計(jì)

河道中游穿越部分老居住區(qū)，污水收集系統(tǒng)不健全，大量污水進(jìn)入河道，破壞河道水生態(tài)。本設(shè)計(jì)結(jié)合居住區(qū)改造項(xiàng)目沿河兩岸建設(shè)截污管道，收集居住區(qū)污水，接入市政污水干管。根據(jù)濟(jì)南市污水專項(xiàng)規(guī)劃，河道附近規(guī)劃建設(shè)2座分散式污水處理站，待建成后可將污水管道接入污水處理站，出水可以用于沖洗道路、綠化灌溉或補(bǔ)充河道景觀水，形成良性循環(huán)。

6 立交道泵站設(shè)計(jì)

本工程將河道服務(wù)范圍內(nèi)的殷陳鐵路立交道雨水泵站進(jìn)行整體提升改造。由于路面塵土較多，降雨初期收集的雨水中夾雜大量懸浮物，若直接排入河道會(huì)造成污染，因此設(shè)計(jì)中除了提升泵站的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)外，還考慮建設(shè)初雨收集處理系統(tǒng)。泵站設(shè)計(jì)規(guī)模2.3 m3/s，考慮將進(jìn)入泵房的前200 m2初雨單獨(dú)提升進(jìn)入蓄水池，其余排入河道，對收集的初雨進(jìn)行沉淀和凈化處理后用于綠化灌溉和排入河道作景觀用水，蓄水池定期清掏。

7 其他設(shè)計(jì)

本工程為河道綜合整治工程，設(shè)計(jì)范圍還包括橋梁、巡河路、景觀步道等設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中盡量采用低影響設(shè)計(jì)，通過設(shè)置透水路面減少硬化、設(shè)置植物緩沖帶凈化徑流等多方面措施實(shí)現(xiàn)河道服務(wù)區(qū)域的“海綿”功能。

8 總結(jié)

城市水系是“海綿城市”四大系統(tǒng)之一，在城市排水、防洪及改善城市生態(tài)環(huán)境中發(fā)揮著重要作用，“泉城”濟(jì)南對水系建設(shè)有著更高、更迫切的要求，而河道綜合整治是濟(jì)南市水系建設(shè)的重要一環(huán)，可帶來綜合性的社會(huì)效益和生態(tài)環(huán)境效益。

[1]住房城鄉(xiāng)建設(shè)部.海綿城市建設(shè)技術(shù)指南——低影響卡法雨水系統(tǒng)構(gòu)建（試行）[Z].2014.

[2]山東省革命委員會(huì)水利局.山東省水文圖集[Z].1975.