滕州市新薛河人工濕地水質(zhì)凈化工程防洪評價

張冠英，劉 菲

（山東省水利勘測設(shè)計院有限公司，山東 濟南 250014）

滕州市新薛河流域（新薛河片區(qū)）人工濕地水質(zhì)凈化工程位于新薛河中下游，濕地進水口位于京福高速上游約700 m 處，濕地出水口位于柴張大橋下游約800 m 處，河道樁號為K15+690～K20+300（K0+000 為新薛河入湖口處，以下同）。

1 工程概況

本工程主要包括表面流濕地、液壓升降壩、溢流堰、加固迷宮堰、輸水管道及其它附屬建筑物。本次主要對溢流堰、液壓升降壩、表面流濕地工程進行評價。

表面流濕地：包括主河道區(qū)、西區(qū)表面流濕地、東區(qū)表面流濕地和穩(wěn)定塘。根據(jù)經(jīng)驗選取適合挺水植物的推薦水深0.3～0.5 m，該水深適合挺水植物生長?？拷骱拥涝O(shè)置深水區(qū)，種植浮葉植物和沉水植物。

液壓升降壩：位于新薛河河道樁號15+690處，包括液壓壩主體(建于河槽)工程、上下游連接段工程、油管路及升降設(shè)備等。壩體為6 m 一扇，共17 塊，預(yù)制混凝土弧形壩體，采用液壓升降裝置控制壩體的升落，壩高2.0 m，壩順?biāo)鞣较蜷L4.65 m，垂直水流方向長102.3 m。堰上游采用C25 鋼筋混凝土鋪蓋，厚0.4 m，長10 m，底部鋪設(shè)0.1 m 厚C15 混凝土墊層。鋪蓋坡比為1∶50，鋪蓋上游側(cè)為順?biāo)? m 長漿砌塊石護底。消力池為消力坎式，采用C25 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，消力池長順?biāo)鏖L6.8 m，垂直水流方向長102.3 m，池深1.0 m。海漫長順?biāo)鏖L10 m，垂直水流方向長102.3 m，采用漿砌石結(jié)構(gòu)，厚0.4 m，下鋪10 cm厚碎石墊層。防沖槽順?biāo)鏖L7.5 m，深1.5 m，里面填亂拋石，上游坡比1∶2，下游坡比1∶3。

溢流堰：新建溢流堰共2 座，溢流堰（1）位于新薛河河道樁號K19+600 處，溢流堰（2）位于新薛河河道樁號K18+500 處，兩座溢流堰型式結(jié)構(gòu)相同，包括堰體布置，防滲排水布置和消能防沖工程等。溢流堰采用C25 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，堰體高0.8 m，堰頂寬0.8 m，兩側(cè)有0.2 m 抹角，上游采用直墻，下游邊坡為1∶1，堰底板厚0.6 m，順?biāo)鞣较蜷L2 m，垂直水流方向長105 m。溢流堰上游采用C25 鋼筋混凝土鋪蓋，厚0.4 m，長4.0 m。下游消力池為深挖式，采用C25 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，消力池順?biāo)鏖L4.0 m，垂直水流方向長105 m，前端有1∶1 的斜坡，池深0.5 m。海漫順?biāo)鏖L5.0 m，垂直水流方向長105 m，采用漿砌石結(jié)構(gòu)，厚0.4 m，下鋪10 cm 厚碎石墊層。防沖槽順?biāo)鏖L3.5 m，深1.0 m，里面填亂拋石，上游坡比1∶2，下游坡比1∶3。

迷宮堰：位于河道樁號K16+440 處，為漿砌石結(jié)構(gòu)迷宮堰，本工程對其進行維修加固，對現(xiàn)有漿砌石墻體進行接長。

2 防洪評價計算

2.1 水文分析計算

依據(jù)《山東省淮河流域綜合規(guī)劃》（山東省發(fā)展和改革委員會、山東省水利廳，2013.11）《棗莊市防洪規(guī)劃》（棗莊市水利局，1999），新薛河除澇標(biāo)準(zhǔn)為5 年一遇，防洪標(biāo)準(zhǔn)為20 年一遇，遠期50年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)。

通過水文比擬法，可得溢流堰（1）堰址處5 年一遇設(shè)計洪水為1 843 m3/s，20 年一遇設(shè)計洪水為3 182 m3/s，50 年一遇設(shè)計洪水為4 213 m3/s；液壓升降壩壩址處5 年一遇設(shè)計洪水為1 867 m3/s，20 年一遇設(shè)計洪水為3 233 m3/s，50 年一遇設(shè)計洪水為4 307 m3/s；溢流堰（2）與溢流堰（1）距離較近，因此直接采用溢流堰（1）堰址處的洪水計算值。

2.2 新建建筑物泄流能力復(fù)核

在新薛河河道泄洪時，溢流堰泄流按薄壁堰計算，灘地過流一般按明渠均勻流計算。經(jīng)計算，溢流堰（1）5 年一遇、20 年一遇和50 年一遇洪水時水位壅高值分別為0.15 m、0.13 m、0.12 m；溢流堰（2）5 年一遇、20 年一遇和50 年一遇洪水時水位壅高值分別為0.11 m、0.10 m、0.09 m。對上游河道的行洪安全影響較小。

液壓升降壩5 年一遇除澇流量按最不利情況即升壩時考慮其泄洪，經(jīng)計算，水位壅高值為0.31 m，對上游河道的行洪安全有一定影響，所確定的尺寸及條件基本能滿足過流要求。20 年一遇和50 年一遇按照液壓升降壩活動壩面放倒考慮，由于是大流量高水位淹沒狀態(tài)，幾乎不產(chǎn)生壅高，對上游河道的行洪安全影響較小。

2.3 沖刷與淤積計算

2.3.1 溢流堰和液壓升降壩

1）消能防沖計算。施工圖中設(shè)計單位對溢流堰及液壓升降壩進行了消能防沖防護，本次對堰（壩）后防護的長度和厚度進行復(fù)核。經(jīng)計算，溢流堰和液壓升降壩消力池底板長度分別為5.2 m、7.5 m，消力池厚度分別為0.57 m、0.74 m；設(shè)計中溢流堰和液壓升降壩的消力池長度分別為4.0 m、6.8 m，消力池厚度分別為0.5 m、0.6 m，不滿足堰（壩）下局部沖刷的消能防沖要求，應(yīng)進一步核算修正。

2）淤積分析。溢流堰、液壓升降壩均高于河底高程，由于水流挾沙作用，容易在堰（壩）前部位產(chǎn)生淤積，為保障建筑物安全運行，在日常維護中需定期對堰（壩）前部位進行清淤處理。

2.3.2 水生植物

小面積的水生植物不會產(chǎn)生壅水影響，在低流量時水生植物能部分改變水流的流動結(jié)構(gòu)、增大水流的阻力、減緩水流流速，起到保護岸邊不被小洪水沖蝕的作用，一定程度上可減小河道的沖刷；但大洪水時，大面積的水生植物對河道內(nèi)水流有影響，會對河道行洪產(chǎn)生一定的影響。

3 防洪綜合評價

3.1 與現(xiàn)有水利規(guī)劃的關(guān)系及影響

依據(jù)《山東省淮河流域綜合規(guī)劃》（山東省發(fā)展和改革委員會、山東省水利廳，2013.11），新薛河除澇標(biāo)準(zhǔn)為5 年一遇，防洪標(biāo)準(zhǔn)為20 年一遇，遠期防洪標(biāo)準(zhǔn)為50 年一遇。

項目建成后，溢流堰和液壓升降壩處20 年一遇設(shè)計洪水堰（壩）上水位加安全超高值（取1 m）均低于堰（壩）址處對應(yīng)最低堤頂高程，因此設(shè)計方案能夠滿足現(xiàn)狀及規(guī)劃河道斷面的要求。

3.2 對行洪安全的影響分析

新建溢流堰和液壓升降壩在5 年一遇、20 年一遇和50 年一遇洪水時水位壅高值較小，對上游河道的行洪安全影響較小，所確定的尺寸及條件能夠滿足過流要求。

河道行洪區(qū)范圍內(nèi)所種植的植物對水流有阻滯作用，并且隨著植物的生長，其阻滯作用越大。濕地所種植的植物采用的沉水植物、挺水植物及浮葉植物，多為草本、禾本植物，且濕地植物的種植面積占比不大，這類植物對水流的阻滯作用雖有影響，但并不產(chǎn)生顯著影響。

3.3 對河勢穩(wěn)定的影響分析

項目建成后將改變河道斷面的原有狀況，使水流的流態(tài)流勢發(fā)生變化，影響水流的挾沙能力，有可能促使堰（壩）址上游區(qū)段內(nèi)發(fā)生泥沙淤積，堰（壩）下游發(fā)生河道沖刷現(xiàn)象，對河勢穩(wěn)定產(chǎn)生一定影響。表面流濕地和水生植物對河道行洪會產(chǎn)生一定阻水，但影響較小，對河勢穩(wěn)定產(chǎn)生影響較小。

3.4 對現(xiàn)有防洪工程、河道整治工程影響分析

加固迷宮堰位于柴張大橋橋址處，迷宮堰的加固加大了阻水面積，且迷宮堰的下游無消能設(shè)施，會加大水流對橋墩的沖刷，對橋梁的穩(wěn)定產(chǎn)生一定影響。

3.5 對防汛搶險的影響分析

新薛河堤頂寬度約5 m，汛期為防汛道路。建設(shè)項目均在河槽和邊灘，且河道內(nèi)建筑物施工主要安排在非汛期進行，對防汛搶險影響較小。

4 工程影響防治措施

4.1 堤防恢復(fù)

項目建設(shè)期，由于施工運輸?shù)男枰?，施工臨時道路會破壞部分堤防，施工完畢后，應(yīng)按照原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進行恢復(fù)重建。

4.2 河道護砌

新建溢流堰、加固迷宮堰和液壓升降壩增加了阻水面積，干擾了河道水流流態(tài)，給河勢的穩(wěn)定造成了一定的影響。需對河岸采取護砌措施，減少不利影響。