夏縣白沙河城區(qū)段生態(tài)環(huán)境修復(fù)工程設(shè)計(jì)

劉志奇

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

白沙河治理段河道位于夏縣城區(qū)，范圍為白沙河水庫下游至臨夏線擬建白沙河橋下游，河道治理長度為5.15 km，其中白沙河治理長度為4.85 km，赤峪河治理長度為0.3 km。白沙河水庫至西大橋段現(xiàn)狀可滿足河道防洪要求，除局部需調(diào)整外，大部分堤防控制線保持原狀不變；西大橋下游至擬建橋段河道向左岸拓寬，并新建左岸堤防，新建及加高堤防長度為1.8 km。對(duì)白沙河蓄水回水影響范圍內(nèi)的赤峪河進(jìn)行防護(hù)，防護(hù)長度為300 m。

根據(jù)夏縣城市規(guī)模、等級(jí)和《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50201-2014），并結(jié)合城市發(fā)展及兩側(cè)企業(yè)防洪要求，確定工程設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為30 a一遇。根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50286-2013）確定堤防等級(jí)為3級(jí)。工程蓄水面積為19.79萬m2，蓄水量為28.77萬m3，根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252-2017）確定壅水建筑物等級(jí)為Ⅴ等5級(jí)。

2 蓄水工程設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)理念

以“生態(tài)治理，人水和諧”為設(shè)計(jì)理念，本著“水安全、水生態(tài)、水環(huán)境”三位一體對(duì)河道進(jìn)行治理。通過項(xiàng)目的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)治理段河道的“安全、生態(tài)、活水、凈水、親水”的目標(biāo)，建設(shè)成集防洪、蓄水、生態(tài)、人文為一體的城市生態(tài)景觀水系。以完善城市功能、提升城市品位，為游人提供良好的生態(tài)休閑場所。

2.2 設(shè)計(jì)原則

防洪優(yōu)先的原則。以河道為主線的水系治理工程，首先以城市防洪安全為主，在河道達(dá)到設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)的前提下，對(duì)河道進(jìn)行蓄水綠化及生態(tài)建設(shè)。

保留及利用現(xiàn)狀的原則。河道現(xiàn)狀已有部分景觀，如岸坡綠化、園路、觀景平臺(tái)等，綜合比較考慮投資、景觀效果等的前提下部分保留。設(shè)計(jì)中的綠地水面高程等都與保留下的現(xiàn)有建筑物位置、高程結(jié)合，使保留景觀與新建景觀工程達(dá)到無縫連接。

挖填平衡、節(jié)約投資的原則。本工程在河道現(xiàn)狀灘地進(jìn)行主槽開挖，形成水面。對(duì)兩岸灘地進(jìn)行回填，形成河道綠化帶。本工程有上游缺少土方，下游土方較多的特點(diǎn)。在確定河道岸邊高程時(shí)，綜合考慮河道土方開挖與回填的平衡，使工程不棄土也不外運(yùn)土方，控制工程投資。

親水原則。結(jié)合河道蓄水、行洪、景觀等功能，注重蓄水主槽岸線及水邊際線景觀的豐富性。根據(jù)城市布局，設(shè)壩蓄水，形成水面景觀，為滿足人們親水近水要求，根據(jù)現(xiàn)狀河道寬度、水面高程等條件設(shè)置親水步道、親水平臺(tái)、親水沙灘等設(shè)施。

景觀與生態(tài)、蓄水與濕地相結(jié)合的原則。河道的生態(tài)治理，體現(xiàn)的是人與自然和諧共處的理念。就本工程而言，在合理利用河道內(nèi)有限的空間的條件下，盡可能保留河道的自然特性，主要有設(shè)置大水面與小溪流、深水與淺灘，以及利于水陸交換的岸坡形式，設(shè)置獨(dú)立的生態(tài)空間等措施。

河道內(nèi)土地資源分級(jí)利用的原則。河道設(shè)置多級(jí)復(fù)式斷面，除蓄水主槽外，其余均為綠化帶。規(guī)劃河道兩岸生態(tài)綠地，根據(jù)其功能的不同，設(shè)置不同的防洪標(biāo)準(zhǔn)。河道主槽行洪標(biāo)準(zhǔn)10年一遇，景觀綠地行洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，兩岸堤防為30年一遇。

3 生態(tài)蓄水工程布置

根據(jù)夏縣城區(qū)范圍及發(fā)展，結(jié)合本工程治理范圍，本工程蓄水范圍為東大橋至擬建西大橋下游，蓄水長度為3.87 km。根據(jù)河道行洪能力，河道調(diào)整為復(fù)式斷面，分為主槽與灘地。灘地為綠化種植區(qū)和人們主要活動(dòng)區(qū)域，主槽為河道主要行洪區(qū)域和景觀蓄水區(qū)，寬度為30～50 m。根據(jù)蓄水建筑物形式不同，本工程建筑物布置有以下3種方案：景觀堰設(shè)計(jì)方案、活動(dòng)壩設(shè)計(jì)方案、景觀堰與活動(dòng)壩相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案。

3.1 景觀堰布置方案

景觀堰方案，蓄水建筑物采用景觀堰，景觀堰采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)。景觀堰為固定蓄水建筑物，其設(shè)置占用河道一部分空間，設(shè)置時(shí)需考慮河道防洪能力，在滿足河道行洪能力的情況下盡量增加景觀堰高度，以減少蓄水建筑物數(shù)量。西大橋以上部分現(xiàn)狀河道較深，景觀堰高度可較高，暫定為2.0～3.0 m，西大橋以下部分河道較淺，行洪壓力較大，景觀堰高度為1.0～1.5 m。根據(jù)河道縱坡，項(xiàng)目共布置景觀堰30座（不含西大橋上游現(xiàn)狀堰）。

3.2 活動(dòng)壩布置方案

在蓄水段河道主槽內(nèi)全部設(shè)活動(dòng)壩，活動(dòng)壩高度為3.0～3.5 m，通過對(duì)河道內(nèi)縱坡調(diào)整，治理段共布置11座活動(dòng)壩。包括現(xiàn)狀景觀堰，該方案共形成12座蓄水池、長3.87 km。

3.3 活動(dòng)壩與景觀堰相結(jié)合的布置方案

活動(dòng)壩與景觀堰相結(jié)合的方案布置原則。橋上下游形成較恢弘的蓄水水面，采用較高的活動(dòng)壩；在距橋較遠(yuǎn)的區(qū)域采用景觀堰，景觀堰高度在1.5 m以內(nèi)，蓄水深度在0.7 m以內(nèi)，保證親水活動(dòng)的安全性；在不影響河道河勢(shì)與行洪能力的情況下調(diào)整河道縱坡，增加蓄水長度，減少蓄水建筑物數(shù)量。根據(jù)以上原則，該方案共布置蓄水建筑物20座，利用現(xiàn)狀景觀堰1座。方案共布置活動(dòng)壩7座，蓄水長度為2.5 km，布置景觀堰13座，利用現(xiàn)狀1座，形成蓄水長度為1.1 km。

3.3 蓄水方案比選

3.3.1 景觀效果

方案一，采用景觀堰做蓄水建筑物，數(shù)量較多，每座蓄水池蓄水水面較小，蓄水景觀性不佳；景觀堰部分堰水深較淺，安全親水水深較多，有利于河道的親水性與互動(dòng)性；景觀堰可通過行人，互通兩岸。

方案二，采用活動(dòng)壩蓄水可形成較高的蓄水深度，建筑物較少，相對(duì)于景觀堰水面面積較大可形成恢弘的水面景觀；由于蓄水深度較大，河道親水安全水深較少，不利于河道的親水性；活動(dòng)壩不能作為溝通兩岸的通道。

方案一、二采用的蓄水建筑物較單一，對(duì)河道景觀的多樣性不利。

方案三，結(jié)合了以上兩方案的優(yōu)點(diǎn)，在主要交通上下游形成恢弘的水面，具有良好的景觀效果；為滿足河道親水要求，在距離橋梁較遠(yuǎn)的區(qū)域設(shè)置景觀堰，控制景觀堰高度與景觀堰段的蓄水深度，滿足河道親水安全性的要求；該方案在每兩座橋之間均設(shè)有景觀堰，可滿足溝通兩岸的要求。

綜上所述，方案三考慮了景觀多樣性、親水性等從景觀上講為最優(yōu)方案，方案一與方案二較差。

3.3.2 對(duì)行洪的影響

方案一，采用了大量的實(shí)體景觀堰作為蓄水建筑物，對(duì)河道的行洪能力影響較大，主要為河道蓄水主槽大部分不能參與行洪，河道行洪任務(wù)主要由河道綠化灘地承擔(dān)，對(duì)河道景觀及設(shè)施不利，且對(duì)河道堤防的安全不利。

方案二，采用活動(dòng)壩，行洪時(shí)活動(dòng)壩全部塌壩，河道由行洪主槽行洪，只有蓄水末端部分洪水上岸，對(duì)兩側(cè)綠化帶的沖刷較小。

方案三，蓄水段主要采用活動(dòng)壩，在部分區(qū)域采用固定式景觀堰，景觀堰高度較小，景觀堰設(shè)計(jì)占蓄水段的比例不大，該方案綜合起來對(duì)河道行洪能力影響不大，優(yōu)于方案一，但劣于方案二。

3.3.3 河道沖刷、淤積

方案一，采用大量實(shí)體景觀堰，使大部分泥沙淤積到蓄水池內(nèi)，甚至造成淤滿而不能形成蓄水效果，需要進(jìn)行定期清淤，清淤工程量和費(fèi)用較大；且河道灘地為主要的行洪斷面，存在對(duì)灘地及堤腳的沖刷。

方案二，采用活動(dòng)壩，在河道行洪時(shí)全部塌壩，河道攜帶的泥沙均沖向下游，基本不存在淤積問題；且只有在蓄水末端洪水上攤，流速較小，對(duì)灘地的沖刷不大。

方案三，活動(dòng)壩具有方案二的優(yōu)點(diǎn)，景觀堰也具有方案一的缺點(diǎn)，該方案景觀堰高度較低，回水最大深度不大于0.7 m，存在淤積但淤積量不大，需要經(jīng)常性清理。

從河道沖刷淤積考慮，方案二最優(yōu)，方案三次之、方案一較差。

3.3.4 工程投資

方案一，采用景觀堰，主要為混凝土結(jié)構(gòu)，外表進(jìn)行景觀裝飾，工程投資較小。

方案二，采用活動(dòng)壩，根據(jù)白沙河特點(diǎn)，本工程可用的活動(dòng)壩主要為氣盾壩和鋼壩閘，兩壩型相比方案一具有投資大的弱點(diǎn)。

方案三，結(jié)合了以上兩種方案，在投資上介于兩者之間。

綜合所述，從景觀、防洪、沖刷、淤積清理及工程投資等方面比較，活動(dòng)壩與景觀堰相結(jié)合的方案為最優(yōu)方案，因此本工程選用活動(dòng)壩與景觀堰相結(jié)合的方案。

4 結(jié)語

本論文對(duì)夏縣白沙河河道生態(tài)蓄水的幾種方案進(jìn)行了分析比較，分別從景觀效果、對(duì)行洪的影響、河道沖刷及淤積、工程投資幾個(gè)方面對(duì)三種生態(tài)蓄水方案進(jìn)行了對(duì)比闡述。綜上所述，并結(jié)合白沙河河道現(xiàn)狀實(shí)際問題，活動(dòng)壩與景觀堰相結(jié)合的布置方案，優(yōu)于單一的景觀堰蓄水方案與單一的活動(dòng)壩蓄水方案，本工程推薦采用活動(dòng)壩與景觀堰相結(jié)合的布置方案。