秦漢新城渭河灘面治理工程防洪影響分析研究

段文龍，慕紅偉，謝亞光

（1.黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南 鄭州 450003；2.水利部黃河流域水治理與水安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（籌），河南 鄭州 450003）

1 項(xiàng)目概況

1.1 項(xiàng)目建設(shè)必要性

2011年6月，陜西省政府正式頒發(fā)了《西咸新區(qū)總體規(guī)劃》，作為西咸新區(qū)五個(gè)組團(tuán)之一的秦漢新城正式成立。2014年1月6日，國(guó)務(wù)院批復(fù)西咸新區(qū)為國(guó)家級(jí)新區(qū)，西咸新區(qū)全心致力朝著打造“民生之都，文化之城、田園之城、健康之城”奮斗目標(biāo)前進(jìn)。秦漢新城位于西咸新區(qū)的幾何中心，是西咸新區(qū)五大功能組團(tuán)的核心區(qū)域，秦漢新城南跨渭河與西安相望，隨著西安主城區(qū)的北拓以及咸陽(yáng)城區(qū)東擴(kuò)，兩座古都將在這里對(duì)接融合。

開展渭河全線整治是陜西省委、省政府的重大決策，《陜西省渭河全線整治規(guī)劃及實(shí)施方案》中明確提出，以科學(xué)發(fā)展觀為統(tǒng)領(lǐng)，結(jié)合渭河特性及沿岸社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，統(tǒng)籌規(guī)劃、科學(xué)布局、合理開發(fā)，把渭河打造成防洪安瀾的屏障、綠色環(huán)保的觀景長(zhǎng)廊、堤路結(jié)合的濱河大道，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)集群，打通寶雞至渭南的黃金水道，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)更快更好地發(fā)展。

渭河灘面治理工程是在保障城市防洪安全的前提下，以現(xiàn)狀灘面為基礎(chǔ)，通過(guò)綜合整治形成優(yōu)美的灘區(qū)環(huán)境，給沿岸居民提供一個(gè)休閑的場(chǎng)所，同時(shí)帶動(dòng)沿岸區(qū)域發(fā)展，改善沿岸生態(tài)環(huán)境。項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)改善當(dāng)?shù)睾拥郎鷳B(tài)，營(yíng)造城市宜居水環(huán)境，具有重要意義。

灘面治理工程屬于在河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目，對(duì)河道行洪具有一定的影響。本次以渭河正陽(yáng)大橋東側(cè)生態(tài)治理工程作為典型事例研究其對(duì)防洪的影響。

1.2 工程設(shè)計(jì)方案

正陽(yáng)大橋東側(cè)生態(tài)治理工程位于西咸新區(qū)秦漢新城，上起正陽(yáng)大橋，下至秦漢新城與高陵交界處，項(xiàng)目區(qū)長(zhǎng)2.4 km。北以渭河北大堤為界，南以高灘臨河側(cè)邊界為界，寬約60 m～210 m。項(xiàng)目區(qū)堤防已加固，大堤防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到渭河100年一遇。本工程在左岸高灘上進(jìn)行建設(shè)，工程區(qū)域?yàn)┟娓叱碳s368 m～370 m，高于10 年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水位。

該項(xiàng)目的主要工程有道路工程、灘面平整及草皮防護(hù)工程等，工程區(qū)域總面積為25.06 萬(wàn)m2。工程平面布置圖見圖1。

圖1 工程平面布置圖

（1）道路工程

道路工程包括下堤路、項(xiàng)目區(qū)人行便道。

下堤路有5 處，上堤引道與堤軸線下游方向的夾角小于40°。

人行便道包括主路和輔路。主路寬4 m，全長(zhǎng)5105 m，輔路寬2 m，全長(zhǎng)1704 m。人行便道總面積約2.96 萬(wàn)m2。路面采用生態(tài)環(huán)保透水磚，高程與灘面齊平。

（2）灘面平整

本次對(duì)項(xiàng)目區(qū)高低不平的地方進(jìn)行平整，不進(jìn)行深挖高填。

（3）草皮防護(hù)工程

項(xiàng)目區(qū)除道路工程外，其余區(qū)域均種植草皮。草皮防護(hù)工程總面積21.90 萬(wàn)m2，長(zhǎng)度2.4 km，寬度50 m～210 m。

2 河段概況

工程河段位于咸陽(yáng)隴海鐵路橋至耿鎮(zhèn)橋河段，屬游蕩型河道。該河段長(zhǎng)約34 km，南岸有灃河、灞河匯入，北岸有涇河匯入，河床質(zhì)為中、細(xì)砂組成，沿程由粗變細(xì)，中值粒徑0.55 mm。河床比降5‰～8‰，分汊系數(shù)為1.7～1.8。近年來(lái)因有堤防及河道工程控導(dǎo)整治，主槽相對(duì)比較穩(wěn)定，大多數(shù)年份靠左岸行河，近期尚未出現(xiàn)大幅度擺動(dòng)。

工程河段兩岸大堤均已完工，左岸為抵御渭河100 年一遇防洪大堤，右岸為抵御渭河300 年一遇防洪大堤，兩岸堤距約1.1 km～1.3 km。工程河段左岸有華山分廠控導(dǎo)，右岸有正陽(yáng)、東站險(xiǎn)工。

項(xiàng)目區(qū)左岸灘面寬300 m～600 m，沿水流方向相對(duì)平整，局部有坑洼，灘面高程約365 m～370 m之間（其中靠近大堤的高灘部分高程約368 m～370 m之間，高灘外側(cè)的低灘部分高程約366 m～368 m之間，靠近水流的嫩灘高程約366 m～365 m之間）。工程河段現(xiàn)場(chǎng)查勘圖見圖2。

圖2 臥虎山水庫(kù)防洪調(diào)度圖

圖2 工程河段現(xiàn)場(chǎng)查勘圖

1986 年～2018 年，咸陽(yáng)站年均水沙量分別為38.2 億m3和0.25 億t。

3 防洪評(píng)價(jià)計(jì)算

3.1 設(shè)計(jì)洪水

（1）水文測(cè)站設(shè)計(jì)洪水

考慮到近期批復(fù)實(shí)施的《渭洛河下游近期防洪工程建設(shè)可行性研究報(bào)告》[1]《渭河流域重點(diǎn)治理規(guī)劃》[2]等相關(guān)成果中設(shè)計(jì)洪水均采用《陜西省三門峽庫(kù)區(qū)渭、洛河治理規(guī)劃》(以下簡(jiǎn)稱《90規(guī)劃》成果，并且，2008年經(jīng)國(guó)務(wù)院批復(fù)的《黃河流域防洪規(guī)劃》[3]成果與《90規(guī)劃》相差不大，因此本次成果仍采用《90規(guī)劃》成果。渭河干流咸陽(yáng)站和臨潼站100 年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量分別為9700 m3/s、14200 m3/s，300年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量分別為11400 m3/s、17000 m3/s。

（2）工程區(qū)設(shè)計(jì)洪水

咸陽(yáng)水文站至臨潼水文站之間匯入渭河較大的支流有灃河、灞河及涇河，灃河以上設(shè)計(jì)洪水直接采用咸陽(yáng)水文站設(shè)計(jì)洪水成果，涇河以下直接采用臨潼水文站設(shè)計(jì)洪水成果，灃河至灞河、灞河至涇河河段設(shè)計(jì)洪水以咸陽(yáng)水文站為參證站，采用水文比擬法分析計(jì)算。

根據(jù)2010 年經(jīng)黃委批復(fù)的《陜西省西咸新區(qū)秦漢新城正陽(yáng)渭河大橋防洪影響評(píng)價(jià)報(bào)告》，正陽(yáng)渭河大橋處100 年一遇設(shè)計(jì)洪水為10000 m3/s，300 年一遇設(shè)計(jì)洪水為11800 m3/s。

（3） 平灘流量

2019 年12 月底，黃委組織在黃河干流和主要支流重點(diǎn)河段開展水工程防災(zāi)調(diào)度情況排查工作，重點(diǎn)排查水工程防災(zāi)聯(lián)合調(diào)度的工程指標(biāo)和邊界條件等基本情況。根據(jù)排查成果，渭河秦漢新城段（警戒）平灘流量為3000 m3/s。

2020年，黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司編制完成了《渭河超標(biāo)洪水防御預(yù)案》，根據(jù)預(yù)案，渭河干流西安段警戒流量為3000 m3/s。

綜合考慮，計(jì)算河段的平灘流量取為3000 m3/s。

3.2 設(shè)計(jì)水面線

（1）計(jì)算方法

項(xiàng)目區(qū)水面線計(jì)算利用恒定非均勻流方法，采用由下游斷面向上游斷面逐段推算。

（2）計(jì)算長(zhǎng)度

選取計(jì)算河段范圍為臨潼水文站至咸陽(yáng)水文站，長(zhǎng)53.28 km。

（3）斷面選取

起始斷面臨潼水文站和咸陽(yáng)水文站斷面為2020 年汛前實(shí)測(cè)大斷面，渭淤26#～29#、36#為2020年4 月實(shí)測(cè)大斷面，項(xiàng)目區(qū)斷面為本次2021年3月實(shí)測(cè)斷面，共計(jì)18個(gè)，包括渭淤30#～35#。對(duì)于河道灘地內(nèi)的坑塘等非有效過(guò)流面積，根據(jù)坑塘周圍高程對(duì)斷面進(jìn)行處理。

（4）邊界條件

下邊界水位采用根據(jù)臨潼站水位流量關(guān)系推求。

（5）計(jì)算成果

項(xiàng)目區(qū)河段水面線計(jì)算成果見圖3。通過(guò)與已批復(fù)實(shí)施成果對(duì)比，本次成果與已批復(fù)實(shí)施成果[4]差別不大，本次計(jì)算是合理的。

圖3 項(xiàng)目區(qū)河段100年一遇水面線

3.3 洪水淹沒計(jì)算分析

RSS河流數(shù)值模擬系統(tǒng)由黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司開發(fā)設(shè)計(jì)，經(jīng)黃委評(píng)定為應(yīng)用級(jí)模型，本次采用RSS河流數(shù)值模擬系統(tǒng)[5]進(jìn)行計(jì)算分析。

（1）計(jì)算范圍

建模范圍進(jìn)口邊界為斷面1（渭淤35），采用恒定流100年一遇及300 年一遇流量，出口邊界為斷面18（渭淤30），計(jì)算河段長(zhǎng)21.19 km。二維水動(dòng)力學(xué)模型建模范圍見圖4。

圖4 模型計(jì)算范圍及斷面布設(shè)圖

（2）網(wǎng)格布置

網(wǎng)格剖分是影響二維水力學(xué)模型成果精度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。RSS計(jì)算河段主槽采用四邊形網(wǎng)格，灘地采用三角形網(wǎng)格，工程位置局部加密，計(jì)算網(wǎng)格控制0.01 km2以下，共布置網(wǎng)格25975 個(gè)，見圖5。

圖5 網(wǎng)格布置圖

（3）地形處理

灘地地形采用實(shí)測(cè)1∶10000地形數(shù)據(jù)，主槽地形利用實(shí)測(cè)大斷面資料生成。根據(jù)整理的灘地地形和主槽地形資料，進(jìn)行灘槽地形拼接，生成全河道二維地形，檢查拼接位置處地形連貫性并進(jìn)行必要的修正。

（4）邊界條件

進(jìn)口邊界分別采用100 年一遇和300 年一遇洪水過(guò)程，出口邊界采用斷面18 水位流量關(guān)系，其中，斷面18水位流量關(guān)系根據(jù)實(shí)測(cè)斷面采用曼寧公式推求計(jì)算，并根據(jù)實(shí)測(cè)資料進(jìn)行了復(fù)核。100 年一遇洪水洪峰流量10000 m3/s，出口對(duì)應(yīng)水位為367.78 m；300 年一遇洪水洪峰流量11700 m3/s，出口對(duì)應(yīng)水位為368.33 m。

（5）成果分析

正陽(yáng)大橋東側(cè)生態(tài)治理工程附近河段流場(chǎng)圖見圖6～圖11。模型計(jì)算結(jié)果表明:發(fā)生100 年一遇洪水時(shí)和300 年一遇洪水時(shí)工程區(qū)灘地均全部被淹沒，工程前后淹沒范圍基本無(wú)變化。

圖6 工程前100年一遇洪水流場(chǎng)圖

圖11 工程前、后300年一遇洪水工程區(qū)域流場(chǎng)對(duì)比圖

100 年一遇與300 年一遇洪水條件下，工程建設(shè)前后項(xiàng)目區(qū)流場(chǎng)變化不大，由于受治理工程的阻水作用，工程所在區(qū)域流向略有偏轉(zhuǎn)，但變幅不大。計(jì)算結(jié)果表明：100 年一遇洪水條件下，工程實(shí)施前，工程區(qū)域水流流速為0.30 m/s～1.58 m/s，工程實(shí)施后減小至0.28 m/s～1.52 m/s；300 年一遇洪水條件下，工程實(shí)施前，工程區(qū)域水流流速為0.34 m/s～1.91 m/s，工程實(shí)施后減小至0.31 m/s～1.83 m/s。

圖7 工程后100年一遇洪水流場(chǎng)圖

圖8 工程前、后100年一遇洪水工程區(qū)域流場(chǎng)對(duì)比圖

圖9 工程前300年一遇洪水流場(chǎng)圖

圖10 工程后300年一遇洪水流場(chǎng)圖

4 防洪綜合評(píng)價(jià)

4.1 與現(xiàn)有防洪標(biāo)準(zhǔn)、有關(guān)技術(shù)要求和管理要求的適應(yīng)分析

本工程所在河段的防洪標(biāo)準(zhǔn)為左岸100 年一遇，右岸300 年一遇。建設(shè)內(nèi)容包括道路工程、灘面平整及草皮防護(hù)工程等。治理工程建設(shè)后產(chǎn)生的壅水較?。?.01 m～0.029 m），工程建設(shè)不會(huì)降低治理河段的防洪標(biāo)準(zhǔn)。

本項(xiàng)目中路面高程與附近灘面高程齊平，屬于臨時(shí)防護(hù)對(duì)象，滿足防洪標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求。

4.2 對(duì)河道行洪安全的影響分析

本項(xiàng)目在原有灘面修建，不改變?yōu)┟娆F(xiàn)狀高程，無(wú)永久阻水建筑物，經(jīng)計(jì)算，生態(tài)治理工程實(shí)施后，100 年一遇洪水位高于實(shí)施前設(shè)計(jì)洪水位0.01 m～0.019 m，300 年一遇洪水位高于實(shí)施前設(shè)計(jì)洪水位0.01 m～0.029 m，對(duì)行洪基本無(wú)影響。

4.3 對(duì)河勢(shì)穩(wěn)定的影響分析

工程河段堤防和控導(dǎo)工程比較完善，多年來(lái)整體河勢(shì)穩(wěn)定。平面二維數(shù)學(xué)模型計(jì)算結(jié)果表明，工程前后該河段流場(chǎng)分布基本一致，工程建設(shè)對(duì)河勢(shì)基本無(wú)影響。

4.4 對(duì)現(xiàn)有防洪工程、河道整治工程及其它水利工程的影響分析

本項(xiàng)目位于左岸堤防以內(nèi)的灘面上，道路工程、灘面平整及草皮防護(hù)工程等均根據(jù)現(xiàn)狀地形進(jìn)行布置，不涉及堤防及河道整治工程的開挖破壞，對(duì)堤防及河道整治工程基本無(wú)影響。

距工程起點(diǎn)（正陽(yáng)渭河大橋）上游2.6 km處有渭淤32 斷面，距工程起點(diǎn)下游2.23 km處有渭淤31 斷面（位于工程區(qū)域內(nèi)），距工程終點(diǎn)下游3.33 km有渭淤30 斷面。根據(jù)修訂后的《黃河水文管理辦法》中第七條規(guī)定：“水文測(cè)站的監(jiān)測(cè)河段保護(hù)區(qū)長(zhǎng)度范圍為水文水資源監(jiān)測(cè)斷面的上下游各500 m……，河道測(cè)驗(yàn)斷面的保護(hù)區(qū)長(zhǎng)度范圍為斷面上下游各100 m……”。渭淤31 斷面位于工程區(qū)域內(nèi)，工程建設(shè)對(duì)斷面測(cè)驗(yàn)有一定影響。

工程區(qū)域位于渭河護(hù)堤地范圍內(nèi)，應(yīng)征得河道管理機(jī)構(gòu)同意。

4.5 對(duì)防汛搶險(xiǎn)的影響分析

工程施工生產(chǎn)生活區(qū)不占用兩岸道路，主體工程施工安排在非汛期進(jìn)行，不會(huì)有大型施工車輛占用防汛搶險(xiǎn)道路，對(duì)該河段防汛搶險(xiǎn)基本沒有影響。

4.6 施工對(duì)河道行洪的影響分析

該工程施工場(chǎng)地布置在河道范圍以外，非汛期施工，無(wú)施工圍堰及棧橋，施工棄土運(yùn)至堤外空地堆放，用于堤防建設(shè)和生態(tài)治理，不占用堤防內(nèi)土地，不會(huì)影響河道行洪。

4.7 施工對(duì)防汛搶險(xiǎn)的影響分析

施工期間施工交通道路、施工場(chǎng)地、物料存放等若布置不當(dāng)，會(huì)影響渭河防汛搶險(xiǎn)車輛、物資及人員的正常通行，對(duì)渭河防汛搶險(xiǎn)帶來(lái)一定影響。

5 結(jié)論與建議

（1）生態(tài)治理工程在原有灘面修建，不改變?yōu)┟娆F(xiàn)狀高程，無(wú)永久阻水建筑物，經(jīng)計(jì)算，生態(tài)治理工程實(shí)施后，100 年一遇洪水位高于實(shí)施前設(shè)計(jì)洪水位0.01 m～0.019 m，300年一遇洪水位高于實(shí)施前設(shè)計(jì)洪水位0.01 m～0.029 m，對(duì)行洪基本無(wú)影響。

（2）工程河段堤防和控導(dǎo)工程比較完善，多年來(lái)整體河勢(shì)穩(wěn)定。平面二維數(shù)學(xué)模型計(jì)算結(jié)果表明，工程前后該河段流場(chǎng)分布基本一致，工程建設(shè)對(duì)河勢(shì)基本無(wú)影響。

（3）本次生態(tài)治理工程位于左岸堤防以內(nèi)的灘面上，道路工程、灘面平整及草皮防護(hù)工程等均根據(jù)現(xiàn)狀地形進(jìn)行布置，不涉及堤防及河道整治工程的開挖破壞，對(duì)堤防及河道整治工程基本無(wú)影響。

（4）工程施工生產(chǎn)生活區(qū)不占用兩岸道路，主體工程施工安排在非汛期進(jìn)行，不會(huì)有大型施工車輛占用防汛搶險(xiǎn)道路，對(duì)該河段防汛搶險(xiǎn)基本沒有影響。

（5）大洪水對(duì)水面內(nèi)側(cè)邊坡有掏刷作用，會(huì)對(duì)灘岸的穩(wěn)定性造成影響；發(fā)生大洪水時(shí)，項(xiàng)目區(qū)全部被洪水淹沒。

（6）工程在正陽(yáng)渭河大橋附近無(wú)開挖，工程實(shí)施后產(chǎn)生壅水高度較?。?.01 m～0.029 m），因此，工程建設(shè)對(duì)大橋影響不大。

工程所涉及其他第三人合法水事權(quán)益事宜由建設(shè)單位負(fù)責(zé)處理。

（7）建設(shè)單位應(yīng)加強(qiáng)防汛安全管理，配置預(yù)警預(yù)報(bào)設(shè)備，建立健全防汛值班制度，積極與防汛部門聯(lián)系，及時(shí)獲取防汛信息。

洪水期項(xiàng)目區(qū)自然漫灘行洪，不得建設(shè)妨礙行洪的建筑物、構(gòu)筑物。建設(shè)及運(yùn)行管理單位在項(xiàng)目建設(shè)與運(yùn)行期間，應(yīng)制定切實(shí)可行的防洪預(yù)案，確保人員安全，由此引起的防洪安全問題由建設(shè)管理單位承擔(dān)。

河道行洪、河勢(shì)變化等對(duì)建設(shè)項(xiàng)目造成的水毀影響，由建設(shè)管理單位自行承擔(dān)。

建設(shè)單位應(yīng)在工程施工期及運(yùn)行期在合適位置設(shè)置視頻監(jiān)視設(shè)施，并接入河務(wù)部門監(jiān)視系統(tǒng)。

建設(shè)單位及運(yùn)行管理單位應(yīng)在項(xiàng)目區(qū)合適位置設(shè)置自動(dòng)水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，確保項(xiàng)目河段防洪及游人安全。

（8）施工完成后，施工部門應(yīng)抓緊清除廢渣，加強(qiáng)施工期間周邊地區(qū)環(huán)境保護(hù)，待施工結(jié)束后應(yīng)對(duì)施工期內(nèi)環(huán)境的損壞作相應(yīng)的恢復(fù)。工程運(yùn)營(yíng)過(guò)程中建設(shè)單位須建立嚴(yán)格的水污染防治措施和水質(zhì)監(jiān)測(cè)機(jī)制，確保工程以及工程周邊的生態(tài)環(huán)境安全。

（9）項(xiàng)目建成后，由于環(huán)境的改善，游人會(huì)增多，如果汛期發(fā)生洪水，將會(huì)對(duì)游人安全造成威脅，建議建設(shè)單位做好防御各級(jí)洪水預(yù)案，確保游人生命安全及行洪安全。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)日常管理，及時(shí)收集游人丟棄物品，并清理出河道，保持灘區(qū)清潔，減少對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的不良影響。

項(xiàng)目應(yīng)服從渭河防洪要求，當(dāng)預(yù)報(bào)咸陽(yáng)水文站流量有上漲至3000 m3/s以上時(shí)，管理單位應(yīng)立即啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)，疏散人員、無(wú)條件關(guān)閉項(xiàng)目區(qū)。