河道整治工程設(shè)計初探——以南京市外秦淮河整治工程為例

花劍嵐 奚肖亞 朱 杰 羅海東

(南京市水利規(guī)劃設(shè)計院有限責(zé)任公司 南京 210006)

在新的歷史時期,傳統(tǒng)水利正向景觀水利、人文水利轉(zhuǎn)變,河道整治工程已由單純的水安全治理思路向更多地著眼于水資源和水環(huán)境發(fā)展。筆者參加了多條河道的治理,學(xué)習(xí)了不少先進理念,也總結(jié)了一點經(jīng)驗,愿與各位水利工作者探討。

1 “三水統(tǒng)籌”,各有側(cè)重

在河道整治中注重 “三水統(tǒng)籌”的概念,變傳統(tǒng)水利為現(xiàn)代水利,統(tǒng)籌水安全、水資源、水環(huán)境的治水理念,注入民生基因,確保水利工程建設(shè)為生產(chǎn)、生活和生態(tài)服務(wù)。針對不同的河道又各有側(cè)重。

⑴對于長江、滁河干流這樣的大江大河,以水安全為主線,控制河勢,防沖防淤,著力提高流域的防洪保障能力。

⑵對于流經(jīng)城區(qū)的,行洪河道在泄洪滿足要求的前提下,不過多地擴大斷面,著力關(guān)注長歷時高水位浸泡所引發(fā)的防滲抗滑問題,防沖問題則不是主要矛盾;同時也必須充分考慮水域的觀賞性和航運旅游功能,河道水域的綜合利用要求增強。

⑶非行洪河道則結(jié)合當(dāng)?shù)匾?guī)劃,將景觀與周邊環(huán)境統(tǒng)一考慮,宜寬則寬,局部地區(qū)可保留一些灘地,為生物的生長提供棲息地,發(fā)揮河流的自凈功能;非必要情況少裁彎取直,不作過多的拓浚。

2 充分挖掘文化內(nèi)涵

每一條河道都有她優(yōu)美的傳說。李白寫的 《登金陵鳳凰臺》,就在秦淮河邊的集慶門內(nèi)。

鳳凰臺上鳳凰游,鳳去臺空江自流。

吳宮花草埋幽境,晉代衣冠成古丘。

三山半落青天外,二水中分白鷺洲。

總為浮云能蔽日,長安不見使人愁。

站在集慶門內(nèi)的花露崗上放眼遠(yuǎn)眺,東邊是長江的避風(fēng)港 “橫塘”(即今中華門外的秦淮河)航船密集,對岸是燈火闌珊的街市酒家,西邊是浩浩的長江。

對于這樣的河道,在設(shè)計之初就應(yīng)考慮到與其文化內(nèi)涵的呼應(yīng),避免千篇一律、放之四海而皆準(zhǔn)的 “設(shè)計”。

⑴充分挖掘沿岸的歷史文化沉淀,根據(jù)各河段歷史上的作用及功能,斷面及平面設(shè)計時,預(yù)留挖掘歷史文化的空間。在堤岸綠地上,不追求公園式的精致景觀,而是在地形開闊處修建大的復(fù)式平臺,給 “橫塘遠(yuǎn)眺”留出空間;在起伏處按原地形,直墻稍加整敕外加浮雕,上載治水典故、古典詩詞;坡地隨坡就坡,立一座小亭,擱兩條長凳,散置幾塊景石,要的也是古樸厚重的味兒;鄉(xiāng)土樹林茂盛的地方可以保留 “幽境”,只用生態(tài)護坡做好防護,人為痕跡盡量減少。

⑵沿岸廢棄貨運碼頭改造,現(xiàn)有設(shè)施盡量改造利用。外秦淮河的水上旅游已開放了三四年,成為城市的重要名片;一些碼頭改造成的餐館娛樂場所更是充分進行了商業(yè)化運作。

3 合理確定堤頂高程

堤頂高程為設(shè)計洪水位加一定的超高。目前一般按照 《堤防設(shè)計規(guī)范》的要求來計算超高,即波浪爬高+風(fēng)壅高度+安全加高。其中安全加高根據(jù)堤防的級別為一個固定值,而風(fēng)壅高度一般很小可忽略不計,計算得出的波浪爬高一般較大,從而使堤防的安全超高很大,傳統(tǒng)的防洪墻給人們的印象就是一堵直立的擋墻,生硬而缺乏美感。事實上大部分城市洪水來勢兇猛,但高水位持續(xù)時間短,與設(shè)計風(fēng)速組合的機率較小;且大部分堤防經(jīng)護砌,坡后有排水設(shè)施,短時間的越浪不會造成大的損失。對這樣的河道將超高定得太高,一是增加投資,二是影響視線,因此可以根據(jù)情況適當(dāng)降低。當(dāng)然同時也要對堤防的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)處理詳細(xì)分析,確保安全。

如外秦淮河防洪工程的等級為Ⅰ等1級,根據(jù)規(guī)范的要求及傳統(tǒng)的治水觀念,秦淮河沿岸防洪堤(墻)的墻頂高程比設(shè)計洪水 (▽10.60)均高2.0m,達(dá)12.60m,左岸河西新區(qū)的地面標(biāo)高一般在▽7.0～8.0m之間,墻頂比地面高5.0m左右,人水分隔,幾無任何景觀可言。另外,根據(jù)規(guī)范要求,其堤頂寬度應(yīng)達(dá)到8.0m,沿線拆遷工程量浩大,部分地段無法實施。針對上述問題,提出對安全超高重新認(rèn)識,并會同省市水行政主管部門及高校對其進行分析研究,確定外秦淮河防洪工程的安全超高為1.0m,即比原標(biāo)準(zhǔn)降低1.0m。主要的科研課題有 《洪水風(fēng)險研究》,并通過鑒定。

4 堤防結(jié)構(gòu)形式豐富

對行洪河道,一年中不同的月份時段,河道中的水位變幅較大,在空間開敞的情況下采用緩坡加游步道,在空間較窄的情況采用一級、多級平臺擋墻的形式,使游人在一年四季中的各個時段盡量有機會親近河水,休閑娛樂。非行洪河道則重在親水性,在常水位附近可采用天然石護砌,其上以綠化為主,使人們感覺到站在水邊彎下腰來就能掬一捧清水。

圖1 緩坡斷面

在背坡場地受限的情況下還可將堤防設(shè)計與商業(yè)空間或停車庫相融合,將背坡設(shè)計為直立式。如某國際街區(qū)項目建設(shè)單位結(jié)合堤防達(dá)標(biāo)建設(shè),在堤防背水坡及管理范圍內(nèi)部分土地興建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)車庫,沿堤線長度共600m。經(jīng)過對該段堤防全線密實灌漿及背坡加強排水處理,不僅堤防的穩(wěn)定性沒有受到影響,土地資源也得到了充分利用。

圖2 多級平臺斷面

圖3 背坡直立式

5 盡量與市政工程相結(jié)合

在外秦淮河沿線原有不少泵站的排放口,常年污水橫流,臟亂不堪,綜合整治時由市政部門分工負(fù)責(zé)截污工程,水利設(shè)計則重點關(guān)注了出水口的改造。在出水池上覆活動板,墻體浮雕裝飾,排放口處建了石拱橋或是鋼棧橋與臨水側(cè)平臺相連接,將視線上移,使其與周邊綠化渾然一體。

圖4 出水口改造

圖5 二級平臺埋設(shè)截污管

在一些區(qū)縣老城區(qū)實施的污水截流工程,河道流量不大,也未承擔(dān)行洪功能,常將污水管道埋設(shè)于城區(qū)河道的二級平臺下,既減少了路面的開挖,避免施工干擾,通過合理的設(shè)計還能增加景觀效果。

小河道的流量不大,還可以在下游設(shè)溢流堰,壅高水位。溢流堰可以用塊石修筑,力求貼近自然,減少人工痕跡,給人以生態(tài)和諧的感受。溢流堰頂上設(shè)塊石,間隔布置,可供行人做涉水踏步,水流從中間穿過,形成涓涓流水。

6 水源和水資源調(diào)度

除截污外,如有條件從大的流域內(nèi)進行調(diào)水則是較可行的改善水質(zhì)方案。對外秦淮河而言,調(diào)水的水源主要有兩處:長江及石臼湖。石臼湖水系與外秦淮河水系是兩個獨立水系,每年的5～10月,石臼湖水系比秦淮河水系的水位高1.0m以上,具備自流條件,因此制定了調(diào)水方案,分兩條線路:

①線路a-豐水期引石臼湖水自流入秦淮河。

天生河河床清淤 (清淤段總長約 15.0km)、天生橋閘控制設(shè)備及線路進行自動化改造。

②線路b-枯水期由秦淮新河泵站抽水。

對秦淮新河泵站進行改造,設(shè)計流量50m3/s。

③配套建筑物的聯(lián)合運行控制。

整個調(diào)水工程通過六個控制工程 (石臼湖天生橋閘、秦淮新河樞紐、南河閘、南河蓮花閘、外秦淮河武定門閘、三汊河口閘)聯(lián)合調(diào)度實現(xiàn)。

原六閘的管理是條塊分割,不利于流域調(diào)水的有效協(xié)調(diào),后來在入江口三汊河口閘建聯(lián)合中央控制室,協(xié)調(diào)六閘的聯(lián)合運行。通過水資源的聯(lián)合調(diào)度運用,使水資源得到了充分利用,節(jié)約了大量的調(diào)水費用,初步估算,每年節(jié)約調(diào)水費用約500～600萬元。

南京市希望將外秦淮河治理成為 “美麗的河、流動的河、繁華的河”,經(jīng)過參建各部門幾年的努力,這個目標(biāo)基本實現(xiàn)了,沿河的環(huán)境得到很大的提升,群眾非常認(rèn)可。南京市更因成功治理并開發(fā)流經(jīng)市區(qū)的秦淮河,榮獲2008年聯(lián)合國人居獎特別榮譽獎,其中水利工程的先行無疑是最核心和重要的部分。如何將治理河道水患與其它方面的要求相互融合,應(yīng)該說近年來的實踐有一定收獲,給參與設(shè)計的每一條河道賦予生機與活力,風(fēng)格又各有不同。河道治理任重道遠(yuǎn),我們還將不斷踐行新的治水理念,為我們的人居環(huán)境做出更大貢獻(xiàn)。

1 GB50286-98,堤防工程設(shè)計規(guī)范[S].

2 CJJ50-92,城市防洪工程設(shè)計規(guī)范[S].

3 河渠護岸工程-方案選擇及設(shè)計導(dǎo)則 [M].北京:中國水利水電出版社,2000.