五臺(tái)山清水河環(huán)境治理與生態(tài)建設(shè)項(xiàng)目水利設(shè)計(jì)

杜 菲

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 山西太原 030012）

五臺(tái)縣位于山西省東北部，清水河為滹沱河的一級(jí)支流，發(fā)源于五臺(tái)縣臺(tái)懷鎮(zhèn)的東臺(tái)溝，由西北向東南縱貫五臺(tái)全縣，在神西鄉(xiāng)的坪上村流入滹沱河后，匯入海河進(jìn)入渤海。清水河干流全長(zhǎng)113.2 km，平均縱坡8.31‰，流域面積2 405 km2。

1 五臺(tái)清水河治理河段現(xiàn)狀

清水河河道治理范圍：五臺(tái)山碧山寺～石咀段，清水河及支溝溝口總長(zhǎng)28.3 km。

治理段河道現(xiàn)狀主要存在以下幾方面問題：

1）防洪基礎(chǔ)薄弱，河道縮窄嚴(yán)重

清水河的特點(diǎn)是源短流急，山高坡陡，流速快，歷時(shí)短，洪水暴漲暴落。多年來，由于清水河的防洪設(shè)施投入較少，河槽坑坑洼洼，高低不平，雜亂無章。且防洪工程戰(zhàn)線長(zhǎng)，歷年來投資和管理費(fèi)十分有限，堤防殘缺不全，部分堤防基礎(chǔ)較淺，遇到大水，河流淘刷現(xiàn)象較為嚴(yán)重，不滿足設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)。

2）河道現(xiàn)狀與風(fēng)景區(qū)極不協(xié)調(diào)

五臺(tái)山風(fēng)景區(qū)是國(guó)家1982年公布的全國(guó)44處風(fēng)景名勝區(qū)之一，2009年6月聯(lián)合國(guó)教科文組織將五臺(tái)山列入世界遺產(chǎn)名錄。清水河局部河段垃圾堆放，河槽雜亂無章，與風(fēng)景區(qū)整體環(huán)境極不協(xié)調(diào)。

2 工程任務(wù)與建設(shè)內(nèi)容

本工程建設(shè)的主要任務(wù)是：①臨河寺廟和村莊、臺(tái)懷鎮(zhèn)及游客服務(wù)中心等河段防洪；②水面工程，包括明月水面、普庵寺水面、黛螺頂?shù)桶自扑碌こ獭?/p>

根據(jù)本工程的建設(shè)任務(wù)和治理原則，確定建設(shè)范圍和建設(shè)內(nèi)容為：

1）防洪：根據(jù)防洪對(duì)象的位置和重要性，對(duì)清水河碧山寺至石咀段河道及支溝入河口分段進(jìn)行疏浚和堤防加高、加固。

2）水面工程：為改善景區(qū)內(nèi)治理段河道的水生態(tài)環(huán)境，分別在普庵寺和游客中心處設(shè)置水面工程，形成寬闊的水域，在黛螺頂和白云寺處設(shè)置小型跌水景觀，提高景區(qū)品位。

3 工程布置

3.1 工程總體布置

清水河干流治理段北起碧山寺，南至石咀段，治理段河道（包括支溝）總長(zhǎng)28.3 km，清水河堤防治理總長(zhǎng)度（兩岸）17.97 km，主槽（兩岸）岸墻10.51 km，支流堤防2.92 km。工程總體布置見圖1。

圖1 工程總體布置圖

對(duì)于有防護(hù)對(duì)象河段，依據(jù)洪水大小、防護(hù)對(duì)象、河道坡度、周邊景觀及地形，河道斷面分別采用以下型式：①光明寺和現(xiàn)有臺(tái)懷鎮(zhèn)橡膠壩蓄水段河道較窄，為滿足行洪要求，采用矩形斷面；②黛螺頂段河道位于景區(qū)核心，考慮景觀要求采用復(fù)式斷面，主槽兩側(cè)的灘地設(shè)為景觀平臺(tái)，10年一遇洪水不上灘；③臥龍橋～仰佛山莊和白頭庵、前石佛及后石佛村處河道較窄，采用梯形斷面，④其余治理段河道灘地較寬，橫斷面為復(fù)式斷面，由行洪主槽和兩側(cè)灘地組成，主槽滿足10年一遇設(shè)計(jì)洪水；超過10年一遇洪水時(shí)全河道行洪。

對(duì)于公路沿線的河岸及邊山河道無防護(hù)對(duì)象段，采取以下兩種方案：①無景觀要求的河段不再進(jìn)行主槽岸墻或大堤治理，維持現(xiàn)狀；②有景觀要求的河段僅修建主槽岸墻，為景觀治理預(yù)留平臺(tái)。

馬圈溝溝口段治理總長(zhǎng)度1.31 km，岸線沿河線布置，局部進(jìn)行了改道，河道治理后的寬度為20 m。

普庵寺水面工程是通過在主河道設(shè)置溢流堰壅水，自流引水至河道主槽外灘地上形成的兩處蓄水水面，蓄水總面積2.4萬m2。一處位于普庵寺橋上游和普庵寺門前的河道左岸上，長(zhǎng)230 m；另一處位于普庵寺橋下游至黃土咀的河道右岸，長(zhǎng)601m，設(shè)6級(jí)蓄水。

明月水面工程位于南梁溝匯入口至游客中心停車場(chǎng)，設(shè)有兩座壅水閘壩，總蓄水量16.2萬m3，總面積7.2萬m2。1＃閘壩位于大甘河村北、南梁河入清水河交匯處，總長(zhǎng)300 m，由右側(cè)主河道上86 m長(zhǎng)的鋼壩閘泄洪段和左側(cè)灘地上214 m長(zhǎng)的混凝土擋水壩段組成，壅水高度5 m，回水長(zhǎng)度330 m。2#閘壩位于游客中心停車場(chǎng)旁的河道上，采用2跨鋼壩閘壅水，右側(cè)主河槽和左側(cè)灘地上的閘高分別為3 m和1.5 m，閘孔凈寬分別為50 m和30 m，回水長(zhǎng)度200 m，蓄水量2.5萬m3，水面面積1.8萬m2。

3.2 河道治理設(shè)計(jì)

3.2.1 清水河堤防設(shè)計(jì)

石咀以上清水河治理長(zhǎng)度26.6 km，位于五臺(tái)山風(fēng)景區(qū)內(nèi)，根據(jù)現(xiàn)狀地形，河道治理措施：河道以復(fù)式斷面為主，僅局部河道較窄處將大堤和主槽合二為一，改為梯形斷面和矩形斷面。復(fù)式斷面由主槽和兩側(cè)灘地組成，非汛期灘地為景觀二級(jí)平臺(tái)。主槽行洪能力滿足10年一遇設(shè)計(jì)洪水；超過10年一遇洪水時(shí)全河道行洪。五臺(tái)山核心景區(qū)段梯形斷面河道根據(jù)洪水流速和景觀要求，對(duì)于土堤采用錯(cuò)臺(tái)式格網(wǎng)石籠防護(hù)。核心區(qū)以外灘地較寬，流速較小，對(duì)綠化要求低，采用斜坡式格網(wǎng)石籠防護(hù)。

對(duì)于公路沿線的河岸及邊山無防護(hù)對(duì)象段河道采取以下兩種方案：①無景觀要求的河段不再進(jìn)行主槽岸墻或大堤治理，維持現(xiàn)狀；②有景觀要求的河段僅修建主槽岸墻，為灘地景觀治理預(yù)留平臺(tái)。

3.2.2 主槽疏浚設(shè)計(jì)

僅對(duì)阻洪河段按設(shè)計(jì)斷面和設(shè)計(jì)縱坡進(jìn)行清障、疏浚，主要是對(duì)沉積物、挖沙棄料、未經(jīng)批準(zhǔn)擅自修建的各類建筑物等（除自然生長(zhǎng)或人工種植的林木）阻水障礙予以清除。

根據(jù)河道現(xiàn)狀地形，疏浚寬度確定為：碧山寺～鎮(zhèn)海寺段河道清障寬5～20 m，鎮(zhèn)海寺～南梁溝匯入口段河道清障寬10～50 m；南梁溝匯入口～石咀段河道清障寬50 m。

3.3 水面景觀工程

3.3.1 普庵寺水面工程

蓮池寬15～40 m，長(zhǎng)230 m，水位為1 522.0 m，基本與周圍地形標(biāo)高相同，設(shè)計(jì)水深0.5～1.5 m，水面面積0.5萬m2，蓄水量為0.5萬m3。蓮池自上游的清水河主槽內(nèi)引水，寬5m，采用堰流引水，設(shè)1＃引水堰，堰高0.7 m。為滿足蓮池引水要求，在樁號(hào)Z9+622.6的主河槽內(nèi)設(shè)一座1 m高的景觀跌水堰（1＃跌水堰），堰頂高程與蓮池水位一致，以盡可能降低對(duì)行洪影響。在蓮池與主河槽之間的池岸中部，為50 m長(zhǎng)、落差1.5～2.4m的景觀疊石側(cè)堰岸墻，形成瀑布景觀，其他池岸均為1∶2斜坡式土堤。

黃土咀水系長(zhǎng)601m，寬40～115m，水面面積1.9萬m2，蓄水量1.4萬m3。溢流堰布置在樁號(hào)Z10+082.9的主河槽內(nèi)，堰長(zhǎng)55 m，堰高0.5 m。水系設(shè)計(jì)為六級(jí)水面，蓄水位分別為1 514.5 m、1 513 m、1 511 m、1 509.5 m、1 507.5 m、1 506.5 m，水深0～1.5 m。各蓄水池之間設(shè)有6座景觀跌水堰，堰長(zhǎng)分別為13m、40m、51m、41m、17 m、14 m，形成落差1～2 m的跌水景觀效果。

水域駁岸以斜坡式護(hù)岸為主，坡面采用0.5m厚格網(wǎng)石籠進(jìn)行防護(hù)，石籠表面覆0.2m厚種植土并進(jìn)行綠化。

3.3.2 明月水面工程

明月水面工程設(shè)2座壅水閘壩，形成2座蓄水池，分別位于南梁溝匯入口和游客中心前，回水長(zhǎng)度分別為330m和200m，總蓄水量16.2萬m3，總面積7.2萬m2

1＃壩位于南梁溝匯入口下游，大壩軸線呈直線布置，總長(zhǎng)300 m，由右側(cè)主河道上86 m長(zhǎng)的壅水閘段和左側(cè)灘地上214 m長(zhǎng)的壅水壩段組成，壅水高度5m，蓄水位1378.2m。壅水閘閘址河底高程1373.2m，底檻高程1 374.2 m，閘高4 m，布設(shè)兩孔鋼壩閘，凈寬2×35 m，采用液壓?jiǎn)㈤]機(jī)啟閉，鋼壩閘由上游護(hù)坦段、閘室段、下游消力池及海漫段組成，總長(zhǎng)度85.4 m。壅水壩壩址高程1 374.5 m，壩頂高程1 379.5 m，壩高5 m，為混凝土擋水壩段，考慮交通要求，壩頂寬度取為6.0 m，上游壩坡1:0.3，下游壩坡1:0.7。1＃壩形成蓄水水面5.4萬m2，蓄水量13.7萬m3。

2＃壩形成的蓄水區(qū)由50 m寬的渾水區(qū)和40 m寬的清水區(qū)組成，兩者之間的中隔堤頂與設(shè)計(jì)洪水位齊平，中隔堤為無銹熔接網(wǎng)石籠結(jié)構(gòu)，透水不透沙。清水區(qū)布置在左岸的灘地上，設(shè)有大型音樂噴泉和水幕電影；渾水區(qū)布置在右側(cè)的主河道上，為行洪排沙通道。2＃壩位于游客中心停車場(chǎng)旁，采用2孔鋼壩閘壅水，渾水渠閘高3m，閘孔凈寬50m，清水渠閘高1.5m，閘孔凈寬30 m，中墩寬度10 m。2＃壩形成蓄水水面1.8萬m2，蓄水量2.5萬m3。

蓄水區(qū)采用塑性混凝土防滲墻防滲，墻厚40 cm。1＃壩防滲墻設(shè)壩下，墻深穿透砂卵石層并深入基巖0.5 m；2＃壩防滲墻設(shè)壩下及兩岸，墻深分別為6 m和12.3 m，滿足抗?jié)B穩(wěn)定要求。

面狀影響因子將多年測(cè)土配方數(shù)據(jù)、野外采樣化驗(yàn)數(shù)據(jù)、土壤普查數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)等通過地統(tǒng)計(jì)分析與空間鏈接屬性附加的方法，賦予數(shù)據(jù)后，根據(jù)情況應(yīng)用最大最小值法或均值度法賦予分值。在對(duì)面狀影響因子賦值時(shí)，為了更準(zhǔn)確的將因素分值賦予定級(jí)單元，本研究考慮了兩種方法。

3.3.3 黛螺頂?shù)こ?/p>

黛螺頂?shù)こ逃晒?道跌水堰構(gòu)成，跌水堰高度均為1 m，寬度與河道主槽同寬，為17～54 m。跌水堰采用砌石結(jié)構(gòu)，頂寬1.5 m，地面以上高度為1.0 m，下游面根據(jù)造型采用條石臺(tái)階、漿砌天然疊石等材質(zhì)，形成疊水水面景觀，同時(shí)堰頂設(shè)計(jì)為汀步。

3.3.4 白云寺跌水工程

疏浚河道、恢復(fù)右側(cè)原主槽，并在現(xiàn)有主河道上設(shè)一座長(zhǎng)71 m、高1 m的跌水堰，通過河道內(nèi)天然樹林形成的樹島，將主流分向左、右兩側(cè)。該跌水堰采用景觀疊石堰，下游面堆砌天然疊石，形成疊水景觀。

4 結(jié)語

本工程通過對(duì)河道疏浚、河堤加固，使治理段河道滿足設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)景區(qū)文物古跡和人民生命財(cái)產(chǎn)的安全發(fā)揮重要作用。工程的實(shí)施為五臺(tái)山景區(qū)綠化、美化、亮化提供了平臺(tái)，對(duì)改善其自然環(huán)境和人居環(huán)境起到積極作用。