三岔河水系生態(tài)綜合治理工程設(shè)計淺析

張斌

（陜西省水利電力勘測設(shè)計研究院，陜西西安710001）

三岔河水系生態(tài)綜合治理工程設(shè)計淺析

張斌

（陜西省水利電力勘測設(shè)計研究院，陜西西安710001）

在三岔河水系生態(tài)綜合治理中，為解決河道汛期洪水與城區(qū)可供欣賞景觀用水之間的矛盾、以及泥沙對景觀水面的影響，根據(jù)以往經(jīng)驗，提出三種布置方案，結(jié)合現(xiàn)狀河道情況，進(jìn)行方案比較，提出采用清洪分治—泄洪槽方案，即汛期洪水滿足一定標(biāo)準(zhǔn)的情況下，通過河道兩側(cè)泄洪槽下泄，既滿足汛期可供欣賞的景觀水面，又能使洪水泥沙安全下泄。工程的建設(shè)，可提高城市防洪標(biāo)準(zhǔn)，解決城市排污、排水問題，且符合景觀要求。

生態(tài)環(huán)境治理；方案設(shè)計

現(xiàn)代城市河道水生態(tài)治理過程中如何解決汛期洪水與可供欣賞的景觀用水之間的矛盾是治水過程中的首要問題，因7~9月份是旅游旺季，但這個時節(jié)也是汛期洪水來臨之時，若此時沒有可供欣賞的水面，不僅會對旅游帶來影響，也會使城市缺乏靈性。因此，科學(xué)合理的解決這一問題是目前當(dāng)務(wù)之急。

1 流域概況

康樂縣隸屬于甘肅省臨夏州，地處黃土高原向青藏高原過渡地帶，平均海拔為2000 m，地勢平緩，總面積1083 km2。縣城距蘭州市114 km。境內(nèi)河流水系豐富，主要為洮河西岸支流的三岔河及其支流蘇家集河、胭脂河等，大致從西南流向東北，匯入洮河。

三岔河是由蘇家集河、胭脂河、兩條河流在康樂縣城東北匯集而成，自縣城東北流向虎狼關(guān)，穿過虎關(guān)大橋，注入虎關(guān)電站大壩，流川河匯入后繼續(xù)東流，至杜家咀后進(jìn)入臨洮。

蘇家集河是三岔河的最大的一級支流，發(fā)源于康樂南部的八松鄉(xiāng)尖石山南麓石灰?guī)r大孤石下，總流域面積330 km2，主河道長78.8 km，河道平均坡降11.7‰。

胭脂河發(fā)源于白石山主峰南麓，出麻山峽流經(jīng)前墩灣、紅崖河、上蓋牌與支流槐溝溪河相匯，總流域面積163 km2，主河道長36.5 km。

2 治理的任務(wù)與原則

2.1 河流現(xiàn)狀及特性

本工程涉及蘇家集河、胭脂河、三岔河，治理范圍主要為三條河的交匯區(qū)域，治理河段平面形態(tài)為“Y”形，三條河流基本上為微彎順直，河道為寬淺“U”型河槽，比降較大，河床質(zhì)為沖洪積砂礫石，下伏第三系（N）紅粘土。蘇家集河河道比降約8.7‰，現(xiàn)狀河道寬度40 m~90 m，河道最窄處位于西大橋下游200 m處；三岔河河段比降約為8.4‰，現(xiàn)狀河道寬60 m~191 m，胭脂河河段比降約為8.1‰，現(xiàn)狀河道寬約60 m。

蘇家集河、胭脂河、三岔河自城區(qū)穿城而過，由于三條河流均為季節(jié)性河流，汛期洪水大，泥沙多，河水渾濁；非汛期，水量小，甚至發(fā)生斷流現(xiàn)象，現(xiàn)狀河道可供觀賞的水面極少，河道灘地雜草叢生、人為淤地造田、亂墾亂植，與廣大市民要求改善環(huán)境，提高生活質(zhì)量的愿望相悖，與城市環(huán)境的改善和發(fā)展要求很不適應(yīng)，嚴(yán)重影響了縣城整體形象，今日的河道雜草叢生，污水漫流，水環(huán)境日益惡化。改善三岔河縣城段水環(huán)境乃當(dāng)務(wù)之急。

2.2 治理任務(wù)

本工程的主要任務(wù)是在不影響河道原有功能、保障防洪安全的前提下，疏浚整治河道，利用部分河道蓄水，營造綠地，為城市綠化、美化、亮化構(gòu)筑平臺。通過本工程建設(shè)，提高市區(qū)河段的防洪能力，形成景觀水面，營造城市生態(tài)景觀，改善人居環(huán)境，把三岔河縣城段建成集水利、綠化、旅游等多功能為一體的環(huán)境優(yōu)美、風(fēng)景秀麗、歷史文化特色鮮明的園林化景區(qū)。

3 設(shè)計方案比選

3.1 工程總體規(guī)劃布局

本工程集防洪、蓄水及景觀美化于一體，因此，綜合治理分兩大主線：一是該河段防洪工程達(dá)標(biāo)治理；二是在防洪達(dá)標(biāo)治理的基礎(chǔ)上，進(jìn)行河道內(nèi)生態(tài)蓄水景觀治理。

根據(jù)蘇家集河和三岔河河段特性及縣城總體規(guī)劃情況，本工程規(guī)劃階段治理范圍上起規(guī)劃康飛路橋，下至三岔河上規(guī)劃的中園大橋下游150 m處，治理河道長約4.3 km。本階段提出三種治理方案進(jìn)行分析比較。

a.方案一：全河道蓄水方案

蘇家集河河道總體呈近東西向展布，治理段河道寬度約40 m~191 m，現(xiàn)狀兩岸堤防高度約2.5~3 m（河床以上），為寬淺“U”型河槽，河道平均比降8.7‰，河流主槽蜿蜒曲折，平面上呈連續(xù)的“S”型，河道年輸沙量為20.22萬t。

該方案首先對兩岸堤防進(jìn)行達(dá)標(biāo)治理，最小河寬不小于60 m，達(dá)標(biāo)治理后將河道全部作為蓄水區(qū)，同時兼有蓄水和泄洪排沙的功能。平時為全河槽蓄水湖區(qū)，成為供觀賞游樂的景觀湖水面。每年的主汛期7~9月，根據(jù)上游來水來沙量的大小，景觀蓄水區(qū)采取低水位運(yùn)行或全部塌壩泄空運(yùn)行等相應(yīng)的調(diào)度運(yùn)行方式，確保上游洪水及泥沙自工程區(qū)河道安全下泄；主汛期過后，立壩重新蓄水，形成蓄水景觀湖。

由于治理河段比降陡，以既要形成優(yōu)美的蓄水景觀，又要充分節(jié)約投資為原則，蓄水景觀區(qū)借鑒我院長期積累的經(jīng)驗，采用合理調(diào)整比降、以低壩為主間隔設(shè)置跌水堰的布置形式，形成深水區(qū)為主、淺水區(qū)為輔的景觀效果，同時也增加了親水功能。

本方案擋水建筑物布置，需要根據(jù)蓄水深度、周邊地面及河槽高程、河道比降以及保證橋址處水面景觀效果最佳等原則，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行壩址選擇。工程起點為蘇家集河上規(guī)劃的康飛路橋，終點為三岔河上中園大橋，全長4.3 km。沿途有康廣路橋、西大橋、惠民橋及中園大橋，共有4座橋梁，為了使橋梁附近蓄水景觀效果最佳，設(shè)計在蘇家集河和三岔河4.3 km治理河段共布置了7座擋水建筑物，設(shè)計壩高2.5 m~3.0 m，蓄水區(qū)深度為0.2 m~3.0 m。為增加水面景觀效果及水面連續(xù)性，設(shè)計在1＃壩、2#壩和5#壩下游80 m處設(shè)置跌水堰，堰高0.5 m。在工程區(qū)上游修建兩級攔砂坎，以減少泥沙進(jìn)入蓄水區(qū)。景觀蓄水區(qū)面積32.2萬m2（483畝），一次蓄水量為38.6萬m3。

b.方案二：清洪分治—中隔墻方案

作為城市河道蓄水景觀工程，如何解決汛期洪水、泥沙的安全下泄，以及蓄水景觀工程自身的運(yùn)行安全，是工程的關(guān)鍵；如何延長和維持蓄水景觀的運(yùn)行周期，同樣是重點所在。全河槽蓄水方案淤積不可避免，且每年的主汛期洪水、泥沙量大，工程需要根據(jù)上游來水來沙量的大小，景觀蓄水區(qū)采取低水位運(yùn)行或全部塌壩泄空運(yùn)行等相應(yīng)的調(diào)度運(yùn)行方式，主汛期7~9月無法正常蓄水。為此，提出清洪分治理念，該方案采用工程措施來解決蘇家集河、三岔河洪水泥沙與蓄水景觀的矛盾，設(shè)計將治理段河道劃分為蓄水區(qū)及行洪區(qū)兩部分。

規(guī)劃采用中隔墻將河道分為兩部分，康樂縣主城區(qū)位于蘇家集河河道右岸，因此，河道右側(cè)規(guī)劃為蓄水區(qū)，河道左側(cè)為泄洪槽，泄洪槽寬約17 m，過流標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇。該方案將上游河道一定標(biāo)準(zhǔn)下的來水來沙與蓄水景觀區(qū)分開，自泄洪槽通過，右側(cè)蓄水槽為景觀蓄水區(qū)，一定洪水標(biāo)準(zhǔn)下，右側(cè)蓄水景觀區(qū)不受上游來水來沙的影響，可安全運(yùn)行，減少了頻繁塌壩，延長了蓄水景觀區(qū)的運(yùn)行時間。

由于胭脂河自右岸匯入三岔河，為了減少胭脂河泥沙進(jìn)入三岔河蓄水區(qū)，規(guī)劃利用胭脂河末級滾水壩，改建滾水壩右側(cè)水閘為胭脂河分洪閘，沿著規(guī)劃的綠蔭路修建分洪渠，將胭脂河10年一遇的洪水分引至三岔河蓄水區(qū)下游。三岔河與分洪渠之間形成環(huán)島，在環(huán)島內(nèi)也可規(guī)劃一定的人工湖，將上游河道水流引至湖內(nèi)進(jìn)行蓄水。

該方案很好地解決了蘇家集河、三岔河洪水泥沙與蓄水景觀的矛盾，蓄水區(qū)采用低壩擋水，擋水建筑物的位置與方案一相同，景觀蓄水區(qū)面積24.3萬m2（364畝），一次蓄水量為29.8萬m3。

該方案在蓄水區(qū)水質(zhì)滿足的條件下，每年可大幅度減少塌壩次數(shù)，或多年蓄水運(yùn)行，每年僅需為蒸發(fā)滲漏損失、以及改善水質(zhì)而進(jìn)行補(bǔ)水，每年的運(yùn)行蓄水量為29.8萬m3（不含為改善水質(zhì)、蒸發(fā)滲漏損失所需的補(bǔ)水量），充分節(jié)約了水資源，延長了蓄水運(yùn)行周期。

c.方案三：清洪分治—泄洪槽方案

治理河段河寬40 m~191 m，最窄處僅有40 m左右，堤防工程按照最小河寬60 m進(jìn)行布置，在既要形成較寬的蓄水景觀，又要設(shè)泄洪槽泄洪排沙的情況下，合理確定泄洪槽的規(guī)模和型式是本方案的關(guān)鍵。清洪分治-中隔墻方案泄洪槽寬度約17 m，加上中隔墻的寬度，占用河道寬度達(dá)20 m左右，這樣使得河道右側(cè)的蓄水景觀區(qū)水面寬度較小，整體蓄水景觀效果欠佳，加之河道左岸為縣城規(guī)劃城區(qū)，17 m寬的泄洪槽布置于左側(cè)，導(dǎo)致左岸城區(qū)景觀效果較差。因此，在方案二的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化提出方案三，即清洪分治—泄洪槽方案，該方案亦是將河道分為兩部分，將中隔墻分隔形成的左側(cè)泄洪槽優(yōu)化為鋼筋砼矩形泄洪槽方案，目的是壓縮左側(cè)泄洪槽的寬度，加大右側(cè)蓄水景觀區(qū)寬度，同時，泄洪槽頂部可分段封閉為親水平臺，提升左岸城區(qū)景觀效果，使河段蓄水景觀整體效果最佳。蘇家集河10年一遇洪峰流量為81.7 m3/s，胭脂河10年一遇洪峰流量為65.7 m3/s，設(shè)計沿蘇家集河及三岔河左岸布置泄洪槽，在胭脂河及匯入口以下的三岔河右岸也布置泄洪槽，經(jīng)過計算，下泄10年一遇洪水時，蘇家集河泄洪槽寬8.0 m，胭脂河泄洪槽寬6.0 m，布置泄洪槽后，將蘇家集河、胭脂河低于10年一遇的洪水泥沙通過泄洪槽引至蓄水區(qū)下游；與此同時，對泄洪槽局部段頂部封閉為親水平臺，使泄洪槽兼具泄洪排沙和親水平臺的作用，同時與堤防形成整體，對堤防起到保護(hù)作用。

該方案很好地解決了蘇家集河、三岔河洪水泥沙與蓄水景觀的矛盾，又能解決泄洪槽景觀效果差的問題，增加了蓄水景觀區(qū)的寬度，蓄水景觀效果最佳。蓄水區(qū)內(nèi)仍采用低壩擋水，擋水建筑物的位置與方案一相同，景觀蓄水區(qū)面積28.4萬m2（426畝），一次蓄水量為33.8萬m3。

該方案在蓄水區(qū)水質(zhì)滿足的條件下，每年可大幅度減少塌壩次數(shù)，或多年蓄水運(yùn)行不塌壩，每年僅需為蒸發(fā)滲漏損失、以及改善水質(zhì)而進(jìn)行補(bǔ)水，每年的運(yùn)行蓄水量為33.8萬m3（不含為改善水質(zhì)、蒸發(fā)滲漏損失所需的補(bǔ)水量），充分節(jié)約了水資源，并有效延長了蓄水運(yùn)行時間。

d.方案選擇

通過對上述三個方案比較分析，特別是方案二及方案三解決了汛期洪水泥沙與蓄水景觀之間的矛盾，就工程蓄水景觀效果、洪水、泥沙淤積、工程實施難易程度、蓄水量、運(yùn)行管理、工程投資等多方面的綜合分析和比較，初步認(rèn)為：方案一不可行；方案二、方案三均可行，且各有優(yōu)勢。

方案二通過工程措施來解決洪水泥沙與蓄水景觀的矛盾，技術(shù)上科學(xué)合理，采用科學(xué)的調(diào)度運(yùn)行模式這種非工程措施來適應(yīng)河流的水沙特性，但中隔墻將河道一分為二，泄洪槽寬度為17 m，一定程度上占用河道寬度較多，導(dǎo)致右側(cè)蓄水區(qū)水面寬度較小，整體蓄水景觀效果欠佳，且泄洪槽內(nèi)平時只過一些中小洪水，景觀效果相對較差。該方案工程運(yùn)行后清淤費(fèi)用較低，管理方便，管理費(fèi)用相對較低，節(jié)約了工程投資。

方案三是在方案二的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，不僅彌補(bǔ)了方案二的不足之處，且方案三的泄洪槽寬度大大縮小，從而加大了右側(cè)蓄水區(qū)寬度，景觀效果最佳，而且在泄洪槽頂部可封閉做為親水平臺或種植綠色植被，使泄洪槽兼具泄洪排沙和親水平臺的作用，該方案兼顧了左岸周邊地區(qū)的發(fā)展，工程易于實施，并且左岸泄洪槽的設(shè)置，對左岸堤防起到保護(hù)作用。

經(jīng)過綜合分析，結(jié)合工程河段的實際情況，從工程蓄水景觀效果、洪水、泥沙淤積、防洪影響、工程實施難易程度、蓄水量、運(yùn)行管理、工程投資等多方面的綜合分析，方案三更具有優(yōu)勢，符合康樂縣的實際，推薦選擇方案三，即清洪分治—泄洪槽方案。本工程旨在形成城市景觀水面的同時，溶園、林、路、水為一體，力求突出一個“水”，強(qiáng)化一個“綠”，體現(xiàn)一個“美”。

3.2 設(shè)計基本特點

3.2.1 以“水”為中心，突出蓄水

康樂縣本身是缺水地區(qū)，干旱情況下的河流大多干涸無水，城區(qū)沒有可供市民休閑的水體和綠地。因此，本工程在保障市區(qū)防洪安全的前提下，重要的治理目標(biāo)是通過修建氣盾壩，在河道內(nèi)形成人工湖泊和生態(tài)綠地，為城市提供水面和綠色。有了“水”，城市就有了靈氣；有“綠色”，城市就更秀美。該工程規(guī)劃在主城區(qū)形成長3500 m、寬48 m~175 m的景觀水面，蓄水區(qū)水面面積28.4萬m2（426畝），蓄水量約為33.8萬m3。

3.2.2 以“人”為中心，突出親水

工程設(shè)計滲透人文理念，在傳統(tǒng)的堤防斷面上沿蓄水區(qū)邊緣布設(shè)6 m~9 m寬的親水平臺，平臺高出景觀水面0.3 m，供游人漫步和觀賞娛樂。堤坡采用生態(tài)護(hù)坡形式，間隔設(shè)置形式多樣的花壇、平臺等；每個蓄水梯級區(qū)內(nèi)布設(shè)1個伸入水面的親水看臺，便于游人親水和游船?？浚怀鲇H水。

3.2.3 以“歷史”為中心，突顯人文特色

本工程地處縣城的中心地帶，環(huán)境賦予了工程相應(yīng)的文化內(nèi)涵和美學(xué)理念。為體現(xiàn)康樂縣的人文歷史，規(guī)劃在蘇家集河與胭脂河兩岸布設(shè)人民公園文化廣場，充分展現(xiàn)康樂縣的人文歷史景觀；工程區(qū)沿河兩岸規(guī)劃為綠化帶，布設(shè)如櫻花園等多個主題公園，沿左岸分布的七座控制房，點綴其間，建筑各具特色，風(fēng)格與康樂縣人文環(huán)境相協(xié)調(diào)。

4 結(jié)語

蘇家集河、胭脂河及三岔河均為多泥沙河流，年徑流分配不均，來水主要集中在7~9月，工程建設(shè)主要解決了受人類活動影響情況下縣城段段的水生態(tài)環(huán)境問題，既提高了城市防洪標(biāo)準(zhǔn)，基本解決了城市排污、排水問題，更重要的是工程建成后能夠與蓮花山相互照應(yīng)，形成了山、水交融的空間景物，使康樂百姓正真感受到“洮水多情灣復(fù)灣，佳人簪珥壓云朦；隔林風(fēng)送蓮花曲，姊妹又過姊妹山”。

TU986.2

B

1673-9000（2017）03-0084-03

2017-02-23

張斌（1982-），男，陜西咸陽人，工程師，主要從事城市水景觀及河道治理設(shè)計工作。