淺談新疆多泥沙河流防洪結(jié)合生態(tài)景觀的應(yīng)用

【摘要】文章介紹工程概況，工程設(shè)計(jì)主要圍繞金溝河城區(qū)段河道洪水期峰高量大、枯水期缺水甚至斷流的特點(diǎn)，先利用多級攔河導(dǎo)砂坎，將大部分泥沙初步預(yù)沉并導(dǎo)入沖砂道，最大限度利用洪水通過沖砂道排沙，并在主景觀區(qū)形成有效水面。實(shí)現(xiàn)洪水期單獨(dú)通道排沙兼另一側(cè)水景觀，枯水期全河段景觀水面，既解決了洪水泥沙大淤積河道又能有效利用洪水期、枯水期有限的水資源。本工程大致形成兩個(gè)通道，在汛期主要利用沖砂道泄洪沖砂，雍水道形成大水景觀體；枯水期兩個(gè)通道共同形成大水景觀體。該種設(shè)計(jì)思路在新疆多泥沙河流防洪并結(jié)合景觀方面具有可參考的價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】防洪結(jié)合生態(tài)景觀；鋼壩；橡膠壩

1、工程概況

新疆沙灣縣金溝河城鎮(zhèn)段生態(tài)防洪工程是一項(xiàng)以城市防洪為主，兼顧景觀生態(tài)需求的綜合性水利工程。該工程主要包括起端首部控制工程、7.921km防洪堤，15座壅水閘壩。

首部控制工程初步解決汛期進(jìn)入景觀水體區(qū)河道泥沙問題及洪水期控制洪水分流，即優(yōu)先沖砂道泄洪，保證工程安全前提下全河段泄洪。7.921km長生態(tài)防洪堤，防洪標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇，洪峰流量為312m3/s。沿線結(jié)合生態(tài)景觀要求，布置連續(xù)15座壅水閘壩，打造連續(xù)景觀水面，在滿足城市防洪要求前提下結(jié)合景觀工程達(dá)到人水和諧、改善城市生活環(huán)境、提高城市核心競爭力。工程規(guī)模為?。?）型，工程等別為Ⅳ等，其中堤防及主要建筑物級別為3級，次要建筑物為5級。

2、工程總體設(shè)計(jì)

沙灣縣金溝河城鎮(zhèn)段生態(tài)防洪工程水工程主要由首部控制工程、堤防工程和壅水建筑物工程組成。首部控制工程由泄洪沖砂閘和溢流堰組成，主要任務(wù)汛期泄洪調(diào)節(jié)流量，將泥沙導(dǎo)入沖砂兼顧泄洪通道，減輕項(xiàng)目區(qū)泥沙淤積問題。堤防部分行洪寬度根據(jù)穩(wěn)定河床及結(jié)合景觀水面分析確定為80m，兩側(cè)防洪堤結(jié)合景觀設(shè)計(jì)，淺水區(qū)采用復(fù)合式護(hù)坡斷面，深水區(qū)采用護(hù)坡式斷面。

非汛期滿足行洪通道內(nèi)形成連續(xù)景觀水面的要求，河道調(diào)整縱坡為0.4%～0.83%，沿線需布置15座壅水閘壩；壅水壩攔河蓄水，對行洪通道河底及兩岸進(jìn)行防滲、防沖處理，形成寬80～100m，深淺不一的連續(xù)景觀水面，以蓄水景觀的多樣性美化河道沿岸的城市環(huán)境。汛期考慮運(yùn)行管理及泥沙問題，在行洪寬度臨近右岸設(shè)沖砂兼顧泄洪通道，正常壅水期保證沖砂兼顧泄洪通道兩邊直墻淹沒在水面以下，沖砂兼顧泄洪通道調(diào)整縱坡0.242%～0.936%，采用鋼筋砼矩形結(jié)構(gòu)，寬度20m。15座壅水建筑物采用鋼壩閘和橡膠壩組合式，壅水建筑物分閘室段和下游連接段。閘室段總跨度75m，其中鋼壩閘凈跨20m，壩高4m；橡膠壩凈跨49.9m，壩高3m，閘室段末端根據(jù)地形落差設(shè)一級跌水或直接連接下游底板。

3、首部控制工程設(shè)計(jì)

首部控制工程由上游整治段、沖砂閘和溢流堰三部分組成，主要作用是分流導(dǎo)砂。設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)30年一遇，洪峰流量312m3/s，沖砂閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)5年一遇，洪峰流量146m3/s，溢流堰泄洪流量166m3/s。

因河道泥沙含量較大，在河道左岸設(shè)長150m丁壩，左岸與原防護(hù)堤銜接，右側(cè)向河床延伸。沖砂閘設(shè)置2孔，垂直于河流方向布置，凈寬10.0m。閘室設(shè)兩孔弧形鋼閘門，設(shè)計(jì)過洪流量146m3/s，閘室下游設(shè)出口連接段，末端與沖砂兼顧泄洪通道連接；閘室與下游渠道由扭面連接。溢流堰位于沖砂閘左側(cè)，與沖砂閘成30度夾角，堰型采用實(shí)用堰形式，堰長90m，設(shè)計(jì)過洪流量166m3/s。堰前設(shè)兩道導(dǎo)砂坎，第一道導(dǎo)砂坎與溢流堰平行，與沖砂閘軸線呈60度夾角并上游順延，與左岸銜接，導(dǎo)砂坎高度為1.5m。第二道導(dǎo)砂坎與沖砂閘軸線呈45度夾角并上游順延，與上游齒墻銜接。

4、堤防工程設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)綜合考慮流速、壅水建筑物間距等因素，對河道縱坡進(jìn)行了調(diào)整和控制。結(jié)合景觀水面的需求，保證沖砂兼顧泄洪通道兩側(cè)邊墻在壅水面以下，河道縱坡主要調(diào)整為0.4%、0.5%、0.83%三種，其中沖砂兼顧泄洪通道縱坡主要調(diào)整為0.242%～0.936%。

相鄰兩壅水建筑物水深由0.5m漸變到3.0m，按壅水水面高度分為深水區(qū)和淺水區(qū)。兩側(cè)堤防斷面型式為岸坡式護(hù)岸，其中深水區(qū)岸坡為一級，此部分堤防只滿足防洪計(jì)算高度，采用15cm厚砼護(hù)坡，邊坡1：3。淺水區(qū)岸坡分為二級，一級高度為0.7m漸變至1.7m及0.8m漸變至1.8m，邊坡1：3。二級采用臺階式，臺階高由0.1m漸變至1.0m，單級踏步寬度30cm，高度10cm。兩級護(hù)坡中間設(shè)2.1m水平段。兩側(cè)堤防控制行洪通道底寬80m，其中沖砂兼顧泄洪通道底寬20m。泄洪期沖砂兼顧泄洪通道內(nèi)水位深、流速大，采用C40鋼筋砼矩形斷面。河道整治采用全斷面鋪設(shè)復(fù)合土工膜防滲。

5、壅水建筑物設(shè)計(jì)

15座壅水建筑物由鋼壩閘和橡膠壩組合型式，每座雍水建筑物跨度均為75m。其中，沖沙兼顧泄洪通道一側(cè)布置鋼壩閘，考慮工程安全泄洪、泥沙淤積及景觀水面效果，鋼壩閘凈寬20m，壩高4m，閘墩兼液壓啟閉室寬4.3m。另一側(cè)布置橡膠壩，凈寬49.9m，壩高3.0m。相鄰雍水建筑物間距450～600m，回水長度450～600m，區(qū)間的景觀水體水頭控制在0.5～3m。

工程正常運(yùn)行中，河道來水小于5年一遇洪水（相應(yīng)洪峰流量146 m3/s）時(shí)，洪水全部由沖砂兼顧泄洪通道泄洪，此時(shí)只需將沖沙兼顧泄洪通道沿線鋼壩閘全部塌壩，滿足泄洪要求，另一側(cè)還可以保證景觀水體要求。

6、結(jié)語

沙灣縣是多民族聚居區(qū)，如何打造“以水為魂，以民族特色為脈”、具有水環(huán)境特色和文化個(gè)性的魅力城市是該縣發(fā)展的重要方向。項(xiàng)目區(qū)河段兩岸居民沿溝邊隨處建房、已成為生活垃圾的傾倒地，是沙灣縣城區(qū)臟亂差最為嚴(yán)重的地區(qū)，也是城市建設(shè)最薄弱的環(huán)節(jié)。該工程的設(shè)計(jì)理念就是對金溝河城鎮(zhèn)段河岸進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，美化河道兩岸生態(tài)環(huán)境，還當(dāng)?shù)鼐用裥蓍e納涼的優(yōu)美環(huán)境。

本工程主要難題形成水與景的有機(jī)結(jié)合，既要利用現(xiàn)有河道水源建設(shè)水景觀，同時(shí)充分解決好由河道水帶來的泥沙淤積問題。本工程首先利用多級攔河導(dǎo)砂坎，將大部分泥沙初步預(yù)沉并導(dǎo)入沖砂道，最大限度利用洪水通過沖砂道排沙，并在主景觀區(qū)形成有效水面。這種做法充分利用了該河“洪水期峰高量大、枯水期缺水甚至斷流”的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)洪水期單獨(dú)通道排沙兼另一側(cè)水景觀，枯水期全河段景觀水面，既解決了洪水泥沙大淤積河道又能有效利用洪水期、枯水期有限的水資源。

參考文獻(xiàn)：

[1]《新疆沙灣縣金溝河城鎮(zhèn)段生態(tài)防洪工程初步設(shè)計(jì)（代可研）報(bào)告》，2015年3月版。

作者簡介：郭堅(jiān)強(qiáng)（1985年7月—），工程師，設(shè)計(jì)所副所長，從事于水利水電勘察規(guī)劃與設(shè)計(jì)工作。