汾河三期工程生態(tài)治河建設設計分析

南江江

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

汾河為黃河的第二大支流，是山西的母親河，流域范圍涉及全省9市51縣，干流全長716 km，其中由北向南縱貫太原城區(qū)段長約50 km。從上世紀50年代開始，山西省先后組織了四次大規(guī)模的治理。太原市從20世紀末開始，對汾河城區(qū)段先后進行了兩期以“人文、生態(tài)”為目的景觀治理，旨在提高太原市人居環(huán)境，范圍北起柴村橋，南至祥云橋下游500 m，總長約20 km。

為進一步加強水生態(tài)保護和修復及保障水資源，推進生態(tài)文明和美麗中國建設，山西省和太原市啟動實施了太原汾河公園南延工程，即汾河三期工程。工程范圍是在前兩期工程的基礎上，向南延伸治理12 km。該項目通過采取防洪、蓄水、灘岸綠化和截污防污并重的治理措施，來改善太原自然生態(tài)系統(tǒng)自我凈化能力，把綠地碧水留在太原城中。

2 設計理念、原則與總體布置

2.1 設計理念

黨的十八大以來，以習近平同志為核心的黨中央從中國特色的社會主義事業(yè)“五位一體”總布局的高度，把生態(tài)文明建設擺在各項工作的突出地位，強力推進我國的生態(tài)文明建設，打造綠水青山，建設美麗中國。

在此背景下，本工程以生態(tài)文明建設為指導思想，以“以人為本，人水和諧”為設計理念；以“安全、生態(tài)、水清、親水”為目標，通過采取生態(tài)工程措施、擴大綠地、營造水面，保護生物多樣性，恢復大自然的自我修復能力，實現(xiàn)太原汾河周邊區(qū)域的生態(tài)良性發(fā)展。

2.2 設計原則

防洪是河道治理的首要原則，通過移堤拓寬河道滿足太原100年一遇防洪標準。

在確保防洪安全的前提下，與當?shù)氐陌l(fā)展規(guī)劃相協(xié)調，與上下游、左右岸關系兼顧，保留或重建岸邊濕地、淺水域等天然水域，確保河流的傳統(tǒng)水利功能、生態(tài)功能、人文功能發(fā)揮最大的作用。

重點考慮河流的平面形態(tài)、縱向和橫向地貌特征、生態(tài)格局、動植物的自然棲息地及人工建筑物等，以便通過流速、流量、水深、水溫、水質、水文的周期變化及河床材料構成的異質性等因素造就多樣性的河流生境條件，形成豐富的河流生物群落。

保留并充分利用汾河流域生態(tài)環(huán)境治理修復與保護工程已實施完成的主槽，形成小洪水的行洪和沖砂通道，以減少蓄水池泥沙淤積。同時，最大限度地利用了堤路林工程，有效避免已完成投資的浪費。

2.3 工程總體布置

本工程位于太原市城區(qū)汾河河道上，范圍為：北起祥云橋，南至晉祠迎賓路下游2 km，全長約12 km。

河道橫斷面采用復式斷面，總寬度為430～450 m，由300～348 m寬的蓄水池及兩側二級平臺及堤防組成。

二級平臺每側寬35～65 m，東岸墻高3.3～7.5 m，西岸墻1.3～5.1 m，高出設計蓄水位0.8 m。兩側為防洪大堤，高0～3.1 m（自二級平臺算起）。蓄水主槽行洪標準為20年一遇，流量不小于2 000 m3/s，與前兩期工程標準基本一致；超過2 000 m3/s流量時，大堤滿足100年一遇防洪標準（流量為3 450 m3/s）。

結合南部新區(qū)總體布局及2019年青運會水上運動場地要求，在主槽內共設有1號和2號兩座壅水閘壩，分別布置在10號線橋下游300 m處和治理段末端的主槽內，形成2座蓄水池，蓄水位分別為775.7 m、772.0 m，池長分別為7.4 km和4.4 km。

兩座閘壩均由2跨液壓壩和一跨壅水閘組成，其中，壅水閘布置在中間已建的約100 m寬的主槽范圍內，閘壩上游側設工作橋，兼做蓄水池兩側人行交通橋。1號壅水閘壩的3跨寬度從東到西分別為108 m、88 m、102 m，2號閘壩分別為78 m、76 m、144 m。各閘壩管理房均布置于橡膠壩東側靠近堤腳處的二級平臺上。

3 主要技術問題

3.1 防洪

本段汾河為地上懸河，現(xiàn)狀防洪標準僅為20年一遇。隨著太原市城區(qū)南擴，本段汾河的防洪標準需要提高到100年一遇。故現(xiàn)狀河道寬度（約300～330 m）不能滿足行洪要求，需移堤擴河至總寬度430～450 m，即將西堤向西移120～150 m。

3.2 蓄水

水是城市的靈魂，通過攔壩蓄水，生態(tài)、景觀相結合，改善太原市南部新區(qū)的整體環(huán)境。本蓄水池布置的設計思路：在滿足河道防洪、蓄水、景觀和土方挖填平衡的前提下，通過永久抬高蓄水位來滿足及太原市水上運動比賽場地的要求。

水上運動場地宜布置在小店橋下游規(guī)劃的10號線橋之間，由此確定在10號線橋下游設1號壅水閘壩，可回水至二期工程末端，形成1號蓄水池，池長7.4 km，蓄水位775.7 m，水深1.9～6.7 m。治理段末端設2號壅水閘壩，形成2號蓄水池，池長4.4 km，蓄水位772.0 m，水深0.5～5.6 m[1]。

3.3 排污

本工程是二期工程的延續(xù)，東西兩岸也設有排污暗涵，主要是排泄排污和初期小流量雨水及支溝排沙。根據(jù)前兩期工程多年來的運行經驗，為避免增加支溝污水進入蓄水池的頻率，而影響蓄水的水質，本次將暗涵凈尺寸加大至4 m×3.5 m（寬×高），過流能力加大至20 m3/s。東西暗涵采用鋼筋混凝土結構，總長21 km。

4 設計的特點及創(chuàng)新

為突現(xiàn)園林韻味，營造具有北方特色、小橋流水式的環(huán)境氛圍，三期工程突出了以下四個特點。

4.1 合理解決行洪與親水、景觀、休閑的關系

北方河流的特點：洪水暴漲暴落，洪峰較大，由此造成兩岸大堤較高，且常年水量少，水位低，基本無景觀效果，且河道內土地資源不能充分利用。為妥善解決河道行洪安全與景觀休閑之間的矛盾，河道斷面采用復式斷面，由行洪主槽（蓄水池）及兩側景觀平臺組成，平時主槽內蓄水形成水面景觀，灘地綠化美化形成休閑景觀平臺，大洪水時河道全斷面均可參與行洪。

景觀休閑平臺根據(jù)高度不同不分為一級平臺和二級平臺兩級，分別滿足不同的防洪標準，主要目的是降低一級平臺高程，增加親水性。也就是，行洪主槽用來宣泄造床流量洪水（約1 200 m3/s流量）。較大流量洪水時一級平臺參與泄洪，最大行洪能力2 000 m3/s。超過2 000 m3/s流量時，二級平臺參與泄洪，大堤滿足100年一遇3 450 m3/s防洪標準。

4.2 合理解決蓄水與排沙的關系

蓄水方案有全槽蓄水和分槽蓄水兩種方案，經過汾河一期和二期工程多年來的運行證明，汾河三期工程采用清水渠蓄水、渾水渠排沙的分槽蓄水方案較為合理，可減少泥沙淤積和洪水侵襲的機率，有利用于保持水質的穩(wěn)定。

4.3 凸顯生態(tài)水利特點

汾河太原段兩岸為人口集居地可利用的空間較小，且形態(tài)基本固定，調整難度較大，但又對防洪安全和景觀功能要求較高。此河流宜遵循河道現(xiàn)有的形態(tài)布局，重點放在河道內部的微地形改造、護岸改造、水質凈化及生態(tài)綠化，盡可能在有限的空間內滿足各種需要，既能充分體現(xiàn)河道安全、休閑和親水的功能，又能改善生物棲息地環(huán)境?？紤]這些因素，汾河三期在生態(tài)治理中通常采用復式的梯形斷面。

梯形斷面結構簡單，在滿足泄洪要求的基礎上由于坡度較緩，還有利于兩棲動物的生存繁衍，有利于保護河道的生態(tài)多樣性，同時也為當?shù)鼐用裨谟邢薜纳羁臻g中創(chuàng)造了散步休閑的好去處，滿足了人們的親水需求。復式的梯形斷面由行洪蓄水主槽和用于景觀綠化的濱水空間組成，濱水空間參與泄洪，滿足100年一遇防洪要求。河岸下部主槽較陡注重防洪，上部濱水空間設置道路、種花植樹，滿足20年一遇防洪標準和生態(tài)及景觀要求。沿水域岸線坡面進行生態(tài)綠化，且每100-200 m可設置人行臺階，便于直接接觸水，既滿足了人們的親水要求。同時樹木的種植還可以起到堅固堤防、保持穩(wěn)定的作用，使安全、景觀及生態(tài)融為一體。

4.4 生態(tài)材料的運用，引領生態(tài)治河新理念

在本項目設計中，貫穿了應用生態(tài)材料的理念，防護材料采用柔性的格網石籠，抗沖生物毯、生態(tài)水工磚。格網石籠[2]是《水利部2007年度水利先進實用技術推廣指導目錄》推廣的生態(tài)材料，在本項目的大規(guī)模實踐，體現(xiàn)了生態(tài)治河的新理念。

5 結語

本工程通過移堤、蓄水、灘地和岸邊淺水域綠化美化等生態(tài)措施，旨在恢復河道的自我修復能力，使太原城區(qū)內汾河脆弱的生態(tài)環(huán)境得到根本性好轉。汾河三期工程建成后，蓄水面積達到440萬m2，蓄水量1 450萬m3，綠化面積150萬m2，大大改善了城區(qū)的人居環(huán)境，具有良好的社會效益。本工程的設計與實施為在大城市實行生態(tài)蓄水治河提供了寶貴的經驗，具有推廣意義。