新疆金溝河生態(tài)防洪工程布置方案比選分析

賀佩君

(塔城地區(qū)白楊河引水工程建設(shè)管理局，新疆 塔城 834700)

隨著經(jīng)濟的繁榮和發(fā)展，人類文明的進步，為進一步提高城市品位，改善居民生活環(huán)境，抓住國家重視建設(shè)城市防洪堤，治理中小河堤防建設(shè)這一歷史機遇，迅速掀起開發(fā)濱水地區(qū)的熱潮[1]。

1 工程概況

新疆沙灣縣金溝河城鎮(zhèn)段生態(tài)防洪工程是一項以城市防洪為主，兼顧景觀生態(tài)需求的綜合性水利工程。工程內(nèi)容主要為：在保障行洪通道的暢通和保障河道正常行洪能力根本任務(wù)下，結(jié)合景觀需求，對金溝河城區(qū)段7.921 km長河道進行綜合治理，確保城市防洪安全，使該段河道的防洪標準提高到30 a一遇，包括新建壅水建筑物工程，依據(jù)景觀設(shè)計要求，初步解決景觀水面的美觀性及連貫性需求；新建起端首部控制工程，初步解決汛期進入景觀水體區(qū)河水的泥沙問題及洪水期控制過洪流量。本文對沙灣縣金溝河城鎮(zhèn)段生態(tài)防洪工程布置方案進行比選分析，探索適合的工程布置方案，為該區(qū)域其他生態(tài)防洪工程建設(shè)提供依據(jù)。

根據(jù)《防洪標準》[2]GB 50201—2014、《水利水電工程等級劃分及洪水標準》[3]SL 252—2017、《堤防工程設(shè)計規(guī)范》[4]GB 50286—2013、《新疆維吾爾自治區(qū)金溝河流域規(guī)劃》[5]報告中的河道防洪規(guī)劃內(nèi)容，確定本工程規(guī)模為小(1)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，臨時性建筑物為5級，防洪標準為30 a一遇，洪峰流量為312 m3/s。

2 工程布置方案比選

金溝河項目區(qū)段特點：洪水期在6～8月份且含沙量大；河道屬于季節(jié)性河流，只有在洪水期河道內(nèi)有徑流，其余月份干涸；河道天然縱坡大1%～5%；沿線主要為砂礫石地層，屬中強透水性地質(zhì)。依據(jù)水文、地質(zhì)資料，結(jié)合景觀設(shè)計形成連續(xù)水面要求，從運行管理、外觀效果和工程投資等方面綜合考慮進行方案比選。

2.1 方案一

調(diào)整河道縱坡布置壅水建筑物方案。根據(jù)穩(wěn)定河床及結(jié)合景觀水面分析確定堤防控制行洪底度80 m，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0.40%～0.83%，沿線需布置15座壅水閘壩。在非汛期壅水壩攔河蓄水，并對行洪通道河底及兩岸進行防滲、防沖工程措施，形成寬80～100 m，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，底寬20 m，汛期根據(jù)洪峰流量大小選擇沖砂兼顧泄洪通道泄洪或整個行洪通道泄洪。且沿線壅水閘壩塌落運行，不影響河道行洪安全。

2.2 方案二

不調(diào)整河道縱坡布置壅水建筑物方案。兩側(cè)堤防控制行洪通道底寬80 m，非汛期滿足主河道形成連續(xù)景觀水面的要求，按天然縱坡需布置30座壅水閘壩。在非汛期壅水壩攔河蓄水，并對行洪通道河底及兩岸進行防滲、防沖處理，形成寬80～100 m，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。為降低河道內(nèi)泥沙淤積問題，上游進口設(shè)攔砂壩，將大部分推移質(zhì)攔蓄在上游。汛期沿線壅水閘壩塌壩運行，不影響河道行洪安全。

2.3 方案比選

根據(jù)上述擬定的方案，從運行管理、外觀效果和工程投資等方面比選見表1。

表1 工程方案比選對照表

依據(jù)上表分析，兩方案均可滿足城市防洪和水面景觀要求，方案二投資明顯低于方案一，但從泄洪方式、外觀效果和運行管理方面方案一均優(yōu)于方案二。考慮工程結(jié)合生態(tài)防洪，首要解決的是安全泄洪和泥沙淤積問題，雖方案二一次投入小但后期運行管理費用高，對天山北坡一帶河道景觀工程考察，從建成后的運行效果分析方案一均優(yōu)于方案二。通過以上兩個方案的對比，確定方案一為推薦方案。

3 工程防滲材料比選

根據(jù)堤防設(shè)計及景觀規(guī)劃的方案要求，本工程防滲材料采用復(fù)合土工膜和膨潤土防水毯進行比選。方案一采用復(fù)合土工膜防滲。方案二采用膨潤土防水毯防滲。具體必選內(nèi)容見表2。

表2 防滲材料比選表

通過方案比選，復(fù)合土工膜采用兩布一膜，寬幅6 m，抗拉、抗撕裂、頂破等物理力學(xué)性能指標高，產(chǎn)品具有強度高，延伸性能較好，變形模量大，耐酸堿、抗腐蝕，耐老化，防滲性能好等特點。膨潤土防水毯[6]，是將鈉基膨潤土鎖在兩層土工合成材料中間，起保護和加固的作用，使GCL具有一定的整體抗剪強度。相比復(fù)合土工膜，其抗拉、抗撕裂、頂破等物理力學(xué)性能指標低。其投資是復(fù)合土工膜投資的1.5倍。通過方案比選，方案一防滲效果、施工技術(shù)、工程投資等具有優(yōu)勢，綜合對比兩種防滲材料，推薦采用方案一復(fù)合土工膜防滲材料。

4 結(jié) 論

通過對工程布置方案進行比選，方案一(調(diào)整河道縱坡布置壅水建筑物)在泄洪方式、外觀效果運行、運行清淤及工程投資等方面具有明顯優(yōu)勢，選擇調(diào)整河道縱坡布置壅水建筑物方案作為工程布置方案。與膨潤土防水毯相比，復(fù)合土工膜抗拉、抗撕裂、頂破等物理力學(xué)性能指標更高，耐酸堿、抗腐蝕，耐老化，防滲性能更好。且在防滲效果、施工技術(shù)、工程投資等具有明顯優(yōu)勢，故本次防滲材料選擇復(fù)合土工膜。