石川河閻良段河道蓄水方案淺析

高 倩，雒望余

（西安市水利規(guī)劃勘測設(shè)計院 陜西 西安 710054）

1 石川河概述

石川河閻良區(qū)境內(nèi)河長19.6 km，區(qū)域內(nèi)河道走勢較為平順，但寬度變化較大。河槽無防護(hù)設(shè)施，河道兩岸均有高岸坎，岸坎高度在8.5 m～15 m 之間。2015 年前閻良區(qū)石川河段均無堤防及護(hù)岸工程，河流防洪體系不完善。尤其是閻良富平交界段，該段河道在灘地及主槽附近均堆棄有大量建筑垃圾，對河道生態(tài)環(huán)境具有不良影響。

1.1 來水情況

由于石川河流域在二十世紀(jì)六七十年代修建了多座水庫，其中包括桃曲坡水庫、玉皇閣水庫、黑松林水庫及二龍口水庫等。水庫壩址以上流域的徑流已經(jīng)攔蓄開發(fā)利用，而石川河流域下游為平原區(qū)，產(chǎn)流量很小。近幾年來，石川河閻良段上游來水量普遍偏小，部分河段在枯水期已斷流。

本次工程設(shè)計供水水源方案采用涇惠渠來水。涇惠渠供水對象主要為農(nóng)業(yè)灌溉、兼顧高陵縣渭北工業(yè)園區(qū)、深陜（富平）新興產(chǎn)業(yè)示范園。根據(jù)涇惠渠1982 年～2011 年水文資料分析，涇惠渠來水能夠在滿足灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉、渭北工業(yè)園區(qū)以及新興產(chǎn)業(yè)示范園區(qū)用水需求的同時，保證本工程生態(tài)用水需求。

涇河張家山水庫是涇惠渠的引水樞紐，陜西省水文局于2012 年8 月6 日和10 月10 日對涇河張家山段的水質(zhì)按生活飲用水水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測，除菌類指標(biāo)外，其余指標(biāo)均在生活飲用水規(guī)定指標(biāo)限定值內(nèi)。由監(jiān)測結(jié)果可知，現(xiàn)狀涇惠渠水質(zhì)良好滿足石川河生態(tài)用水要求。

1.2 地質(zhì)情況

石川河地基土巖性以卵石、粉土、粉質(zhì)黏土及黃土、古土壤為主。地貌單元為石川河河漫灘及河流一級階地。

①層為人工填土層：主要由素填土和雜填土組成，夾雜建筑垃圾、生活垃圾。②層為卵石層：主要為花崗巖，少量變質(zhì)巖碎屑。③層為粉質(zhì)黏土層：深灰色～褐黃色，土質(zhì)不均，含少量礫石。④層為卵石層：卵石成分以花崗巖為主、少量變質(zhì)巖碎屑。

②層卵石的不均勻系數(shù)為8.680～141.70，卵石分選性差，級配較好。④層卵石的不均勻系數(shù)為11.43～106.40，卵石分選性差，級配較好。場地②層卵石、④層卵石均可能產(chǎn)生級配連續(xù)管涌型破壞，存在滲流穩(wěn)定性問題。

2 河道建設(shè)必要性

為了改善原有的河道面貌，需要對石川河閻良段進(jìn)行河道治理工程。石川河閻良區(qū)段河道的發(fā)展理念是：通過防洪工程與景觀工程的有機(jī)結(jié)合，建設(shè)石川河綠色生態(tài)人文長廊，打造石川河流域景觀體系。改善項目區(qū)的生態(tài)條件，美化環(huán)境，給城鄉(xiāng)居民提供一個休閑度假的好去處。如果僅采用傳統(tǒng)的、單一的防洪工程設(shè)計，雖然可以在工程投資、建設(shè)周期、設(shè)計復(fù)雜程度等方面產(chǎn)生有利影響，但是建成后的石川河功能單一、景觀匱乏，已經(jīng)不能與新時期的水利工程要求相匹配。

本次設(shè)計考慮綜合施策：通過河道清淤、灘地清障等工程，修復(fù)河道行洪斷面，保證洪水下泄；通過堤防建設(shè)工程，減少洪水對兩岸高坎的沖刷破壞，同時提高河床兩岸灘地的使用率；通過建設(shè)攔水壩工程，攔蓄河水、營造水面，為創(chuàng)建石川河生態(tài)景觀帶提供基本條件。綜合提高石川河防洪能力，保障區(qū)域防洪安全和糧食安全，兼顧河流生態(tài)環(huán)境。其中的設(shè)計難點就是河道蓄水方案的確定。

3 同類工程參考

永定河是貫穿京津冀晉蒙的重要水源涵養(yǎng)區(qū)、生態(tài)屏障和生態(tài)廊道，也是京津冀協(xié)同發(fā)展的生態(tài)大動脈。上世紀(jì)60 年代以來，永定河流域生態(tài)系統(tǒng)退化、水資源過度開發(fā)、河道干涸斷流、水質(zhì)污染等問題突出。北京市組織開展了永定河流域綜合治理工程，致力于建設(shè)一條“流到的河、綠色的河、清潔的河、安全的河”。

在眾多的建設(shè)內(nèi)容中，增加生態(tài)水面也是其中之一。同時，永定河也存在地下水位低、河床嚴(yán)重滲漏的情況。但是，由于永定河上游來水不足，生態(tài)用水主要為再生水和雨洪水，設(shè)計時還需考慮再生水對地下水的不良影響。設(shè)計方案偏向選擇防水毯或土工膜，最大限度的隔斷地表水和地下水的連接。為了保證建成的防滲體，能夠在較長的時間內(nèi)起到較好的減滲作用，永定河在蓄水區(qū)的防滲體上層設(shè)有格賓保護(hù)層。利用格賓護(hù)墊鋪設(shè)成方形網(wǎng)格，中間用砂礫石填充。

4 河道蓄水方案

河道蓄水不僅是營造水面，取得良好的景觀效果，推進(jìn)周邊經(jīng)濟(jì)環(huán)境發(fā)展的手段。它的建設(shè)更是一種生態(tài)行為，通過積蓄水面，改善石川河水環(huán)境，恢復(fù)周邊生態(tài)，同時，水體的蒸發(fā)可以緩解城市熱島效應(yīng)，改善周圍小氣候，對生態(tài)和環(huán)境起到改善和推動的作用。由于石川河閻良區(qū)段，河床受到非法采砂的破壞，部分河床砂卵石層裸露。加之最近幾年，石川河上游來水較少，地下水位較低，直接建壩蓄水，必然產(chǎn)生與永定河一樣的滲漏問題。因此，設(shè)計時也需要考慮在蓄水區(qū)底部增加防滲措施。

4.1 設(shè)計方案

綜合考慮后，本次湖區(qū)防滲利用周邊黏土，設(shè)置黏土防滲層，厚1.0 m。通過分層碾壓，使其壓實度不小于0.94，形成柔性防滲體，防滲層滲透系數(shù)小于1.0×10-6cm/s。但是，黏土抗沖刷能力弱，一旦上游來洪，河道來水流速增大，單一的黏土鋪蓋無法抵御洪水沖刷。因此，在黏土上層需設(shè)置格賓防護(hù)層。格賓防護(hù)層采用賓格護(hù)墊鋪設(shè)成方形網(wǎng)格，中間用干砌石填充，格賓防護(hù)層與河底之間，設(shè)有土工布和粗砂墊層，減少水土流失。通過這種聯(lián)合防滲體系，確保了工程建設(shè)使用的長久性。

4.2 方案比較

目前常用的湖底防滲措施有防滲膜、防滲毯及黏土鋪蓋等幾種形式，其中防水膜、防滲毯在截斷滲漏的同時，也截斷了地表水和地下水的交換。而黏土鋪蓋不僅簡單易行，在大幅度降低滲漏的同時，吸附水體中的無機(jī)物，避免湖泊的富氧化，允許滲漏，對兩岸環(huán)境影響較小。而且對湖區(qū)環(huán)境的影響也相比其他方式較低。對防滲膜、高壓旋噴防滲墻防滲及黏土鋪蓋防滲從投資、施工要求、工藝、防滲效果、工程維護(hù)、環(huán)境影響六個方面進(jìn)行比較，見表1。

表1 防滲措施比較

通過上述比較，可以看出黏土鋪蓋方案（含設(shè)格賓防護(hù)層），技術(shù)方案簡便可行，投資造價適中，生態(tài)效果好。

4.3 實施效果

如今，該項目已經(jīng)建設(shè)完成。依據(jù)目前工程建設(shè)運行情況觀察，現(xiàn)有設(shè)計方案可以很好地滿足最初設(shè)計思想。河道蓄水情況較好，滲漏量較小，河道內(nèi)水體生態(tài)系統(tǒng)良好，各種植物、動物已經(jīng)具備一定規(guī)模，確實達(dá)到了生態(tài)治理、蓄水防滲的多重要求。但是，投資較大也是本工程設(shè)計中存在的不足之處。一方面，由于石川河河床破壞較為嚴(yán)重，河道對黏土鋪蓋防滲層有極大的依賴性，但是對于其他較小的河道或者河床條件相對較好的河道，可以適當(dāng)減少防滲層厚度或者在現(xiàn)狀河床基礎(chǔ)上局部增加黏土層；另一方面，格賓護(hù)墊內(nèi)的填充石料和格賓網(wǎng)格內(nèi)的填充石料，可以考慮采用當(dāng)?shù)馗鼮槿菀撰@得的、成本更為低廉當(dāng)?shù)夭牧?，對于本工程可以考慮河道內(nèi)存在的砂礫石或建筑垃圾，在經(jīng)過篩選后，選取符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)填充材料。既可以降低石料的使用量，同時減少區(qū)域內(nèi)砂礫石或建筑垃圾的清運，這樣將減少一部分工程建設(shè)投資費用。

5 結(jié)語

本次河道建設(shè)可以說是景觀建設(shè)工程，但是筆者認(rèn)為更多的是河道恢復(fù)過程。通過黏土防滲層恢復(fù)原有河道淤泥減滲層，通過格賓網(wǎng)格的鋪設(shè)恢復(fù)河底卵石保護(hù)層，通過動植物的投放恢復(fù)原有生態(tài)系統(tǒng)?？傮w來說，本工程的建設(shè)是科學(xué)、合理的，可供相關(guān)設(shè)計人員參考。