南水北调对城市防洪的影响处理方案
2015-08-21李维东苏卫涛李延峰
□ 李维东 □ 苏卫涛 □ 李延峰
（1河南省水利勘测设计研究有限公司；2河南省防汛抗旱指挥部办公室）
1 项目背景
南水北调中线工程是一项跨流域、跨省市的特大型水利工程，是优化我国水资源配置的战略性基础设施。其输水总干渠起自丹江口水库的陶岔渠首，经河南省的南阳、平顶山、许昌、郑州、焦作、新乡、鹤壁、安阳及河北省的邯郸、邢台、石家庄，终至北京市颐和园的团城湖，全长1274km。焦作城区段作为南水北调唯一从中心城区穿越的地段，并且总干渠在焦作城区段为高填方渠道，建成后在城区形成一道堤坝，造成南水北调总干渠左侧的排水由坡面流变为了集中出流，同时也切断了中心城区的排水系统。每逢汛期，洪水受总干渠阻挡，发生横向串流，造成内涝现象的发生，不仅严重威胁着城区群众生命财产安全和总干渠安全，同时还会对南水北调中线工程的水质造成威胁。
2 工程概况
为解除南水北调总干渠的建设对焦作市中心城区防洪安全造成的隐患，计划在南水北调总干渠北侧绿化带内新建截洪沟，以承接城区坡面排水和市政雨水管道来水，解决城区排水系统出路受阻问题；同时整治城区内与南水北调总干渠交叉的5条河道自西向东分别为白马门河、普济河、群英河、翁涧河、李河，以满足城市防洪规划要求，解决交叉断面以下河道排水能力不足的问题。
3 影响处理方案
3.1 防洪标准
根据《焦作市城区防洪规划报告》，焦作市城区5条河流防洪标准为50年一遇，新建的截洪沟按城市排涝10年一遇标准。
3.2 处理范围
根据焦作城区段总干渠防洪影响评价和现状河道过流能力分析及存在问题，按照《焦作市城区防洪规划报告》确定治理范围。
白马门河处理范围为从总干渠上游约200m至大沙河；普济河、闫河、翁涧河、李河均为从总干渠上游约200m至新河。普济河防洪规划为入大沙河，从新河至大沙河段暂不列入本次处理范围。
总干渠左岸截洪沟处理范围为从白马门河右岸至李河左岸。
焦作市城市防洪工程等别为Ⅱ等，城市防洪工程设计标准为50年一遇；本次规划治理的5条河道白马门河、普济河、群英河、翁涧河、李河，堤防等永久性主要防洪建筑物级别为2级，护岸等次要防洪建筑物级别为3级，临时性建筑物级别为4级；焦作市城区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g。
3.3 处理措施
3.3.1 河道
3.3.1.1 河线布置
原则上遵循《焦作市城区防洪规划报告》中确定的河线走势，局部河段根据最新地形、地物和城市建设情况适当调整。据此确定治理河长为:白马门河3.90km，普济河2.90km，群英河3.09km，翁涧河3.13km，李河2.88km。
3.3.1.2 纵断面确定
治理河道范围内河线布置基本与原防洪规划一致，在河道与南水北调总干渠交叉位置及下游入河口位置河底高程已确定的情况下，根据河道治理长度较短、纵穿城区的特点，为创造沿线良好的水流条件，营造优美城市景观，河道纵坡采用一个坡度，不设变坡点。据此确定治理河道纵坡分别为:白马门河1/593，普济河 1/304，群英河 1/273，翁涧河 1/361，李河 1/427。
3.3.1.3 横断面形式
经比选分析，河道断面采用上缓下陡复式断面，主槽基本满足防洪设计水位不出槽，采用12°倾角（坡比1:0.21）的近矩形断面，自嵌式生态挡墙护岸，两侧堤防原则上仅需满足超高要求，堤防内外边坡坡比均为1:2.50，堤防与主槽之间设人行马道。治理河道主要断面要素见表1。
表1 河道主要断面要素表
3.3.2 堤防
治理范围内河道防洪设计水位不出主槽，防洪设计水位以上两侧筑堤以满足相关规范超高要求；对部分拆迁难度较大河道治理段，采用直立式防洪墙代替堤防；另外部分河段紧邻道路，在满足防洪超高要求的前提下综合考虑以路代堤。
3.3.2.1 堤防顶高程
根据防洪设计水位推求成果，确定堤顶超高见表2。堤顶高程为防洪设计水位加相应堤顶超高。
表2 堤顶超高成果表
3.3.2.2 堤防断面
治理范围内5条河道堤防均为新筑土堤，堤防高度一般为1～2m，堤顶宽6m，采用单式梯形断面，堤防内、外边坡均取1:2.50。
治理范围内局部河段采用防洪墙代替堤防以节约空间，防洪墙形式在保障墙顶高程和安全稳定的前提下，可根据甲方要求结合城市景观规划统一设计。防洪墙采用浆砌石结构，墙顶宽0.50m。
3.3.3 河道护砌
河道治理范围内护岸统一采用自嵌式挡墙形式，挡墙砌块采用C30干硬性混凝土添加纤维和耐磨颗粒在高频震动下快速成型，具有良好的抗冲耐磨性能。
基础和压顶均采用C25混凝土现浇，断面尺寸分别为0.50m×0.30m（宽×厚）、1.50m×0.50m（宽×厚）。
墙后排水层采用级配碎石，层厚0.40m。
自嵌式挡墙基础埋深1.50m，设浆砌石护脚，护脚顶面向河道中心方向延伸长度为2m，底部延伸长度3.50m，护脚斜面坡比1:1，护脚前端埋深2m。
3.3.4 截洪沟
3.3.4.1 河线布置
根据方案比较结果拟将截洪沟设置在站南路人行道南侧，距南水北调干渠中心线约100～140m。由于瓮涧河以东段近期道路规划设计无站南路，为在保证总干渠安全和绿化带景观效果的基础上控制工程投资规模，拟将该段截洪沟设在绿化带北边缘内。
3.3.4.2 断面形式
截洪沟横断面型式以梯形断面明渠为主，局部结合景观要求采用圆管。明渠衬砌采用C20混凝土结构，厚10cm，下设沙石垫层，厚30cm；圆管采用钢筋混凝土结构承插管，下设C15垫层，厚10cm。管道段每隔40m，设检查井一处。
3.3.4.3 道路方案
截洪沟与现有及规划道路交叉时，截洪沟为圆管型式的沟段，在保证道路安全及截洪沟自身运行安全的情况下，仍采用圆管型式穿越道路；截洪沟为明渠型式的沟段，采用涵洞穿越交叉道路。拟修建过路涵4座，分别位于人民路、政一街、山阳路及中原路。
4 结论
通过工程的修建，可消除防洪标准下的南水北调中线干线的建设对焦作市城区防洪的影响。一旦遭遇焦作市城区河道发生超标准洪水，河道内仍是主要的行洪通道，同时南水北调中线干线左岸会形成一定范围的壅水，影响范围和壅水时间有限。
焦作市南水北调防洪影响处理工程的实施，对保证总干渠的正常运行，减免或减轻总干渠修建给当地造成的不利影响，消除防洪安全隐患有重要意义，使区域内的村庄、耕地和公共设施的安全得到有效保障。
[1]梁春娣.城市防洪规划中几个问题的探讨[J].科技情报开发与经济,2009（04）.
[2]李志强,魏智敏,卢双宝.南水北调沿线城市水环境建设的初步探讨[A].2004北京城市水利建设与发展国际学术研讨会论文集,2004.
