汾河稷山城区段生态修复工程方案设计探讨

2016-07-19王新宇

陕西水利 2016年1期

关键词：稷山生态修复汾河

王新宇

（山西省水利水电勘测设计研究院　山西　太原　030024）

汾河稷山城区段生态修复工程方案设计探讨

王新宇

（山西省水利水电勘测设计研究院山西太原030024）

摘要文章介绍了汾河稷山城区段生态修复工程的工程背景、工程任务和目标，对主槽疏浚方案、生态护岸设计、蓄水建筑物型式选择等方面进行探讨。通过生态修复工程，不仅可以满足水系重建、植被恢复、水源涵养的要求，还可提高城市人居环境质量，增强城市可持续发展能力，达到水生态文明建设的最终目标。

关键词汾河；稷山；生态修复；生态护岸；蓄水

为响应党的十八大提出建设生态文明的宏伟目标，山西省委、省政府推进“汾河流域生态修复工程”,力争通过10到15年努力，使山西“母亲河”汾河流域的生态，重现碧波荡漾、鱼鸟翱翔的大河风光。在此历史机遇的背景下，本工程作为汾河流域生态修复工程的先行先试，是山西省实施兴水战略的重要基础。

1　工程概况

稷山县位于山西省西南部，运城市北端。东西宽25km，南北长47.5km，国土面积686平方公里，耕地58万亩，人口35万余人。稷山历史悠久，是中华民族的发祥地之一。境内有全国最大祭祀后稷的庙宇——稷王庙和稷王山、稷王塔等。

汾河发源于宁武县东寨镇管涔山脉楼子山下水母洞，流经忻州市、太原市、晋中市、吕梁市、临汾市、运城市6个地市、34个县市，在万荣县庙前村附近汇入黄河，干流全长716km。汾河在稷山县稷峰镇武城村入境，从蔡村乡的底史村出境，进入河津境内，县境内流程41.6km。

本段汾河生态修复工程治理范围：东起稷山县城的运稷一级路汾河大桥上游约400m，西至台运线汾河桥下游约650m，全长约5.5km。

2　工程任务和目标

任务：在不影响河道原有功能、保障防洪安全的前提下，疏浚拓宽主槽，在河道主槽内建闸蓄水，拦截地表水，涵养地下水，同时形成景观水面，为城市绿化、美化、亮化构筑平台。

目标：通过汾河生态修复工程，不仅可以满足水系重建、植被恢复、水源涵养的要求，还可提高城市人居环境质量，增强城市可持续发展能力，达到水生态文明建设的最终目标。

3　防洪标准和建筑物级别

根据《防洪标准》（GB50201—94），治理段河道的防洪标准为20年一遇洪水，洪峰流量1750m3/s。两岸堤防级别为4级。本工程共设两座蓄水池，总蓄水量为119万m3，按蓄水量划分，蓄水工程为Ⅳ等工程，相应壅水闸坝按4级建筑物设计，抗震设防烈度为7°。

4　设计方案

4.1工程总体布置

治理段河道采用复式断面，总宽度为400m～700m，由中间的蓄水区（行洪主槽）和两侧的河滩湿地组成。蓄水区采用分槽蓄水方案，即在现状主槽南岸河滩上新开挖疏浚一条行洪槽。蓄水槽布置在河道北岸（城区侧），宽100m～310m；行洪槽布置在河道南岸，宽80m；中隔堤顶宽9m～135m。

为了改善稷山县城的水生态环境，结合治理范围和河道纵坡等地形条件，在蓄水槽、行洪槽上游处各布设一道壅水闸坝，在蓄水槽下游处布设一道壅水闸坝。河道内3座壅水闸坝联合立坝可形成上下两座蓄水池，总蓄水面积约68.1万m2。

中国梦与社会主义核心价值观的辩证统一性 … ………………………………………… 马健永，费聿辉（4．37）

蓄水槽和行洪槽上游壅水闸坝除具有蓄水补渗的功能外，尚具有联合调度满足其下游蓄水区行洪、排沙、蓄清、补换水的功能。当需要排泄小流量洪水、排沙或上游水质不好的来水时，行洪槽壅水闸低坝或塌坝运行，可减轻对蓄水槽的侵扰，增加其正常蓄水时间；当蓄水槽需要补水蓄清或换水时，蓄水槽上游壅水闸低坝运行，可保证其蓄水水量和水质。蓄水槽平时蓄水，汛期小洪水时先行启用行洪槽泄洪、排沙；大洪水时，整个主槽甚至两侧滩地共同参与行洪。

4.2河槽疏浚方案

蓄水区采用分槽蓄水方案，为利于协调蓄水与排沙的矛盾以及上、下游河道水流的平顺连接，行洪槽的设计河底高程比蓄水槽低1.2m，与现状深泓槽底高程基本一致。蓄水槽断面为复式断面，左岸为下部直墙、上部斜坡的断面型式，右岸为斜坡，斜坡坡度均为1∶3。行洪槽断面为梯形断面，左右岸边坡均为1∶2。开挖疏浚土方用于两岸滩地整理及回填堤外古河槽低洼地等，合理地进行土方平衡。

4.3主槽护岸设计

护岸结构的设计应以人水和谐，生态自然、营造驳岸生物多样性为目标，形成水—土—生物间的良性循环，构建优美城市景观，保证河流生态系统健康发展。结合本工程的特点，根据实际地形、河道水流流速、水深和水位的变化等情况，在不同地段采用不同的生态护岸型式，以达到满足生态性、亲水性、景观性的要求。

1）行洪槽的主要功能为排沙泄洪，常遇洪水或泥沙大部分由行洪槽排泄，且水流集中，考虑到小洪水对岸坡的冲刷及淘蚀，为保证河岸的稳定安全，行洪槽左右护岸采用生态格网石笼斜坡护岸型式，边坡为1∶2，左右护岸共长9.6km。

2）蓄水槽的主要功能为蓄水美化，大洪水时联合泄洪。蓄水槽左岸边坡为下部直墙、上部斜坡的断面型式。下部直墙采用格网石笼挡墙结构；上部斜坡面受水力冲刷机率相对较小，同时也是沿河景观的重要组成部分，因此该斜坡上采用格网石笼和生态袋结合的防护形式。处于弯道段的左岸边坡，考虑洪水弯道冲刷的影响，采用干砌石护岸型式，基础为打木桩加干滩抛石固定。

蓄水槽右岸为重要的亲水区域，宜采用形式多样的护岸结构，增加生态和园林氛围。蓄水槽右岸进口、出口段、水流斜冲段护岸采用干砌石护岸型式，边坡为1∶3，基础为打木桩加干滩抛石固定。局部弯道段考虑冲刷和后期修建景观亲水平台的要求，护岸采用浆砌石重力式岸墙型式。在景观节点较多、游人较多的地段，护岸采用生态格网石笼斜坡护岸型式，边坡为1∶3。

表1　壅水闸坝型式比较表

表2　壅水闸坝特性表

蓄水槽左右护岸共长9.55km，其中干砌石护岸长2.76km，生态格网石笼护岸长1.9km，浆砌石重力式岸墙护岸长0.79km，复式断面护岸长4.1km。

4.4壅水闸坝设计

4.4.1坝型的选择

根据总体布置要求，在蓄水区上下游共布设3道壅水闸坝，既应满足日常立坝蓄水，使其成为城市水景观，并为两岸景观的布置搭建亲水平台；又能满足汛期倒伏行洪，保证河道的行洪安全。国内常用的几种壅水闸坝有：橡胶坝、液压坝、钢坝闸。结合该地段的地质条件、坝型结构的经济、安全、运行管理以及规划景观要求，对上述三种坝型进行综合比较见表1。

通过以上三种坝型的比较可以看出，钢坝闸及液压坝除投资较大外，无论从外形景观效果、使用寿命、防洪影响，还是从技术含量、利于景观多样性等方面，都占有较大优势。本工程需利用拦蓄汛期洪水进行涵养水源、补充地下水，防洪压力较大，且稷山县位于汾河中下游地区，淤积问题十分严重。钢坝闸虽然门体外形美观，景观效果好，但不能彻底解决闸底淤积的问题。而液压坝基本不受淤积影响，在冲沙性能上有其独特之处。经综合考虑，本工程采用壅水闸坝组合方案，即蓄水槽下游壅水闸坝选用外形较好的钢坝闸，蓄水槽及行洪槽上游壅水闸坝选用利于冲沙的液压坝。

4.4.2壅水闸坝位置的确定

为使汾河稷山城区段形成连续水面，考虑到两座跨汾河大桥上的景观视觉效果，结合河道纵坡及河底高程，确定蓄水槽、行洪槽上游壅水闸坝均设在运稷一级路汾河大桥下游190m处，回水长度8.9km，治理范围内蓄水面积12.5万m2，蓄水量30 万m3。蓄水槽下游壅水闸坝设在台运线汾河桥下游290m处，回水至上游壅水闸坝后，回水长度4.4km，蓄水面积55.6万m2，蓄水量89万m3。壅水闸坝特性见表2。