夏县白沙河城区段生态环境修复工程设计

刘志奇

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

白沙河治理段河道位于夏县城区，范围为白沙河水库下游至临夏线拟建白沙河桥下游，河道治理长度为5.15 km，其中白沙河治理长度为4.85 km，赤峪河治理长度为0.3 km。白沙河水库至西大桥段现状可满足河道防洪要求，除局部需调整外，大部分堤防控制线保持原状不变；西大桥下游至拟建桥段河道向左岸拓宽，并新建左岸堤防，新建及加高堤防长度为1.8 km。对白沙河蓄水回水影响范围内的赤峪河进行防护，防护长度为300 m。

根据夏县城市规模、等级和《防洪标准》（GB 50201-2014），并结合城市发展及两侧企业防洪要求，确定工程设计防洪标准为30 a一遇。根据《堤防工程设计规范》（GB 50286-2013）确定堤防等级为3级。工程蓄水面积为19.79万m2，蓄水量为28.77万m3，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2017）确定壅水建筑物等级为Ⅴ等5级。

2 蓄水工程设计

2.1 设计理念

以“生态治理，人水和谐”为设计理念，本着“水安全、水生态、水环境”三位一体对河道进行治理。通过项目的实施，实现治理段河道的“安全、生态、活水、净水、亲水”的目标，建设成集防洪、蓄水、生态、人文为一体的城市生态景观水系。以完善城市功能、提升城市品位，为游人提供良好的生态休闲场所。

2.2 设计原则

防洪优先的原则。以河道为主线的水系治理工程，首先以城市防洪安全为主，在河道达到设计防洪标准的前提下，对河道进行蓄水绿化及生态建设。

保留及利用现状的原则。河道现状已有部分景观，如岸坡绿化、园路、观景平台等，综合比较考虑投资、景观效果等的前提下部分保留。设计中的绿地水面高程等都与保留下的现有建筑物位置、高程结合，使保留景观与新建景观工程达到无缝连接。

挖填平衡、节约投资的原则。本工程在河道现状滩地进行主槽开挖，形成水面。对两岸滩地进行回填，形成河道绿化带。本工程有上游缺少土方，下游土方较多的特点。在确定河道岸边高程时，综合考虑河道土方开挖与回填的平衡，使工程不弃土也不外运土方，控制工程投资。

亲水原则。结合河道蓄水、行洪、景观等功能，注重蓄水主槽岸线及水边际线景观的丰富性。根据城市布局，设坝蓄水，形成水面景观，为满足人们亲水近水要求，根据现状河道宽度、水面高程等条件设置亲水步道、亲水平台、亲水沙滩等设施。

景观与生态、蓄水与湿地相结合的原则。河道的生态治理，体现的是人与自然和谐共处的理念。就本工程而言，在合理利用河道内有限的空间的条件下，尽可能保留河道的自然特性，主要有设置大水面与小溪流、深水与浅滩，以及利于水陆交换的岸坡形式，设置独立的生态空间等措施。

河道内土地资源分级利用的原则。河道设置多级复式断面，除蓄水主槽外，其余均为绿化带。规划河道两岸生态绿地，根据其功能的不同，设置不同的防洪标准。河道主槽行洪标准10年一遇，景观绿地行洪标准为20年一遇，两岸堤防为30年一遇。

3 生态蓄水工程布置

根据夏县城区范围及发展，结合本工程治理范围，本工程蓄水范围为东大桥至拟建西大桥下游，蓄水长度为3.87 km。根据河道行洪能力，河道调整为复式断面，分为主槽与滩地。滩地为绿化种植区和人们主要活动区域，主槽为河道主要行洪区域和景观蓄水区，宽度为30～50 m。根据蓄水建筑物形式不同，本工程建筑物布置有以下3种方案：景观堰设计方案、活动坝设计方案、景观堰与活动坝相结合的设计方案。

3.1 景观堰布置方案

景观堰方案，蓄水建筑物采用景观堰，景观堰采用现浇混凝土结构。景观堰为固定蓄水建筑物，其设置占用河道一部分空间，设置时需考虑河道防洪能力，在满足河道行洪能力的情况下尽量增加景观堰高度，以减少蓄水建筑物数量。西大桥以上部分现状河道较深，景观堰高度可较高，暂定为2.0～3.0 m，西大桥以下部分河道较浅，行洪压力较大，景观堰高度为1.0～1.5 m。根据河道纵坡，项目共布置景观堰30座（不含西大桥上游现状堰）。

3.2 活动坝布置方案

在蓄水段河道主槽内全部设活动坝，活动坝高度为3.0～3.5 m，通过对河道内纵坡调整，治理段共布置11座活动坝。包括现状景观堰，该方案共形成12座蓄水池、长3.87 km。

3.3 活动坝与景观堰相结合的布置方案

活动坝与景观堰相结合的方案布置原则。桥上下游形成较恢弘的蓄水水面，采用较高的活动坝；在距桥较远的区域采用景观堰，景观堰高度在1.5 m以内，蓄水深度在0.7 m以内，保证亲水活动的安全性；在不影响河道河势与行洪能力的情况下调整河道纵坡，增加蓄水长度，减少蓄水建筑物数量。根据以上原则，该方案共布置蓄水建筑物20座，利用现状景观堰1座。方案共布置活动坝7座，蓄水长度为2.5 km，布置景观堰13座，利用现状1座，形成蓄水长度为1.1 km。

3.3 蓄水方案比选

3.3.1 景观效果

方案一，采用景观堰做蓄水建筑物，数量较多，每座蓄水池蓄水水面较小，蓄水景观性不佳；景观堰部分堰水深较浅，安全亲水水深较多，有利于河道的亲水性与互动性；景观堰可通过行人，互通两岸。

方案二，采用活动坝蓄水可形成较高的蓄水深度，建筑物较少，相对于景观堰水面面积较大可形成恢弘的水面景观；由于蓄水深度较大，河道亲水安全水深较少，不利于河道的亲水性；活动坝不能作为沟通两岸的通道。

方案一、二采用的蓄水建筑物较单一，对河道景观的多样性不利。

方案三，结合了以上两方案的优点，在主要交通上下游形成恢弘的水面，具有良好的景观效果；为满足河道亲水要求，在距离桥梁较远的区域设置景观堰，控制景观堰高度与景观堰段的蓄水深度，满足河道亲水安全性的要求；该方案在每两座桥之间均设有景观堰，可满足沟通两岸的要求。

综上所述，方案三考虑了景观多样性、亲水性等从景观上讲为最优方案，方案一与方案二较差。

3.3.2 对行洪的影响

方案一，采用了大量的实体景观堰作为蓄水建筑物，对河道的行洪能力影响较大，主要为河道蓄水主槽大部分不能参与行洪，河道行洪任务主要由河道绿化滩地承担，对河道景观及设施不利，且对河道堤防的安全不利。

方案二，采用活动坝，行洪时活动坝全部塌坝，河道由行洪主槽行洪，只有蓄水末端部分洪水上岸，对两侧绿化带的冲刷较小。

方案三，蓄水段主要采用活动坝，在部分区域采用固定式景观堰，景观堰高度较小，景观堰设计占蓄水段的比例不大，该方案综合起来对河道行洪能力影响不大，优于方案一，但劣于方案二。

3.3.3 河道冲刷、淤积

方案一，采用大量实体景观堰，使大部分泥沙淤积到蓄水池内，甚至造成淤满而不能形成蓄水效果，需要进行定期清淤，清淤工程量和费用较大；且河道滩地为主要的行洪断面，存在对滩地及堤脚的冲刷。

方案二，采用活动坝，在河道行洪时全部塌坝，河道携带的泥沙均冲向下游，基本不存在淤积问题；且只有在蓄水末端洪水上摊，流速较小，对滩地的冲刷不大。

方案三，活动坝具有方案二的优点，景观堰也具有方案一的缺点，该方案景观堰高度较低，回水最大深度不大于0.7 m，存在淤积但淤积量不大，需要经常性清理。

从河道冲刷淤积考虑，方案二最优，方案三次之、方案一较差。

3.3.4 工程投资

方案一，采用景观堰，主要为混凝土结构，外表进行景观装饰，工程投资较小。

方案二，采用活动坝，根据白沙河特点，本工程可用的活动坝主要为气盾坝和钢坝闸，两坝型相比方案一具有投资大的弱点。

方案三，结合了以上两种方案，在投资上介于两者之间。

综合所述，从景观、防洪、冲刷、淤积清理及工程投资等方面比较，活动坝与景观堰相结合的方案为最优方案，因此本工程选用活动坝与景观堰相结合的方案。

4 结语

本论文对夏县白沙河河道生态蓄水的几种方案进行了分析比较，分别从景观效果、对行洪的影响、河道冲刷及淤积、工程投资几个方面对三种生态蓄水方案进行了对比阐述。综上所述，并结合白沙河河道现状实际问题，活动坝与景观堰相结合的布置方案，优于单一的景观堰蓄水方案与单一的活动坝蓄水方案，本工程推荐采用活动坝与景观堰相结合的布置方案。