新疆金沟河生态防洪工程布置方案比选分析

贺佩君

(塔城地区白杨河引水工程建设管理局，新疆 塔城 834700)

随着经济的繁荣和发展，人类文明的进步，为进一步提高城市品位，改善居民生活环境，抓住国家重视建设城市防洪堤，治理中小河堤防建设这一历史机遇，迅速掀起开发滨水地区的热潮[1]。

1 工程概况

新疆沙湾县金沟河城镇段生态防洪工程是一项以城市防洪为主，兼顾景观生态需求的综合性水利工程。工程内容主要为：在保障行洪通道的畅通和保障河道正常行洪能力根本任务下，结合景观需求，对金沟河城区段7.921 km长河道进行综合治理，确保城市防洪安全，使该段河道的防洪标准提高到30 a一遇，包括新建壅水建筑物工程，依据景观设计要求，初步解决景观水面的美观性及连贯性需求；新建起端首部控制工程，初步解决汛期进入景观水体区河水的泥沙问题及洪水期控制过洪流量。本文对沙湾县金沟河城镇段生态防洪工程布置方案进行比选分析，探索适合的工程布置方案，为该区域其他生态防洪工程建设提供依据。

根据《防洪标准》[2]GB 50201—2014、《水利水电工程等级划分及洪水标准》[3]SL 252—2017、《堤防工程设计规范》[4]GB 50286—2013、《新疆维吾尔自治区金沟河流域规划》[5]报告中的河道防洪规划内容，确定本工程规模为小(1)型，工程等别为Ⅳ等，其中堤防及主要建筑物级别为3级，次要建筑物为5级，临时性建筑物为5级，防洪标准为30 a一遇，洪峰流量为312 m3/s。

2 工程布置方案比选

金沟河项目区段特点：洪水期在6～8月份且含沙量大；河道属于季节性河流，只有在洪水期河道内有径流，其余月份干涸；河道天然纵坡大1%～5%；沿线主要为砂砾石地层，属中强透水性地质。依据水文、地质资料，结合景观设计形成连续水面要求，从运行管理、外观效果和工程投资等方面综合考虑进行方案比选。

2.1 方案一

调整河道纵坡布置壅水建筑物方案。根据稳定河床及结合景观水面分析确定堤防控制行洪底度80 m，非汛期满足行洪通道内形成连续景观水面的要求，河道调整纵坡为0.40%～0.83%，沿线需布置15座壅水闸坝。在非汛期壅水坝拦河蓄水，并对行洪通道河底及两岸进行防渗、防冲工程措施，形成宽80～100 m，深浅不一的连续景观水面，以蓄水景观的多样性美化河道沿岸的城市环境。汛期考虑运行管理及泥沙问题，在行洪宽度临近右岸设冲砂兼顾泄洪通道，底宽20 m，汛期根据洪峰流量大小选择冲砂兼顾泄洪通道泄洪或整个行洪通道泄洪。且沿线壅水闸坝塌落运行，不影响河道行洪安全。

2.2 方案二

不调整河道纵坡布置壅水建筑物方案。两侧堤防控制行洪通道底宽80 m，非汛期满足主河道形成连续景观水面的要求，按天然纵坡需布置30座壅水闸坝。在非汛期壅水坝拦河蓄水，并对行洪通道河底及两岸进行防渗、防冲处理，形成宽80～100 m，深浅不一的连续景观水面，以蓄水景观的多样性美化河道沿岸的城市环境。为降低河道内泥沙淤积问题，上游进口设拦砂坝，将大部分推移质拦蓄在上游。汛期沿线壅水闸坝塌坝运行，不影响河道行洪安全。

2.3 方案比选

根据上述拟定的方案，从运行管理、外观效果和工程投资等方面比选见表1。

表1 工程方案比选对照表

依据上表分析，两方案均可满足城市防洪和水面景观要求，方案二投资明显低于方案一，但从泄洪方式、外观效果和运行管理方面方案一均优于方案二。考虑工程结合生态防洪，首要解决的是安全泄洪和泥沙淤积问题，虽方案二一次投入小但后期运行管理费用高，对天山北坡一带河道景观工程考察，从建成后的运行效果分析方案一均优于方案二。通过以上两个方案的对比，确定方案一为推荐方案。

3 工程防渗材料比选

根据堤防设计及景观规划的方案要求，本工程防渗材料采用复合土工膜和膨润土防水毯进行比选。方案一采用复合土工膜防渗。方案二采用膨润土防水毯防渗。具体必选内容见表2。

表2 防渗材料比选表

通过方案比选，复合土工膜采用两布一膜，宽幅6 m，抗拉、抗撕裂、顶破等物理力学性能指标高，产品具有强度高，延伸性能较好，变形模量大，耐酸碱、抗腐蚀，耐老化，防渗性能好等特点。膨润土防水毯[6]，是将钠基膨润土锁在两层土工合成材料中间，起保护和加固的作用，使GCL具有一定的整体抗剪强度。相比复合土工膜，其抗拉、抗撕裂、顶破等物理力学性能指标低。其投资是复合土工膜投资的1.5倍。通过方案比选，方案一防渗效果、施工技术、工程投资等具有优势，综合对比两种防渗材料，推荐采用方案一复合土工膜防渗材料。

4 结 论

通过对工程布置方案进行比选，方案一(调整河道纵坡布置壅水建筑物)在泄洪方式、外观效果运行、运行清淤及工程投资等方面具有明显优势，选择调整河道纵坡布置壅水建筑物方案作为工程布置方案。与膨润土防水毯相比，复合土工膜抗拉、抗撕裂、顶破等物理力学性能指标更高，耐酸碱、抗腐蚀，耐老化，防渗性能更好。且在防渗效果、施工技术、工程投资等具有明显优势，故本次防渗材料选择复合土工膜。