石川河阎良段河道蓄水方案浅析

高 倩，雒望余

（西安市水利规划勘测设计院 陕西 西安 710054）

1 石川河概述

石川河阎良区境内河长19.6 km，区域内河道走势较为平顺，但宽度变化较大。河槽无防护设施，河道两岸均有高岸坎，岸坎高度在8.5 m～15 m 之间。2015 年前阎良区石川河段均无堤防及护岸工程，河流防洪体系不完善。尤其是阎良富平交界段，该段河道在滩地及主槽附近均堆弃有大量建筑垃圾，对河道生态环境具有不良影响。

1.1 来水情况

由于石川河流域在二十世纪六七十年代修建了多座水库，其中包括桃曲坡水库、玉皇阁水库、黑松林水库及二龙口水库等。水库坝址以上流域的径流已经拦蓄开发利用，而石川河流域下游为平原区，产流量很小。近几年来，石川河阎良段上游来水量普遍偏小，部分河段在枯水期已断流。

本次工程设计供水水源方案采用泾惠渠来水。泾惠渠供水对象主要为农业灌溉、兼顾高陵县渭北工业园区、深陕（富平）新兴产业示范园。根据泾惠渠1982 年～2011 年水文资料分析，泾惠渠来水能够在满足灌区农业灌溉、渭北工业园区以及新兴产业示范园区用水需求的同时，保证本工程生态用水需求。

泾河张家山水库是泾惠渠的引水枢纽，陕西省水文局于2012 年8 月6 日和10 月10 日对泾河张家山段的水质按生活饮用水水质指标监测，除菌类指标外，其余指标均在生活饮用水规定指标限定值内。由监测结果可知，现状泾惠渠水质良好满足石川河生态用水要求。

1.2 地质情况

石川河地基土岩性以卵石、粉土、粉质黏土及黄土、古土壤为主。地貌单元为石川河河漫滩及河流一级阶地。

①层为人工填土层：主要由素填土和杂填土组成，夹杂建筑垃圾、生活垃圾。②层为卵石层：主要为花岗岩，少量变质岩碎屑。③层为粉质黏土层：深灰色～褐黄色，土质不均，含少量砾石。④层为卵石层：卵石成分以花岗岩为主、少量变质岩碎屑。

②层卵石的不均匀系数为8.680～141.70，卵石分选性差，级配较好。④层卵石的不均匀系数为11.43～106.40，卵石分选性差，级配较好。场地②层卵石、④层卵石均可能产生级配连续管涌型破坏，存在渗流稳定性问题。

2 河道建设必要性

为了改善原有的河道面貌，需要对石川河阎良段进行河道治理工程。石川河阎良区段河道的发展理念是：通过防洪工程与景观工程的有机结合，建设石川河绿色生态人文长廊，打造石川河流域景观体系。改善项目区的生态条件，美化环境，给城乡居民提供一个休闲度假的好去处。如果仅采用传统的、单一的防洪工程设计，虽然可以在工程投资、建设周期、设计复杂程度等方面产生有利影响，但是建成后的石川河功能单一、景观匮乏，已经不能与新时期的水利工程要求相匹配。

本次设计考虑综合施策：通过河道清淤、滩地清障等工程，修复河道行洪断面，保证洪水下泄；通过堤防建设工程，减少洪水对两岸高坎的冲刷破坏，同时提高河床两岸滩地的使用率；通过建设拦水坝工程，拦蓄河水、营造水面，为创建石川河生态景观带提供基本条件。综合提高石川河防洪能力，保障区域防洪安全和粮食安全，兼顾河流生态环境。其中的设计难点就是河道蓄水方案的确定。

3 同类工程参考

永定河是贯穿京津冀晋蒙的重要水源涵养区、生态屏障和生态廊道，也是京津冀协同发展的生态大动脉。上世纪60 年代以来，永定河流域生态系统退化、水资源过度开发、河道干涸断流、水质污染等问题突出。北京市组织开展了永定河流域综合治理工程，致力于建设一条“流到的河、绿色的河、清洁的河、安全的河”。

在众多的建设内容中，增加生态水面也是其中之一。同时，永定河也存在地下水位低、河床严重渗漏的情况。但是，由于永定河上游来水不足，生态用水主要为再生水和雨洪水，设计时还需考虑再生水对地下水的不良影响。设计方案偏向选择防水毯或土工膜，最大限度的隔断地表水和地下水的连接。为了保证建成的防渗体，能够在较长的时间内起到较好的减渗作用，永定河在蓄水区的防渗体上层设有格宾保护层。利用格宾护垫铺设成方形网格，中间用砂砾石填充。

4 河道蓄水方案

河道蓄水不仅是营造水面，取得良好的景观效果，推进周边经济环境发展的手段。它的建设更是一种生态行为，通过积蓄水面，改善石川河水环境，恢复周边生态，同时，水体的蒸发可以缓解城市热岛效应，改善周围小气候，对生态和环境起到改善和推动的作用。由于石川河阎良区段，河床受到非法采砂的破坏，部分河床砂卵石层裸露。加之最近几年，石川河上游来水较少，地下水位较低，直接建坝蓄水，必然产生与永定河一样的渗漏问题。因此，设计时也需要考虑在蓄水区底部增加防渗措施。

4.1 设计方案

综合考虑后，本次湖区防渗利用周边黏土，设置黏土防渗层，厚1.0 m。通过分层碾压，使其压实度不小于0.94，形成柔性防渗体，防渗层渗透系数小于1.0×10-6cm/s。但是，黏土抗冲刷能力弱，一旦上游来洪，河道来水流速增大，单一的黏土铺盖无法抵御洪水冲刷。因此，在黏土上层需设置格宾防护层。格宾防护层采用宾格护垫铺设成方形网格，中间用干砌石填充，格宾防护层与河底之间，设有土工布和粗砂垫层，减少水土流失。通过这种联合防渗体系，确保了工程建设使用的长久性。

4.2 方案比较

目前常用的湖底防渗措施有防渗膜、防渗毯及黏土铺盖等几种形式，其中防水膜、防渗毯在截断渗漏的同时，也截断了地表水和地下水的交换。而黏土铺盖不仅简单易行，在大幅度降低渗漏的同时，吸附水体中的无机物，避免湖泊的富氧化，允许渗漏，对两岸环境影响较小。而且对湖区环境的影响也相比其他方式较低。对防渗膜、高压旋喷防渗墙防渗及黏土铺盖防渗从投资、施工要求、工艺、防渗效果、工程维护、环境影响六个方面进行比较，见表1。

表1 防渗措施比较

通过上述比较，可以看出黏土铺盖方案（含设格宾防护层），技术方案简便可行，投资造价适中，生态效果好。

4.3 实施效果

如今，该项目已经建设完成。依据目前工程建设运行情况观察，现有设计方案可以很好地满足最初设计思想。河道蓄水情况较好，渗漏量较小，河道内水体生态系统良好，各种植物、动物已经具备一定规模，确实达到了生态治理、蓄水防渗的多重要求。但是，投资较大也是本工程设计中存在的不足之处。一方面，由于石川河河床破坏较为严重，河道对黏土铺盖防渗层有极大的依赖性，但是对于其他较小的河道或者河床条件相对较好的河道，可以适当减少防渗层厚度或者在现状河床基础上局部增加黏土层；另一方面，格宾护垫内的填充石料和格宾网格内的填充石料，可以考虑采用当地更为容易获得的、成本更为低廉当地材料，对于本工程可以考虑河道内存在的砂砾石或建筑垃圾，在经过筛选后，选取符合设计标准填充材料。既可以降低石料的使用量，同时减少区域内砂砾石或建筑垃圾的清运，这样将减少一部分工程建设投资费用。

5 结语

本次河道建设可以说是景观建设工程，但是笔者认为更多的是河道恢复过程。通过黏土防渗层恢复原有河道淤泥减渗层，通过格宾网格的铺设恢复河底卵石保护层，通过动植物的投放恢复原有生态系统。总体来说，本工程的建设是科学、合理的，可供相关设计人员参考。