河道防洪能力提高的对策及影响因素分析

寇思飞，翁茂峰，姜 龙

(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司,西安 710065)

0 前 言

当前中国社会经济与城镇化正处在转型发展的关键时期，宏观经济发展速度总体呈现从高速转为中速，发展方式从数量增长为主转向质量提升和结构优化为主，各城市高新区、开发区的规划也相应的提出了绿色生态、土地集约和宜居宜业的高质量发展要求。因此，对具有江河流经的规划区域，随着未来人口和经济等防护对象的变化，应提高城市防洪安全、生态环境质量和居民生活质量，保护河道周边免遭洪水的危害，完善防洪体系，尤其是河流两岸已有堤防的防洪标准也要随之提高。

本文以某高新区河道生态综合整治工程为例，为提高规划河段防洪能力，从现状10年一遇防洪标准提高到50年一遇的防洪标准，提出堤防退建和堤防加高培厚2种对策。通过对2种方案综合对比分析，提出河道生态综合治理工程中提高河道防洪能力的对策及关键影响因素。

1 河道现状及整治必要性

1.1 上位规划情况

某高新区规划面积约76 km2，建设区范围内涉及行政村35个。按照“打造特色鲜明，高品质的产业园区”的规划思路，重点突出生态环境建设，充分发挥规划区水资源丰富的优势，包装挖掘水文化元素，利用水系进行路网和功能区分区，同时建立绿色生态屏障，打造特色显明产业园区，最终达到产城融合的目的。

某高新区河道生态综合治理工程，有利于规划区建设，有利于工业生产，有利于保护人民生命财产的安全，强调绿色发展，提倡生态优先。在处理好与用地竖向、城市道路工程、雨污排水以及综合防灾等专项规划协调关系的前提下，根据分区规划，工程河段防洪标准为50年一遇。

1.2 工程河段现状及存在的问题

(1) 工程河段现状

河道由南向北流经高新区所规划区域，生态综合整治的范围为规划区域段河道。治理河道长2.1 km，河道平均坡降为5.0‰，治理河道上游有部分段无堤防段，长约0.7 km，现状已建堤防工程长约1.4 km，仅能达到10 年一遇洪水，规划防洪标准为50年一遇，相应设计流量为426 m3/s，河流计算糙率取0.035。河道现状典型横断面见图1。

图1 河道现状断面 单位：m

(2) 存在的问题

河道防洪体系不完善，影响两岸群众生命及财产安全；流域水资源分布不均，河道两岸生态环境薄弱；水生态功能退化，河流自净能力下降，影响河流生态系统各项功能正常发挥；河道现状与城市发展所要求的水环境、水景观差距极大，与周边区域规划及经济发展不相协调。

1.3 进行生态综合整治的必要性

工程区为某高新区未来核心区域，规划为城镇密集区，资源、人口、经济、社会的总体发展水平将达到较高水平，未来区域位置显著，发展潜力巨大。本工程通过修建防洪堤，提高防洪标准，确保河道的行洪安全，为区域的发展提供良好的安全保障，为经济发展和百姓安居乐业保驾护航。工程建设将起到提高区域的防洪能力、完善区域基础设施、改善投资环境、加快经济发展、对外展示的重要作用。

2 水文及水面线计算成果

2.1 水文计算成果

治理河段干流流域面积129.5 km2，其支流治理段流域面积29.7 km2。支流汇合口以上约10 km处建有水库一座，水库流域面积66.3 km2，水库库容609.58万m3。在计算设计洪水时，先根据水文站实测洪水成果，采用水文比拟法推求支流洪水和水库以上入库洪水；再根据水库调洪演算结果，并且考虑区间洪水错峰叠加，得到治理河段支流汇合上下游设计洪水成果。治理河道不同河段洪峰流量计算成果见表1。

表1 治理河道不同河段洪峰流量计算成果表 /(m3·s-1)

2.2 水面线计算成果

根据河道现状结合规划，为满足50年一遇标准洪水行洪要求，提出方案1为对河道已建堤防进行退建；方案2为对已建堤防进行加高培厚。按照基础资料对2种方案的设计水面线进行推求，如图2。方案1较方案2在河道桩号1+000.00 m以后洪水水位有明显抬升，因此河道堤顶高程随之提高。

图2 50年一遇水面线对比图

3 整治方案分析

3.1 堤防退建方案

河道整治的目的首先要满足防洪功能，其次尽量保持河道形态的多样性和环境的协调性。按照最小河宽大于50 m的堤线进行布置之后，对河道按照50年一遇洪水进行水面线推求，河道拓宽之后，相应的降低了过流断面的洪水位，堤顶高程与原地面相差不大，如图3所示。方案1的优点是堤防内侧坡度较缓，可以布置岸坡防护林、滨水步道等措施，兼顾居民休闲、近水亲水，与城区沿岸景观相融合；既能满足高新区规划的防洪要求，也能较好的与城市建设、市政景观相结合。方案1的缺点是需要拆除已建堤防，拓宽河床，开挖方量较大，建设期可能会造成部分水土流失，会产生大量的弃方，相应的造价也会提高。

图3 方案1河道设计断面图 单位：m

3.2 堤防加高培厚方案

根据河道两侧现状已有堤防断面，对河道按照50年一遇洪水进行水面线推求，相应的堤顶高程随之增加，加高后的堤防比现状地面高出2～4 m不等，如图4所示。方案2的优点是可以利用原有堤防，开挖方量较少，可减少对天然河道的扰动，能有效控制区域内的水土流失，施工期对河道行洪影响较小，工程投资相对较少。方案2的缺点是堤防越高，安全稳定性越差，过高的堤防破坏了城市景观的整体性，封锁了原有的滨河风光，并对城市的交通规划的连贯性产生了影响。

图4 方案2河道设计断面图 单位：m

4 影响因素及方案比选

4.1 防洪要求

方案1和方案2根据水面线推求和堤防顶高程设计都可以满足防洪要求，但方案1的行洪断面为宽浅式，流速相对较小，方案2的行洪断面为窄深式，流速相对较大。

4.2 施工期影响

根据GB 50433-2018《生产建设项目水土保持技术标准》推荐的公式计算，方案1施工期预测新增水土流失总量为1 872 t，方案2施工期预测新增水土流失总量为925 t。方案1要对原来的堤防进行拆除重建，在施工期土方开挖量比较大，扰动面积较大，相应的新增水土流失量要增加，如果有河底清淤，还要考虑施工期的导流。方案2是在原来的提防顶部和背坡进行加高培厚，扰动面积相对较小，新增水土流失量比较小，施工期可以正常行洪，无需导流。

4.3 建设征占地

根据本工程平面布置图以及项目征地红线图，确定方案1需要在河道管理范围以外征地8.27 hm2，方案2需要在河道管理范围以外征地5.73 hm2。方案1比方案2征地面积多2.54 hm2。

4.4 安全稳定

结合拟定的堤防工程断面，选取2个方案设计堤防最不利断面进行边坡抗滑稳定安全分析计算。本次边坡稳定计算采用简化毕肖普法，计算按照GB 50286-2013《堤防工程设计规范》，结果见表2。由计算结果可知，2种方案安全系数均满足规范要求，但方案1比方案2安全系数更大。

表2 典型断面边坡抗滑稳定安全系数计算成果对比表

4.5 与城市景观、生态环境的结合

方案1在堤防退建后，堤防外坡顶高程比原有地面线高1～2 m，可以很自然的与堤外滨水公园或景观绿化带有很好的过渡，城市的道路也可以和堤防采用常规桥梁以平交的方式结合；由于堤防内坡较缓，结合环境特点及气候条件，采用乔灌草结合的形式绿化，设置滨水步道、亲水平台及景观节点等，可以打造开阔兼容的滨水空间。

方案2在原有堤防加高培厚，堤防外坡顶高程比原有地面线高出3～5 m不等，过高的堤防破坏了原有城市景观的连续性，隔离了滨水风光，在视觉上带来了不利影响，但过高的堤防可以做为眺望、俯视河流和周围空间的场所；城市道路与河道堤防相交时，桥梁一般要以高标准去满足行洪要求，导致桥面高程过高，也影响了城市交通的连贯性；由于加高的堤防迎水坡和背水坡坡比较陡，护坡形式选择比较单一，一般选择格宾石笼或草皮护坡的形式，空间布局比较单一，生态景观性较差，和城市的景观规划不能很好的结合。

4.6 工程投资

根据河道项目特点，2种方案在土方开挖回填、征地补偿、堤防护坡等方面存在较大的不同，根据本项目所在区域工程造价，对2种方案进行投资估算，结果见表3。由估算对比表可知方案2比方案1更经济。

表3 投资估算对比表 /万元

4.7 综合比选结果分析

本工程综合以上6方面因素，影响因素综合比选见表4。在满足50年一遇防洪要求的前提下，营造优美的滨水环境，注重城市绿色廊道和慢行体系与开发空间的串联，综合考虑河流洪水特性、河道段面现状、城市分区规划等因素，选择方案1即堤防退建做为本工程的推荐方案。

表4 影响因素综合比选表

5 提高防洪标准的对策及主要影响因素

在防洪要求方面，2种方案都可以满足行洪，差异性不大；在施工期的影响方面，方案1比方案2在施工期防治水土流失的措施投入要多，但对总投资的影响也不大；在安全稳定方面，虽然方案1比方案2的计算结果更安全，但两者的计算结果都满足规范要求。在建设征占地影响因素方面，方案1明显比方案2占地要多，对河道两侧的侵占更明显，在具体的工程项目设计中要权衡考虑。在城市景观、生态环境相结合方面，方案1比方案2更有优势，可以在满足防洪功能的同时，利用现代水利创造优美环境，并且可以进一步完善河道及周边生态系统，与城市规划的景观有很好的融合。在经济性方面，由于方案1比方案2的土方开挖、土方回填、护坡等工程量较大，征占地补偿投资较大，相应的总投资更大，相对不经济。

通过工程实例对堤防提高防洪标准的对策分析，可以看出建设征占地、与城市景观的结合以及经济性为主要影响因素。

6 结 语

开发区的城市防洪标准，最重要的是根据社会经济发展规划相结合，河道的综合整治目的，是为了营造优美的滨水环境，注重绿色廊道与开发空间的串联，治理也要始终贯穿以人为本的理念，突出生态治理。本文提到的在提高河道防洪标准对策的2种方案，应根据当地的发展规划、防洪安全、城市景观需求以及资金情况等影响因素综合考虑选择，坚持人工干预与自然修复相结合，促进河道生态环境修复改善，营造优美河道环境，维护河流生命健康，为沿岸创造宜居生态环境。