南淝河流域生态修复（水生植物种植）工程防洪分析

张安庆 卢 慧

一、工程概况

南淝河是巢湖北岸的一大支流，发源于安徽省中部大潜山余脉的南部，主干河道全长约70.0km，流域面积1464km2。南淝河流域生态修复（水生植物种植）主要任务为通过恢复水生植物、底栖动物等措施净化设计河段的水质，恢复设计河段的生态环境功能，并探索南淝河流域河道中水生植物恢复的适宜性，为下一步开展南淝河全流域生态修复提供技术支撑。工程范围为南淝河二道坝至怀宁北路，设计长度为350m。沉水植物种植面积6285m2，水生动物投放321kg。

二、防洪分析与计算

（一）计算公式

1.综合糙率计算公式

式中：P—河道整个断面面积，以m2计；

Pi—第i 分割断面面积，以m2计；

n—河道整个断面综合糙率；

ni—第i 分割断面糙率。

2.水面线计算公式

水面线推求根据能量守恒原理，采用河道断面水面曲线逐段试算法，其计算公式为：

式中：

z1、z2—上下游断面水位，m；

α1、α2—动能修正系数；

ξ—局部损失系数；

Q—断面过流量，m3/s；

A1、A2—上下断面的过水断面面积，m2；

R—水力半径，m；

n—河道糙率。

（二）防洪分析与计算

南淝河干流河流已经过治理，河道为复试断面，河底高程9.76～9.80m，河道底宽约18m，在高程12.5～12.6m 处设亲水平台，亲水平台宽约2.7m，亲水平台以上边坡约1 ∶2。下游合作化路蓄水坝坝顶高程为11.8m。

1.水生植物选取

由于生态修复工程在考虑整体水体生态净化功能的时候，多以植物的景观性、生态性为重点，一般会选取一些生态效应良好、体态壮硕美观的乔木作为水生植物，以达到景观生态的效果。但从河道行洪安全的角度看，种植乔木会减小了河道原有的设计行洪断面，从而造成阻水，也会产生挂淤、缠绕漂浮物等现象，进一步弱化了河道的行洪安全。为确保河道防洪安全，本项目在设计时，坚持防洪安全为主，生态景观其次的原则，在满足河道最小行洪断面的基础上，通过营造不同的水生环境，结合种植沉水植物、水生动物等，营造不同的动植物群落，净化水质的同时也为其他生物生长提供良好的生态基底。

根据设计资料，项目区内主要水生植物高度均未超过1.2m。因此对河道的行洪影响很小，同时也兼顾了景观性和生态性。

2.河道综合糙率

单种水生植物占用过流断面面积暂用植株高度×单断面种植宽度×空隙率进行估算，同一断面上各种水生植物占用面积之和即为占用过流总面积。本次涉及河段选取种植初期和生长成熟期的最不利断面进行计算，详见表1、表2。

表1 南淝河干流种植水生植物参数表（生长初期最不利断面）

表2 南淝河干流种植水生植物参数表（生长成熟期最不利断面）

本次南淝河干流是经过治理的河道，河段顺直，断面规整，水流通畅，参考《水利计算手册》中河道糙率取值表，现状河道糙率均取0.025。种植水生植物后根据水生植物品种、单断面种植宽度、植株高度，断面综合糙率为单种水生植物糙率的面积占比加权平均，经计算：种植初期河道综合糙率为0.0267，生长成熟期为0.0288。

3.洪水水面线

20年一遇工况下，种植水生植物后最大阻水面积占比为3.8%，南淝河干流怀宁路至二道坝坝下现状20年一遇洪水位为14.930～14.958m。种植水生植物后，20年一遇洪水位为14.930～14.972m；种植水生植物后，20年一遇洪水位壅高了0～0.014m，见表3。

表3 南淝河干流20年一遇工况下种植水生植物前后对比表

100年一遇工况下，种植水生植物后最大阻水面积占比为2.6%，南淝河干流怀宁路至二道坝坝下现状100年一遇洪水位为16.560～16.577m。种植水生植物后，100年一遇洪水位为16.560～16.584m；种植水生植物后，100年一遇洪水位壅高了0～0.007m；种植后100年一遇洪水位仍低于两岸地面高程，见表4。

表4 南淝河干流100年一遇工况下种植水生植物前后对比表

三、防洪评价与建议

（一）防洪评价

根据已批复的《合肥市城市防洪规划报告》以及《南淝河防洪完善工程（一期）》等，本工程范围内南淝河现状河道断面已满足100年一遇防洪标准。本次南淝河干流（二道坝—怀宁路）范围内种植水生植物（沉水植物），水生植物最大阻水面积4.55m2，占用百年一遇设计标准内的行洪断面2.6%，造成最大壅水高度0.014m。

根据《防洪标准》和《合肥市城市防洪规划报告》，中心城区防洪标准为100年一遇，排涝标准为50年一遇。本次涉河工程河段位于中心城区，现状南淝河干流已达100年一遇防洪标准。根据项目建设方案，本次南淝河干流涉河的水生植物（沉水植物）防洪标准均采用100年一遇，满足与现有防洪排涝标准相适应的要求。

本项目拟在南淝河干流植沉水植物，水生植物种植后，对河道水位的抬高有一定影响，本次选取植物在生长成熟期的最不利断面进行计算，其中南淝河干流最大壅水高度为0.014m，造成的河道壅水长度为280 m。种植水生植物后其洪水位仍低于两岸地面高程，不影响河道行洪安全。

（二）建议

项目实施前应根据前期研究成果并确定合理的水生植物间距及植株高度，建议种植水生植物株高较低、遇洪水易倒伏的品种，且种植株距应较大，对洪水过流影响较小。

建议沉水植物长出水面影响河道景观或行洪时，应进行人工打捞或机割。对于浮出河道水面的死株，应安排及时清除。根据沉水植物种类的不同，具体收割时间为4—5月收割1 次，6—8月收割3 次、9—12月收割2 次。

在施工期间，由于底质改良预处理、植物种植等施工工艺，会产生一些淤泥，建议施工单位及时将淤泥运至河道主管部门指定地点，禁止将淤泥堆放在迎水坡或河道行洪区内。

工程施工期及完建初期应加强对南淝河工程段堤防、岸坡及河床进行观测，如有不利情况应及时采取措施并上报■