南淝河流域生态修复（水生植物种植）工程防洪分析

刘 燕

（洛阳农发投资集团有限公司,河南 洛阳 471000）

1 工程概况

南淝河,古称金斗河、施水,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,有南北两源,两源头均在合肥市境内,于蜀山区鸡鸣山北麓汇合,河型渐显,流量变大,自此下游始名南淝河。南淝河主干河道全长约70.0 km,流域面积1464 km2。

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350 m。沉水植物种植面积6285 m2,水生动物投放321 kg。

2 防洪分析与计算

2.1 计算公式

（1）综合糙率计算公式

式中：P为河道整个断面面积,以m2计；Pi为第i分割断面面积,以m2计；n为河道整个断面综合糙率；ni为第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为上下游断面水位,m；1、2为动能修正系数；为局部损失系数；Q为断面过流量,m3/s；A1、A2为上下断面的过水断面面积,m2；K为流量模数,R为水力半径,m；n为河道糙率。

2.2 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 m~9.80 m,河道底宽约18 m,在高程12.5 m~12.6 m处设亲水平台,亲水平台宽约2.7 m,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11.8 m。

（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,进一步弱化河道的行洪安全。为确河道保防洪安全,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1.2 m。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,见表1。

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：种植初期和生长成熟期的糙率见表3。

表3 河道不同时期河道综合糙率表

（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 m~14.958 m。种植水生植物后,20 年一遇洪水位为14.930 m~14.972 m。种植水生植物后,20 年一遇洪水位壅高了0~0.014 m。

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 m~16.577 m。种植水生植物后,100 年一遇洪水位为16.560 m~16.584 m。种植水生植物后,100 年一遇洪水位壅高了0~0.007 m,种植后100 年一遇洪水位仍低于两岸地面高程。

表4 南淝河干流20年一遇工况下种植水生植物前后对比表

续表4

表5 南淝河干流100年一遇工况下种植水生植物前后对比表

图1 南淝河干流100年一遇工况下种植水生植物前后对比图

3 防洪评价与建议

3.1 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4.55 m2,占用100 年一遇设计标准内的行洪断面2.6%,造成最大壅水高度0.014 m。

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0.014 m,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。

3.2 建议

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月~5 月收割1 次,6 月~8 月收割3 次、9月~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。