拟定行洪通道方案在河道生态治理中的应用

徐 磊 李海霞

水利改革

拟定行洪通道方案在河道生态治理中的应用

徐 磊 李海霞

潮白河作为《京津冀协同发展规划纲要》提出的“六河五湖”重要河流和贯穿香河县的主要河流，既是京津冀地区的重要水源地，也是香河县的天然生态廊道。近年香河县经济社会发展对河道防洪能力的要求不断提高，人民群众对秀美河湖的期盼也越来越高。目前，上游北京市和下游天津市均已对潮白河进行了系统的生态治理，这对潮白河香河段的防洪能力提升、生态改善提出更高要求。目前，潮白河香河段滩地内分布有人工种植的树木与高秆作物，在一定程度上降低了河道行洪能力，且滩地内结构单一的植被，未能形成生态植物群落的结构层次，与上游下游已治理河段的防洪能力、生态效果不相适应。这次对潮白河的生态治理，通过拟定行洪通道方案，可使河流在满足行洪能力的前提下，科学合理地布设复苏河道生态、改善水环境的元素，为河道生态化建设提供有力的技术支持。

1.项目概况

潮白河作为贯穿香河县的主要河流，经过多年运用现状行洪能力达不到原设计防洪标准的要求。项目是通过加固堤防和扩挖主槽，使治理后的河道防洪标准由20年一遇提高到50年一遇，并通过对滩地生态景观的塑造，打造综合滨水生态带，治理长度为26.48km，主要包括防洪工程、生态景观工程和水质提升工程。

2.拟定方案

现状河道滩地内植被以耕地和林地为主，其中林地多为密植树木、苗圃等，高水位行洪时对河道的过流能力有一定影响。此次生态治理是对滩地内植被进行“疏林草地”为主的生态化改造，“疏林”即顺水流布置的、行间距较大的景观树木；“草地”即以地被草花为主、设计糙率较小的片状、低矮植物。

拟定行洪通道的目的是为了合理的确定滩地内“疏林”和“草地”范围，通过在滩地上分河段拟定一定宽度的行洪红线，红线内为“草地”和观光路，红线外以“疏林”为主，仅以红线内主槽及滩地作为行洪断面，通过计算达到以下目的：一是通过分段试算多个行洪通道宽度，计算各宽度行洪通道的过流能力；二是通过计算结果分析行洪通道宽度对水位和流速涨幅的敏感性；三是在拟定各段行洪通道宽度后，按拟定宽度进行河道整体水面线计算，验证行洪通道方案的合理性，并以此红线作为优化滩地内景观工程植被布置的重要依据。

3.方法路径

行洪通道上、下游边界分别起自工程起、终点，左、右边界为设计主槽上口线以外一定宽度，此次分别拟定单侧50m、80m和100m共3个方案进行比选。结合生态景观布置，红线内的滩地上以地被水生植物、观光路等为主。根据《水力计算手册》糙率经验值，行洪通道范围内的主槽和滩地糙率分别取0.0225和0.03。

根据现状河道堤距、现状主槽断面特征、现状滩地地面附着物现状，将整治范围河段分为上、中、下游，分段情况详见表1。

结合扩挖后的主槽，分别计算上述3个方案的行洪通道水位、流速，将上述3个方案的水位、流速与现状水位、流速进行对比，并分析行洪通道宽度的大小对水位涨幅的影响。

根据上、中、下游河道特点，分段确定行洪通道宽度的最终方案；将最终方案与现状水位进行对比，分析水位、流速的变化对堤防、岸坡的影响。

表1 行洪通道各段特征表

表2 行洪通道各方案水位对比表 单位：m

表3 下游河段各方案水位对比表 单位：m

表4 中游河段各方案水位对比表 单位：m

表5 上游河段各方案水位对比表 单位：m

表6 推荐方案与现状水位对比表 单位：m

3.1 行洪通道宽度的敏感性分析

根据表2中水面线成果可见，上述3个方案水位抬升最大值均位于京哈高速附近。由于潮白新河堤距较小，行洪通道的宽度对水面线影响较大。在河道的中游，行洪通道水位与现状水位差值逐渐加大，至京哈高速附近断面达到最大值。随着滩地行洪通道宽度增加，各方案水位变化幅度逐渐减小，大部分段流速均小于2.5m/s。

3.2 行洪通道宽度拟定

根据河道两堤堤距、考虑滩地内现状情况并结合景观布置，分上、中、下游段拟定滩地范围行洪通道宽度。

3.2.1下游宽度

由于潮白新河主槽、滩地分界不明显，大部分滩地高程低于10年一遇水位，且现状滩地宽度较小行洪通道的宽度占总滩地宽度比例较大，而行洪通道糙率取值小于现状糙率取值，因此滩地行洪通道宽度对水位影响较大。

当宽度取50m时，自工程终点至秀水街大桥上游游范围内，行洪通道水位大部分河段低于现状水位；当宽度大于50m时，下游段行洪通道水位均低于现状水位。下游河段各方案水位对比表见表3。

根据上述对比分析，在不影响河道行洪能力前提下，考虑到后期景观蓄水后滩地的景观效果，此次下游段行洪通道宽度按单侧50m选取。

3.2.2中游宽度

自1号橡胶坝向上游，堤距和滩地宽度的逐渐加大，河道现状水位略有降低。因此，行洪通道水位与现状水位差值逐渐加大，并在京哈高速附近断面达到最大值。但由于现状滩地内高杆作物较多，滩地糙率相对较大，因此行洪通道宽度对水位影响也较为明显。中游河段各方案水位对比表见表4。

中游河段尽管堤距较下游段有所增加，但主槽摆动相对较大，局部滩地宽度变化幅度剧烈，在满足防洪安全前提下，考虑到景观工程布置效果，兼顾下游滩地行洪通道宽度，此次中游河段滩地行洪通道宽度单侧取80m。

3.2.3上游宽度

上游河段滩地宽度较中游进一步加大，滩地行洪通道所占比例也相应进一步减小。尽管上游河段堤距较宽，但与中游河段相比滩地内高杆作物更加密集，北京市界右岸滩地尤为显著，使得滩地行洪能力有所降低，但由于主槽上口平均宽度较中游有所增加，因此，上游河段主槽有效行洪断面比例较滩地有所提高。

工程起点位置30m～150m方案行洪通道水位分别高于现状水位0.78m～0.20m。由此可见，行洪通道宽度对水面线影响仍然较为明显。由于上游河段多为北京、河北相接，右滩地属北京其中密植作物较多，因此考虑该河段行洪通道宽度在中游80m的基础上，进一步适当加大。考虑到京哈高速主桥现状行洪断面宽度，兼顾与中游河段滩地行洪宽度的衔接，此次上游河段滩地行洪通道宽度取100m。上游河段各方案水位对比表见表5。

根据上述分段分析，此次治理范围上、中、下游河段滩地内行洪通道宽度分别为100m、80m和50m。

4.预期效果

工程终点至1号橡胶坝位置行洪通道水位低于现状水位，自1号橡胶坝向上游，行洪通道水位与现状水位差值逐渐增大，至京哈高速位置达到最大值，到京哈高速上游水位差值逐渐降低并趋于平稳。由于滩地宽度较现状明显缩小，加之行洪通道糙率取值较小，故滩地行洪通道流速较现状有所增加，但流速均小于1.5m/s。综上所述，按拟定的行洪通道行洪，主槽、滩地流速的增加值对现状堤防及岸坡影响较小。推荐方案与现状水位对比表见表6。

5.结论与建议

此次拟定的行洪通道是以假定红线外侧滩地不参与任何行洪为前提，预留了较大程度的富余度。按上述假定计算分析，推荐的行洪通道基本满足按设计流量行洪的能力，且流速较现状变化较小。后期通过对生态景观工程方案中的植被分布、配置等提出进一步的要求，可在此基础上进一步提升河道的行洪能力，确保河道的行洪安全。项目实施后，可通过对河道行洪后综合糙率的率定，对此次成果进行对比。

行洪通道宽度不但要结合各河段的现状过流能力和景观工程布置来确定，还要充分考虑河段间上、下游的纵向衔接，避免出现通道宽度的剧烈变化，进而影响河势和岸坡稳定。另外，行洪通道内滩地的生态、景观工程布置要严格按拟定糙率布置，行洪通道外的滩地也要控制植被种类、高度和株行距等要素，避免影响河道整体行洪能力。

2022-03-10

徐 磊，男，汉族，河北省水利规划设计研究院有限公司，高级工程师。

李海霞，女，汉族，河北誉龙圣世房地产开发有限公司，工程师。