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【摘要】城市段河道治理工程,不仅关系到泄洪和排沙安全问题、泥沙淤积问题、蓄水景观总体布局及运行周期问题、水资源问题到岸滩的行洪安全,也关系到人与水、人与自然的和谐以及河道的总体景观。本文作者通过对咸阳湖二期工程治理方案分析、探讨城市段河道治理新思路。通过论述,表明了作者对于城区河道治理的一些基本思路,希望能在以后的同类工程工作中有所借鉴。
【关键词】河道治理工程;分洪排沙;泥沙淤积;蓄水景观
中图分类号:TV148文献标识码: A
一、工程概况:
渭河是黄河最大的一级支流,发源于甘肃省渭源县鸟鼠山,自西向东横跨甘肃、宁夏、陕西三省(区),于潼关注入黄河。主河道全长818km,流域总面积13.5万km2。渭河是降雨补给型河流,径流的年际、年内变化大,咸阳水文站多年平均年径流量为46.7亿m3。渭河流域暴雨多出现在7、8月,最早可发生在4、5月份。暴雨特点是笼罩面积大,历时较长,强度不大。工程区100年一遇洪峰流量为9170m3/s,50年一遇洪峰流量为8160m3/s。
渭河从咸阳城区缓缓流过,自上游西安咸阳分界至下游上林大桥以下1.0km,长约17.6km,其中西咸分界至西宝高速公路桥段,河道宽度由700m渐变至600m左右;西宝高速公路桥至陇海铁路桥段,河道宽度约600m;陇海铁路桥下游段,河道宽度渐变展宽至1000m,其中,陇海铁路桥过洪断面宽仅338m,形成卡口,影响泄洪。该河段基本处于微弯河段,河道较为规整,主槽单一,平面摆动不大,平均比降约0.65‰。
布局分区图
2005年咸阳湖工程建成,工程位于本次治理河段的中部,全长约4.7km。咸阳湖二期工程在保障河道行洪,保障城市防洪安全的前提下,以“咸阳湖”为基础,通过对“咸阳湖”上下游约17.6km河道进行综合治理,修建挡水工程,形成优美的城市水景观和滨河生态园,同时对堤岸两侧进行整体开发规划,把咸阳市区河段建成集水利、旅游休闲、开发等多功能为一体的环境优美、风景秀丽、富有咸阳地域文化特色的生态景观廊道,使城区河道成为一道“水清、岸绿、景美”的靓丽风景线。
二、治理思路:
治理河段位于渭河中游的最下段和渭河下游的起始段,河道比降很缓,仅0.65‰左右,陇海铁路桥以上河段属中游段的最下段,该河段为冲淤基本平衡状态;陇海铁路桥以下河段属渭河下游的起始段,属淤积型河段。该河段治理重点技术问题主要为:(1)泄洪和排沙安全问题;(2)泥沙淤积问题;(3)蓄水景观总体布局及运行周期问题;(4)水资源问题。
因此,基于渭河咸阳城区段河道的基本特性及水沙条件,结合咸阳湖多年的运行情况,提出工程治理的基本思路为:
在陇海铁路大桥扩孔的前提下,利用沣河,实施渭河分洪工程,在此基础上,规划陇海铁路桥以上河段以蓄水形成全河道水面景观为主,滨河生态公园相融合;陇海铁路桥以下河段属淤积型河段,人工形成景观水面条件较差,利用两侧滩地形成滨河生态公园,中部的主河槽维持天然河道。
渭河分洪形成大水面景观:是在实施陇海铁路大桥扩孔的前提下,利用沣河,实施渭河分洪工程,将渭河一定量级的洪水泥沙通过人工分洪渠道,分入沣河,再利用沣河河道将洪水泥沙排入工程区下游河段。在此基础上,采用以大面积的蓄水景观为主、滨河生态公园相融合的总体布局。
由于陇海铁路桥组处过洪断面宽仅338m,形成卡口,泄洪受阻,因此,工程治理的前提首先应对铁路桥进行扩孔改建。为形成大的水面景观,解决渭河洪水、泥沙与蓄水景观的矛盾问题,同时提高咸阳市的整体防洪能力,拟充分利用渭河和沣河洪水不遭遇的特点,在渭河右岸自新河口附近至沣河之间进行水系连通,修建分洪渠道,将经过工程区河段的渭河洪水进行分流,即:将渭河一定量级的洪水分流至沣河,再利用沣河河道将洪水泥沙排入工程区下游河段,减小工程区河段行洪的几率。在此基础上,对市区渭河河段进行综合治理。该方案主要包括两大部分,第一部分为渭河分洪工程,第二部分为渭河蓄水治理工程。
(一)渭河分洪工程:渭河分洪工程起点为新河入渭河口,该处现状河道高程约388m,分洪渠道自新河口开始,沿马家寨、钓台镇北侧,基本平行于西宝高速向东布置,在西宝高速路以南文家村附近进入沣河,该处沣河高程约383m,分洪渠道长约8.5km,平均比降约0.6‰。沣河防洪标准为100年一遇,洪水流量为1820m3/s,本次治理分洪流量初步按不大于沣河100年一遇洪水流量控制,初步定為1500 m3/s。按照该流量进行分洪河道断面设计,治理分洪河道采用小梯形套大梯形的复式断面,宽度为200m,设计最大水深3.0m,其中渠底的小梯形断面主要通过小洪水并进行拉沙。在分洪河道进口及出口均设置拦河闸工程,控制分洪流量。
分洪渠工程内,可根据来水来沙情况,择机蓄水形成蓄水景观带。
(二)渭河蓄水治理工程:由于陇海铁路桥上下河段分属不同的河道特性,因此,上下河段采用不同的治理方案。
(1)陇海铁路桥以上河段:分洪工程实施后,渭河一定量级的中小洪水及泥沙被分流,该河段以蓄水形成全河道水面景观为主,滨河生态公园相融合的治理方案,可形成景观水面长度约12km。即:
西咸分界至西宝高速路桥河段:长约3.5km,河道宽度由上游的700m渐变至下游的600m,新河自西宝高速桥上游右岸汇入渭河,该河段总体河势主河槽北靠,南侧滩地较高。在西宝高速路桥下游200m附近,将主河槽适度扩宽修建橡胶坝,在上游形成约3.5km的蓄水水面,橡胶坝有两个作用,一是可以在上游形成一定规模的水面景观,二是抬高水位,使渭河平时的中小洪水自分洪河道通过,然后自沣河再进入工程区下游的渭河河道,橡胶坝上游左岸滩地规划为滨河滩地生态公园,新河口上游渭河右岸滩地规划为湿地公园。即该河段中部主河槽适度扩宽蓄水,两侧形成滨河公园。
西宝高速路桥~咸阳湖起点1#橡胶坝之间河段:规划利用咸阳湖现有的1#橡胶坝,同时对副坝进行改建后立坝蓄水,使该河段全河道形成景观水面,并与咸阳湖水面衔接。经过初步分析,1#橡胶坝及副坝改建后立坝蓄水,1#坝上游形成全河道蓄水景观,水面基本可回水至西宝高速公路桥附近,河道两边高程相对较高的地方规划为滩地公园。
咸阳湖河段:分洪工程实施后,咸阳湖蓄水景观区的塌坝标准得到提高,由原来的2800m3/s,提高到4300 m3/s,咸阳湖蓄水运行周期得到较大提高;同时,咸阳湖泄洪槽下泄洪水泥沙的几率也减少,具备在泄洪槽末端修建2#副坝进行相机蓄水的条件。因此,本次治理在咸阳湖泄洪槽内修建2#副坝(2#橡胶坝轴线泄洪槽内)进行相机蓄水,使泄洪槽内形成景观水面,即与咸阳湖2#橡胶坝一起全河道蓄水。
也就是说该方案自铁路桥以上基本形成全河道蓄水的大水面景观,形成的景观水面长度约12km。
基本运行原则:(1)在每年的非汛期(10月~第二年6月份),基本上可以全河道蓄水运行,在满足蓄水区补水的前提下,渭河上游来水来沙可通过分洪渠下泄至沣河;(2)汛期需要根据上游来水来沙情况进行分量级控制:当上游来水流量小于1500m3/s时,可同非汛期一样蓄水运行;当上游来水流量大于1500m3/s,小于2800 m3/s时,1#副坝、2#副坝塌坝,维持咸阳湖一期工程的蓄水范围不变,分洪渠道和渭河共同泄洪;当上游来水流量大于2800m3/s,渭河橡胶坝全部塌坝泄洪。
(2)陇海铁路桥以下河段:河段长约5.6km,铁路桥以下河道由600m逐渐展宽至1000m左右,该河段现状河道主流基本在河道中间,由于右岸沣河的汇入,该河段水流条件复杂,人工形成景观水面条件较差,规划对左岸滩地靠近主河槽侧进行适当的护滩防护,利用两侧滩地形成滨河生态公园中部的主河槽维持天然河道。
工程治理河道长17.6km,需要新修分洪渠工程8.5km,修建橡胶坝2座,改建咸阳湖副坝1座,形成的蓄水水面面积约680万m2,蓄水量1400万m3。
三、对沣河的影响
渭河来沙主要集中在每年汛期6—10月,多年平均悬移质输沙量为12404万t,占多年平均悬移质输沙量的93%。因此,渭河分洪工程的分洪排沙时段主要在每年汛期6—10月,而此时段沣河也处于汛期,位于分洪工程以下的沣河入渭口河段上的蓄水工程等设施也处于随时塌坝的状态,因此,渭河分洪工程的建设,不会对沣河造成大的影响,也基本不会改变沣河入渭口河段蓄水工程的运行方式,但可能增加其塌坝次数。而进入非汛期,渭河泥沙含量很小,通过分洪工程进入沣河的水量水质较清澈,有利于补充沣河入渭口河段的水量。总之,初步分析,渭河分洪工程的实施,对沣河的影响不大。
参考文献:
1.《咸阳市城市总体规划说明书》
2.《渭河陕西段综合整治规划报告》
3.《陕西省渭河中游防洪可行性研究报告》等相关规划设计成果
作者简介:
张遇恒,1975年05月17日出生,大学本科,工程师。长期从事水利水电工程施工、勘察等业务。
张梦翠:1974年10月29日出生,大学本科,工程师。长期从事水利水电工程项目管理、河道防洪工程建设。
【关键词】河道治理工程;分洪排沙;泥沙淤积;蓄水景观
中图分类号:TV148文献标识码: A
一、工程概况:
渭河是黄河最大的一级支流,发源于甘肃省渭源县鸟鼠山,自西向东横跨甘肃、宁夏、陕西三省(区),于潼关注入黄河。主河道全长818km,流域总面积13.5万km2。渭河是降雨补给型河流,径流的年际、年内变化大,咸阳水文站多年平均年径流量为46.7亿m3。渭河流域暴雨多出现在7、8月,最早可发生在4、5月份。暴雨特点是笼罩面积大,历时较长,强度不大。工程区100年一遇洪峰流量为9170m3/s,50年一遇洪峰流量为8160m3/s。
渭河从咸阳城区缓缓流过,自上游西安咸阳分界至下游上林大桥以下1.0km,长约17.6km,其中西咸分界至西宝高速公路桥段,河道宽度由700m渐变至600m左右;西宝高速公路桥至陇海铁路桥段,河道宽度约600m;陇海铁路桥下游段,河道宽度渐变展宽至1000m,其中,陇海铁路桥过洪断面宽仅338m,形成卡口,影响泄洪。该河段基本处于微弯河段,河道较为规整,主槽单一,平面摆动不大,平均比降约0.65‰。
布局分区图
2005年咸阳湖工程建成,工程位于本次治理河段的中部,全长约4.7km。咸阳湖二期工程在保障河道行洪,保障城市防洪安全的前提下,以“咸阳湖”为基础,通过对“咸阳湖”上下游约17.6km河道进行综合治理,修建挡水工程,形成优美的城市水景观和滨河生态园,同时对堤岸两侧进行整体开发规划,把咸阳市区河段建成集水利、旅游休闲、开发等多功能为一体的环境优美、风景秀丽、富有咸阳地域文化特色的生态景观廊道,使城区河道成为一道“水清、岸绿、景美”的靓丽风景线。
二、治理思路:
治理河段位于渭河中游的最下段和渭河下游的起始段,河道比降很缓,仅0.65‰左右,陇海铁路桥以上河段属中游段的最下段,该河段为冲淤基本平衡状态;陇海铁路桥以下河段属渭河下游的起始段,属淤积型河段。该河段治理重点技术问题主要为:(1)泄洪和排沙安全问题;(2)泥沙淤积问题;(3)蓄水景观总体布局及运行周期问题;(4)水资源问题。
因此,基于渭河咸阳城区段河道的基本特性及水沙条件,结合咸阳湖多年的运行情况,提出工程治理的基本思路为:
在陇海铁路大桥扩孔的前提下,利用沣河,实施渭河分洪工程,在此基础上,规划陇海铁路桥以上河段以蓄水形成全河道水面景观为主,滨河生态公园相融合;陇海铁路桥以下河段属淤积型河段,人工形成景观水面条件较差,利用两侧滩地形成滨河生态公园,中部的主河槽维持天然河道。
渭河分洪形成大水面景观:是在实施陇海铁路大桥扩孔的前提下,利用沣河,实施渭河分洪工程,将渭河一定量级的洪水泥沙通过人工分洪渠道,分入沣河,再利用沣河河道将洪水泥沙排入工程区下游河段。在此基础上,采用以大面积的蓄水景观为主、滨河生态公园相融合的总体布局。
由于陇海铁路桥组处过洪断面宽仅338m,形成卡口,泄洪受阻,因此,工程治理的前提首先应对铁路桥进行扩孔改建。为形成大的水面景观,解决渭河洪水、泥沙与蓄水景观的矛盾问题,同时提高咸阳市的整体防洪能力,拟充分利用渭河和沣河洪水不遭遇的特点,在渭河右岸自新河口附近至沣河之间进行水系连通,修建分洪渠道,将经过工程区河段的渭河洪水进行分流,即:将渭河一定量级的洪水分流至沣河,再利用沣河河道将洪水泥沙排入工程区下游河段,减小工程区河段行洪的几率。在此基础上,对市区渭河河段进行综合治理。该方案主要包括两大部分,第一部分为渭河分洪工程,第二部分为渭河蓄水治理工程。
(一)渭河分洪工程:渭河分洪工程起点为新河入渭河口,该处现状河道高程约388m,分洪渠道自新河口开始,沿马家寨、钓台镇北侧,基本平行于西宝高速向东布置,在西宝高速路以南文家村附近进入沣河,该处沣河高程约383m,分洪渠道长约8.5km,平均比降约0.6‰。沣河防洪标准为100年一遇,洪水流量为1820m3/s,本次治理分洪流量初步按不大于沣河100年一遇洪水流量控制,初步定為1500 m3/s。按照该流量进行分洪河道断面设计,治理分洪河道采用小梯形套大梯形的复式断面,宽度为200m,设计最大水深3.0m,其中渠底的小梯形断面主要通过小洪水并进行拉沙。在分洪河道进口及出口均设置拦河闸工程,控制分洪流量。
分洪渠工程内,可根据来水来沙情况,择机蓄水形成蓄水景观带。
(二)渭河蓄水治理工程:由于陇海铁路桥上下河段分属不同的河道特性,因此,上下河段采用不同的治理方案。
(1)陇海铁路桥以上河段:分洪工程实施后,渭河一定量级的中小洪水及泥沙被分流,该河段以蓄水形成全河道水面景观为主,滨河生态公园相融合的治理方案,可形成景观水面长度约12km。即:
西咸分界至西宝高速路桥河段:长约3.5km,河道宽度由上游的700m渐变至下游的600m,新河自西宝高速桥上游右岸汇入渭河,该河段总体河势主河槽北靠,南侧滩地较高。在西宝高速路桥下游200m附近,将主河槽适度扩宽修建橡胶坝,在上游形成约3.5km的蓄水水面,橡胶坝有两个作用,一是可以在上游形成一定规模的水面景观,二是抬高水位,使渭河平时的中小洪水自分洪河道通过,然后自沣河再进入工程区下游的渭河河道,橡胶坝上游左岸滩地规划为滨河滩地生态公园,新河口上游渭河右岸滩地规划为湿地公园。即该河段中部主河槽适度扩宽蓄水,两侧形成滨河公园。
西宝高速路桥~咸阳湖起点1#橡胶坝之间河段:规划利用咸阳湖现有的1#橡胶坝,同时对副坝进行改建后立坝蓄水,使该河段全河道形成景观水面,并与咸阳湖水面衔接。经过初步分析,1#橡胶坝及副坝改建后立坝蓄水,1#坝上游形成全河道蓄水景观,水面基本可回水至西宝高速公路桥附近,河道两边高程相对较高的地方规划为滩地公园。
咸阳湖河段:分洪工程实施后,咸阳湖蓄水景观区的塌坝标准得到提高,由原来的2800m3/s,提高到4300 m3/s,咸阳湖蓄水运行周期得到较大提高;同时,咸阳湖泄洪槽下泄洪水泥沙的几率也减少,具备在泄洪槽末端修建2#副坝进行相机蓄水的条件。因此,本次治理在咸阳湖泄洪槽内修建2#副坝(2#橡胶坝轴线泄洪槽内)进行相机蓄水,使泄洪槽内形成景观水面,即与咸阳湖2#橡胶坝一起全河道蓄水。
也就是说该方案自铁路桥以上基本形成全河道蓄水的大水面景观,形成的景观水面长度约12km。
基本运行原则:(1)在每年的非汛期(10月~第二年6月份),基本上可以全河道蓄水运行,在满足蓄水区补水的前提下,渭河上游来水来沙可通过分洪渠下泄至沣河;(2)汛期需要根据上游来水来沙情况进行分量级控制:当上游来水流量小于1500m3/s时,可同非汛期一样蓄水运行;当上游来水流量大于1500m3/s,小于2800 m3/s时,1#副坝、2#副坝塌坝,维持咸阳湖一期工程的蓄水范围不变,分洪渠道和渭河共同泄洪;当上游来水流量大于2800m3/s,渭河橡胶坝全部塌坝泄洪。
(2)陇海铁路桥以下河段:河段长约5.6km,铁路桥以下河道由600m逐渐展宽至1000m左右,该河段现状河道主流基本在河道中间,由于右岸沣河的汇入,该河段水流条件复杂,人工形成景观水面条件较差,规划对左岸滩地靠近主河槽侧进行适当的护滩防护,利用两侧滩地形成滨河生态公园中部的主河槽维持天然河道。
工程治理河道长17.6km,需要新修分洪渠工程8.5km,修建橡胶坝2座,改建咸阳湖副坝1座,形成的蓄水水面面积约680万m2,蓄水量1400万m3。
三、对沣河的影响
渭河来沙主要集中在每年汛期6—10月,多年平均悬移质输沙量为12404万t,占多年平均悬移质输沙量的93%。因此,渭河分洪工程的分洪排沙时段主要在每年汛期6—10月,而此时段沣河也处于汛期,位于分洪工程以下的沣河入渭口河段上的蓄水工程等设施也处于随时塌坝的状态,因此,渭河分洪工程的建设,不会对沣河造成大的影响,也基本不会改变沣河入渭口河段蓄水工程的运行方式,但可能增加其塌坝次数。而进入非汛期,渭河泥沙含量很小,通过分洪工程进入沣河的水量水质较清澈,有利于补充沣河入渭口河段的水量。总之,初步分析,渭河分洪工程的实施,对沣河的影响不大。
参考文献:
1.《咸阳市城市总体规划说明书》
2.《渭河陕西段综合整治规划报告》
3.《陕西省渭河中游防洪可行性研究报告》等相关规划设计成果
作者简介:
张遇恒,1975年05月17日出生,大学本科,工程师。长期从事水利水电工程施工、勘察等业务。
张梦翠:1974年10月29日出生,大学本科,工程师。长期从事水利水电工程项目管理、河道防洪工程建设。