城市河道生態景觀治理工程設計要點淺析

王子朝

（陜西省水利電力勘測設計研究院 陜西 西安 710001）

引言

隨著我國社會經濟的快速發展，人民生活水平的日益提高，廣大市民對人居環境質量的要求越來越高，特別是對改善城市河道水環境，更是關注的熱點。近年來，我國北方許多城市對城區河道治理進行了大膽嘗試，通過實施生態景觀治理工程取得了良好的效果。城市河道生態景觀治理工程設計作為一個新的科目，也受到了越來越多的重視。

1 設計規模的確定

1.1 工程等別與洪水標準確定

城市河道生態景觀治理工程應充分保障城市防洪安全，工程建設應在不影響河道行洪、不降低河道行洪標準的前提下進行。河道兩岸堤防工程等級及洪水標準按國家《防洪標準》(GB50201-94)和《堤防設計規范》(GB50286-98)，根據所在城市等級和相應防設洪水重現期綜合確定。如根據《甘肅省天水市城市總體規劃》(2005-2020)，天水市城市等級將提高至Ⅱ級(重要城市)，市區段渭河防洪標準應按100年一遇洪水設防，相應兩岸堤防等級為Ⅰ級。

其他工程如橡膠壩、中隔墻、充排水泵站及防滲工程等按《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252-2000)相應確定。如甘肅省天水市渭河城區段生態景觀治理工程蓄水區共規劃兩座橡膠壩，壩高3.5m，總蓄水量80萬m3，根據蓄水規模，工程等別為Ⅴ等小(2)型工程，級別為5級。

景觀蓄水區、濱河生態園區可根據城區及河道來水情況，選擇河道3年、5年、10年一遇洪水或者其他確定流量作為設防流量標準。當河道上游來水大于標準時，橡膠壩塌壩，蓄水區泄空，河道全斷面宣泄洪水，確保城防安全。

1.2 設計水面線推求

工程相關的特征洪水主要有兩岸堤防、蓄水區及濱河生態園區設防洪水等。工程設計需要推求的水面線共有4條，分別為全河道過洪，流量為堤防設防流量(如100年一遇)，工程實施前后的河道水面線；蓄水區設防流量(如5年一遇)，通常為洪水槽泄洪時的水面線；濱河生態園區設防流量(如10年一遇)，通常為洪水槽加蓄水區塌壩后河道斷面泄洪時的水面線。

按以上舉例的洪水標準水面線為例，100年一遇洪水水面線主要用于兩岸堤防的加固加高設計；5年一遇洪水水面線主要用于論證蓄水區規模以及確定中隔墻頂高程；10年一遇水面線用于確定濱河生態園區灘面高程。

1.3 其他分析計算

主要為工程對城市防洪的影響分析、不同流量及過水斷面情況下，對工程區內橋梁的安全運行分析以及蓄水區對沿岸建筑物的浸沒影響分析。重點設計計算內容包括工程實施后河道的綜合糙率計算、橋梁雍水計算、橋梁凈空及基礎沖刷計算、蓄水區滲漏及地下水水位壅高計算等。

2 工程總體布置方案與適用條件

2.1 清洪分治布置方案

結合河道主槽位置，采用中隔墻將河道分為兩大部分，中隔墻與一側堤防之間布置為洪水槽行洪，中隔墻與另一側堤防之間河道規劃為景觀區。景觀區以蓄水為主，同時利用河堤腳附近較高灘地，通過修建護灘工程，形成濱河生態綠地景觀。本方案科學處理了洪水、泥沙與蓄水之間的矛盾，既形成優美的蓄水景觀和濱河生態園區，又切實保證了一定標準下景觀區的安全運行各洪水下泄。

中隔墻平行于兩岸堤防布設，按設防蓄水區洪水標準確定墻頂高程，進口段與一側堤防之間采用自潰砂質子堤臨時封堵，并與橡膠壩等一起圍護出景觀蓄水區。根據沿線兩岸地面、河槽高程、河道比降及適宜壩高等，綜合確定蓄水梯級及橡膠壩座數。中隔墻另一側為洪水槽，按蓄水區設防流量進行設計。洪水槽平時為河道過水通道，當來水超過洪水標準時，砂質子堤自潰，橡膠壩塌壩排空，蓄水區河道斷面參與行洪。

本方案對我國北方多泥沙河流較為適宜。由于河道來沙量較大，全河道攔蓄勢必造成蓄水區淤積，橡膠壩需頻繁塌壩排沙，工程運行費用高難度大。本方案通過設置洪水槽，可實現蓄清排渾，擇機攔蓄清水，混水則通過洪水槽下泄。陜西省寶雞市、咸陽市渭河城區段及甘肅天水市籍河城區段生態景觀治理工程均采用該方案進行設計，工程治理效果非常明顯。

2.2 全河道攔蓄方案

充分考慮治理河段水沙特性，盡可能增加蓄水景觀面積，對河道進行全斷面攔蓄，兩岸較高灘地則順勢布置濱河生態園區。本方案平面布置相對較簡單，投資亦較低。

本方案對河道水沙特性要求高，只有當治理河段上游修建有大型水庫，河道水情基本得到控制，河水含沙量低、流量穩定的情況方可實施。新疆庫爾勒市孔雀河目前主要受上游博斯騰湖東泵站抽水補給，一年四季流量穩定，河水清澈，孔雀河庫爾勒市城區段即采用該方案進行治理，已建成為當地避暑納涼的好去處。

3 主要建筑物設計

3.1 兩岸堤防加固工程

一般而言，城區段河道兩岸堤防都已建成，僅需對其進行相關復核驗算。主要內容包括堤距及堤線復核、堤頂超高復核及堤身穩定、滲流、防沖驗算等。對不滿足要求的堤段，需進行加高加固改建。

設計時需注意堤防作為景觀工程的重要組成部分，需根據景觀設計要求，進行景觀改造。為了使工程更生態環保，根據當地氣候、建材等實際情況，重點采用生態技術護坡。

3.2 河道疏浚工程

主要目的是對河道內垃圾、河床污泥等進行徹底清除和置換，對亂采、亂挖、亂堆的河床進行修復。蓄水區河床只需進行清表，以保證蓄水水質；洪水槽河床應根據確定的疏浚縱坡，只挖高不填低，以保證設防流量的通暢。

河道疏浚應遵循河道自然規律，設計以不改變河道縱向態勢為原則，疏浚縱坡應根據河床地面、水面及河道深泓的自然比降綜合確定。

3.3 中隔墻工程

中隔墻平行兩岸堤線布置，為蓄水河槽和洪水槽的隔墻。設計要求考慮擋水、漫頂、過洪、繞流、沖淤等諸多因素，需要進行多種工況下的墻身穩定、滲流、沖刷計算。

設計主要采用梯形斷面或矩形斷面兩種形式。梯形斷面主要為均質土堤斷面，頂寬2m～3m，堤坡1：1.5，全斷面漿砌石或砼護面，厚度不小于30cm。矩形斷面頂寬2m～3m，采用漿砌石或鋼筋砼箱涵結構，中間填土。兩方案防沖齒墻埋深按沖刷計算確定，且要求低于斷面深泓1m～3m。在彎道處，要求對墻體兩側河床鋪設干砌石護灘。均質土堤方案投資小，施工速度快，但斷面較大。矩形結構方案投資較高，但斷面小，布置靈活。兩種方案需根據工程實際情況比較確定。

3.4 橡膠壩工程工程

根據工程選址和蓄水區蓄水級數，確定橡膠壩壩址及座數，依據蓄水區河道縱坡、蓄水深度要求，確定壩高、壩長等基本參數。

橡膠壩壩型通常選擇為充水枕式橡膠壩，壩高2m～5m，單跨壩長100m左右，最大長150m。相關計算包括過流計算、底板穩定計算及邊墩穩定計算等。

3.5 充排水泵站工程

橡膠壩一般要求在洪水預警后1h～2h內排空，由于壩袋自排無法達到時間要求，需要設置泵站進行強制抽排。泵站站址應選擇于堤防外側，布置型式有一站一壩、一站多壩等方案。由于橡膠壩充排水管位于壩底板內，為了使泵站能夠自動充水啟動，要求水泵在滿足計算安裝高程的前提下，比壩底板略低，因此泵站一般設計為地下式廠房。

設計需注意橡膠壩充水方式選擇，需水泵加壓充水時，水泵選型時應考慮充水工況。另外，如采用一站多壩方案，需分別進行橡膠壩各條排水管水損計算，使到水泵進口處水力損失基本相同，保證各壩袋同時控空。

3.6 防滲工程工程

為了減少蓄水區滲流損失，避免沿線兩岸浸沒影響，根據滲流計算結果，需對蓄水區進行防滲工程設計。一般通過對水平防滲、垂直防滲墻方案的比選確定。

水平方案防滲范圍為整個蓄水區，主要采用復合土工膜、粘土鋪蓋等。設計時根據當地建材情況，通過經濟比較確定。為了滿足防沖要求，復合土工膜或粘土鋪蓋要求埋置于河道深泓以下0.5m。為了有效保護防滲膜的完整性，要求膜上下各鋪設10cm中粗砂保護層，砂層以上30cm覆土必須人工填筑。

垂直砼防滲墻方案設計墻厚0.40m，采用C15砼澆筑，墻底深入基巖1.0m，防滲范圍為蓄水區周邊堤防、中隔墻及橡膠壩基等。

河床覆蓋層較淺，深厚小于15m時，可優先采用垂直防滲墻方案。當厚度大于15m時，由于防滲墻投資大，通常選用水平防滲方案。

4 結語

城市河道治理工程設計不僅要有“防洪、排澇”等水利工程的一般功效，更要日益融入城市園林景觀、生態環保以及建筑藝術等多種內容。因此，只有通過對傳統規劃設計理念的不斷探索和創新，才能使城市河道從“臟、亂、差”的舊面貌變得越來越美，從而為打造人水和諧、環境優美、生態宜居的新型城市做出應有貢獻。陜西水利

[1]劉曉濤.關于城市河流治理若干問題的思考.

[2]蔣屏等.河道生態治理工程.北京.中國水利水電出版社.2003.