三岔河水系生態綜合治理工程設計淺析

張斌

（陜西省水利電力勘測設計研究院，陜西西安710001）

三岔河水系生態綜合治理工程設計淺析

張斌

（陜西省水利電力勘測設計研究院，陜西西安710001）

在三岔河水系生態綜合治理中，為解決河道汛期洪水與城區可供欣賞景觀用水之間的矛盾、以及泥沙對景觀水面的影響，根據以往經驗，提出三種布置方案，結合現狀河道情況，進行方案比較，提出采用清洪分治—泄洪槽方案，即汛期洪水滿足一定標準的情況下，通過河道兩側泄洪槽下泄，既滿足汛期可供欣賞的景觀水面，又能使洪水泥沙安全下泄。工程的建設，可提高城市防洪標準，解決城市排污、排水問題，且符合景觀要求。

生態環境治理；方案設計

現代城市河道水生態治理過程中如何解決汛期洪水與可供欣賞的景觀用水之間的矛盾是治水過程中的首要問題，因7~9月份是旅游旺季，但這個時節也是汛期洪水來臨之時，若此時沒有可供欣賞的水面，不僅會對旅游帶來影響，也會使城市缺乏靈性。因此，科學合理的解決這一問題是目前當務之急。

1 流域概況

康樂縣隸屬于甘肅省臨夏州，地處黃土高原向青藏高原過渡地帶，平均海拔為2000 m，地勢平緩，總面積1083 km2。縣城距蘭州市114 km。境內河流水系豐富，主要為洮河西岸支流的三岔河及其支流蘇家集河、胭脂河等，大致從西南流向東北，匯入洮河。

三岔河是由蘇家集河、胭脂河、兩條河流在康樂縣城東北匯集而成，自縣城東北流向虎狼關，穿過虎關大橋，注入虎關電站大壩，流川河匯入后繼續東流，至杜家咀后進入臨洮。

蘇家集河是三岔河的最大的一級支流，發源于康樂南部的八松鄉尖石山南麓石灰巖大孤石下，總流域面積330 km2，主河道長78.8 km，河道平均坡降11.7‰。

胭脂河發源于白石山主峰南麓，出麻山峽流經前墩灣、紅崖河、上蓋牌與支流槐溝溪河相匯，總流域面積163 km2，主河道長36.5 km。

2 治理的任務與原則

2.1 河流現狀及特性

本工程涉及蘇家集河、胭脂河、三岔河，治理范圍主要為三條河的交匯區域，治理河段平面形態為“Y”形，三條河流基本上為微彎順直，河道為寬淺“U”型河槽，比降較大，河床質為沖洪積砂礫石，下伏第三系（N）紅粘土。蘇家集河河道比降約8.7‰，現狀河道寬度40 m~90 m，河道最窄處位于西大橋下游200 m處；三岔河河段比降約為8.4‰，現狀河道寬60 m~191 m，胭脂河河段比降約為8.1‰，現狀河道寬約60 m。

蘇家集河、胭脂河、三岔河自城區穿城而過，由于三條河流均為季節性河流，汛期洪水大，泥沙多，河水渾濁；非汛期，水量小，甚至發生斷流現象，現狀河道可供觀賞的水面極少，河道灘地雜草叢生、人為淤地造田、亂墾亂植，與廣大市民要求改善環境，提高生活質量的愿望相悖，與城市環境的改善和發展要求很不適應，嚴重影響了縣城整體形象，今日的河道雜草叢生，污水漫流，水環境日益惡化。改善三岔河縣城段水環境乃當務之急。

2.2 治理任務

本工程的主要任務是在不影響河道原有功能、保障防洪安全的前提下，疏浚整治河道，利用部分河道蓄水，營造綠地，為城市綠化、美化、亮化構筑平臺。通過本工程建設，提高市區河段的防洪能力，形成景觀水面，營造城市生態景觀，改善人居環境，把三岔河縣城段建成集水利、綠化、旅游等多功能為一體的環境優美、風景秀麗、歷史文化特色鮮明的園林化景區。

3 設計方案比選

3.1 工程總體規劃布局

本工程集防洪、蓄水及景觀美化于一體，因此，綜合治理分兩大主線：一是該河段防洪工程達標治理；二是在防洪達標治理的基礎上，進行河道內生態蓄水景觀治理。

根據蘇家集河和三岔河河段特性及縣城總體規劃情況，本工程規劃階段治理范圍上起規劃康飛路橋，下至三岔河上規劃的中園大橋下游150 m處，治理河道長約4.3 km。本階段提出三種治理方案進行分析比較。

a.方案一：全河道蓄水方案

蘇家集河河道總體呈近東西向展布，治理段河道寬度約40 m~191 m，現狀兩岸堤防高度約2.5~3 m（河床以上），為寬淺“U”型河槽，河道平均比降8.7‰，河流主槽蜿蜒曲折，平面上呈連續的“S”型，河道年輸沙量為20.22萬t。

該方案首先對兩岸堤防進行達標治理，最小河寬不小于60 m，達標治理后將河道全部作為蓄水區，同時兼有蓄水和泄洪排沙的功能。平時為全河槽蓄水湖區，成為供觀賞游樂的景觀湖水面。每年的主汛期7~9月，根據上游來水來沙量的大小，景觀蓄水區采取低水位運行或全部塌壩泄空運行等相應的調度運行方式，確保上游洪水及泥沙自工程區河道安全下泄；主汛期過后，立壩重新蓄水，形成蓄水景觀湖。

由于治理河段比降陡，以既要形成優美的蓄水景觀，又要充分節約投資為原則，蓄水景觀區借鑒我院長期積累的經驗，采用合理調整比降、以低壩為主間隔設置跌水堰的布置形式，形成深水區為主、淺水區為輔的景觀效果，同時也增加了親水功能。

本方案擋水建筑物布置，需要根據蓄水深度、周邊地面及河槽高程、河道比降以及保證橋址處水面景觀效果最佳等原則，在此基礎上進行壩址選擇。工程起點為蘇家集河上規劃的康飛路橋，終點為三岔河上中園大橋，全長4.3 km。沿途有康廣路橋、西大橋、惠民橋及中園大橋，共有4座橋梁，為了使橋梁附近蓄水景觀效果最佳，設計在蘇家集河和三岔河4.3 km治理河段共布置了7座擋水建筑物，設計壩高2.5 m~3.0 m，蓄水區深度為0.2 m~3.0 m。為增加水面景觀效果及水面連續性，設計在1＃壩、2#壩和5#壩下游80 m處設置跌水堰，堰高0.5 m。在工程區上游修建兩級攔砂坎，以減少泥沙進入蓄水區。景觀蓄水區面積32.2萬m2（483畝），一次蓄水量為38.6萬m3。

b.方案二：清洪分治—中隔墻方案

作為城市河道蓄水景觀工程，如何解決汛期洪水、泥沙的安全下泄，以及蓄水景觀工程自身的運行安全，是工程的關鍵；如何延長和維持蓄水景觀的運行周期，同樣是重點所在。全河槽蓄水方案淤積不可避免，且每年的主汛期洪水、泥沙量大，工程需要根據上游來水來沙量的大小，景觀蓄水區采取低水位運行或全部塌壩泄空運行等相應的調度運行方式，主汛期7~9月無法正常蓄水。為此，提出清洪分治理念，該方案采用工程措施來解決蘇家集河、三岔河洪水泥沙與蓄水景觀的矛盾，設計將治理段河道劃分為蓄水區及行洪區兩部分。

規劃采用中隔墻將河道分為兩部分，康樂縣主城區位于蘇家集河河道右岸，因此，河道右側規劃為蓄水區，河道左側為泄洪槽，泄洪槽寬約17 m，過流標準為10年一遇。該方案將上游河道一定標準下的來水來沙與蓄水景觀區分開，自泄洪槽通過，右側蓄水槽為景觀蓄水區，一定洪水標準下，右側蓄水景觀區不受上游來水來沙的影響，可安全運行，減少了頻繁塌壩，延長了蓄水景觀區的運行時間。

由于胭脂河自右岸匯入三岔河，為了減少胭脂河泥沙進入三岔河蓄水區，規劃利用胭脂河末級滾水壩，改建滾水壩右側水閘為胭脂河分洪閘，沿著規劃的綠蔭路修建分洪渠，將胭脂河10年一遇的洪水分引至三岔河蓄水區下游。三岔河與分洪渠之間形成環島，在環島內也可規劃一定的人工湖，將上游河道水流引至湖內進行蓄水。

該方案很好地解決了蘇家集河、三岔河洪水泥沙與蓄水景觀的矛盾，蓄水區采用低壩擋水，擋水建筑物的位置與方案一相同，景觀蓄水區面積24.3萬m2（364畝），一次蓄水量為29.8萬m3。

該方案在蓄水區水質滿足的條件下，每年可大幅度減少塌壩次數，或多年蓄水運行，每年僅需為蒸發滲漏損失、以及改善水質而進行補水，每年的運行蓄水量為29.8萬m3（不含為改善水質、蒸發滲漏損失所需的補水量），充分節約了水資源，延長了蓄水運行周期。

c.方案三：清洪分治—泄洪槽方案

治理河段河寬40 m~191 m，最窄處僅有40 m左右，堤防工程按照最小河寬60 m進行布置，在既要形成較寬的蓄水景觀，又要設泄洪槽泄洪排沙的情況下，合理確定泄洪槽的規模和型式是本方案的關鍵。清洪分治-中隔墻方案泄洪槽寬度約17 m，加上中隔墻的寬度，占用河道寬度達20 m左右，這樣使得河道右側的蓄水景觀區水面寬度較小，整體蓄水景觀效果欠佳，加之河道左岸為縣城規劃城區，17 m寬的泄洪槽布置于左側，導致左岸城區景觀效果較差。因此，在方案二的基礎上進一步優化提出方案三，即清洪分治—泄洪槽方案，該方案亦是將河道分為兩部分，將中隔墻分隔形成的左側泄洪槽優化為鋼筋砼矩形泄洪槽方案，目的是壓縮左側泄洪槽的寬度，加大右側蓄水景觀區寬度，同時，泄洪槽頂部可分段封閉為親水平臺，提升左岸城區景觀效果，使河段蓄水景觀整體效果最佳。蘇家集河10年一遇洪峰流量為81.7 m3/s，胭脂河10年一遇洪峰流量為65.7 m3/s，設計沿蘇家集河及三岔河左岸布置泄洪槽，在胭脂河及匯入口以下的三岔河右岸也布置泄洪槽，經過計算，下泄10年一遇洪水時，蘇家集河泄洪槽寬8.0 m，胭脂河泄洪槽寬6.0 m，布置泄洪槽后，將蘇家集河、胭脂河低于10年一遇的洪水泥沙通過泄洪槽引至蓄水區下游；與此同時，對泄洪槽局部段頂部封閉為親水平臺，使泄洪槽兼具泄洪排沙和親水平臺的作用，同時與堤防形成整體，對堤防起到保護作用。

該方案很好地解決了蘇家集河、三岔河洪水泥沙與蓄水景觀的矛盾，又能解決泄洪槽景觀效果差的問題，增加了蓄水景觀區的寬度，蓄水景觀效果最佳。蓄水區內仍采用低壩擋水，擋水建筑物的位置與方案一相同，景觀蓄水區面積28.4萬m2（426畝），一次蓄水量為33.8萬m3。

該方案在蓄水區水質滿足的條件下，每年可大幅度減少塌壩次數，或多年蓄水運行不塌壩，每年僅需為蒸發滲漏損失、以及改善水質而進行補水，每年的運行蓄水量為33.8萬m3（不含為改善水質、蒸發滲漏損失所需的補水量），充分節約了水資源，并有效延長了蓄水運行時間。

d.方案選擇

通過對上述三個方案比較分析，特別是方案二及方案三解決了汛期洪水泥沙與蓄水景觀之間的矛盾，就工程蓄水景觀效果、洪水、泥沙淤積、工程實施難易程度、蓄水量、運行管理、工程投資等多方面的綜合分析和比較，初步認為：方案一不可行；方案二、方案三均可行，且各有優勢。

方案二通過工程措施來解決洪水泥沙與蓄水景觀的矛盾，技術上科學合理，采用科學的調度運行模式這種非工程措施來適應河流的水沙特性，但中隔墻將河道一分為二，泄洪槽寬度為17 m，一定程度上占用河道寬度較多，導致右側蓄水區水面寬度較小，整體蓄水景觀效果欠佳，且泄洪槽內平時只過一些中小洪水，景觀效果相對較差。該方案工程運行后清淤費用較低，管理方便，管理費用相對較低，節約了工程投資。

方案三是在方案二的基礎上進行優化，不僅彌補了方案二的不足之處，且方案三的泄洪槽寬度大大縮小，從而加大了右側蓄水區寬度，景觀效果最佳，而且在泄洪槽頂部可封閉做為親水平臺或種植綠色植被，使泄洪槽兼具泄洪排沙和親水平臺的作用，該方案兼顧了左岸周邊地區的發展，工程易于實施，并且左岸泄洪槽的設置，對左岸堤防起到保護作用。

經過綜合分析，結合工程河段的實際情況，從工程蓄水景觀效果、洪水、泥沙淤積、防洪影響、工程實施難易程度、蓄水量、運行管理、工程投資等多方面的綜合分析，方案三更具有優勢，符合康樂縣的實際，推薦選擇方案三，即清洪分治—泄洪槽方案。本工程旨在形成城市景觀水面的同時，溶園、林、路、水為一體，力求突出一個“水”，強化一個“綠”，體現一個“美”。

3.2 設計基本特點

3.2.1 以“水”為中心，突出蓄水

康樂縣本身是缺水地區，干旱情況下的河流大多干涸無水，城區沒有可供市民休閑的水體和綠地。因此，本工程在保障市區防洪安全的前提下，重要的治理目標是通過修建氣盾壩，在河道內形成人工湖泊和生態綠地，為城市提供水面和綠色。有了“水”，城市就有了靈氣；有“綠色”，城市就更秀美。該工程規劃在主城區形成長3500 m、寬48 m~175 m的景觀水面，蓄水區水面面積28.4萬m2（426畝），蓄水量約為33.8萬m3。

3.2.2 以“人”為中心，突出親水

工程設計滲透人文理念，在傳統的堤防斷面上沿蓄水區邊緣布設6 m~9 m寬的親水平臺，平臺高出景觀水面0.3 m，供游人漫步和觀賞娛樂。堤坡采用生態護坡形式，間隔設置形式多樣的花壇、平臺等；每個蓄水梯級區內布設1個伸入水面的親水看臺，便于游人親水和游船停靠，突出親水。

3.2.3 以“歷史”為中心，突顯人文特色

本工程地處縣城的中心地帶，環境賦予了工程相應的文化內涵和美學理念。為體現康樂縣的人文歷史，規劃在蘇家集河與胭脂河兩岸布設人民公園文化廣場，充分展現康樂縣的人文歷史景觀；工程區沿河兩岸規劃為綠化帶，布設如櫻花園等多個主題公園，沿左岸分布的七座控制房，點綴其間，建筑各具特色，風格與康樂縣人文環境相協調。

4 結語

蘇家集河、胭脂河及三岔河均為多泥沙河流，年徑流分配不均，來水主要集中在7~9月，工程建設主要解決了受人類活動影響情況下縣城段段的水生態環境問題，既提高了城市防洪標準，基本解決了城市排污、排水問題，更重要的是工程建成后能夠與蓮花山相互照應，形成了山、水交融的空間景物，使康樂百姓正真感受到“洮水多情灣復灣，佳人簪珥壓云朦；隔林風送蓮花曲，姊妹又過姊妹山”。

TU986.2

B

1673-9000（2017）03-0084-03

2017-02-23

張斌（1982-），男，陜西咸陽人，工程師，主要從事城市水景觀及河道治理設計工作。