淺談新疆多泥沙河流防洪結合生態景觀的應用

【摘要】文章介紹工程概況，工程設計主要圍繞金溝河城區段河道洪水期峰高量大、枯水期缺水甚至斷流的特點，先利用多級攔河導砂坎，將大部分泥沙初步預沉并導入沖砂道，最大限度利用洪水通過沖砂道排沙，并在主景觀區形成有效水面。實現洪水期單獨通道排沙兼另一側水景觀，枯水期全河段景觀水面，既解決了洪水泥沙大淤積河道又能有效利用洪水期、枯水期有限的水資源。本工程大致形成兩個通道，在汛期主要利用沖砂道泄洪沖砂，雍水道形成大水景觀體；枯水期兩個通道共同形成大水景觀體。該種設計思路在新疆多泥沙河流防洪并結合景觀方面具有可參考的價值。

【關鍵詞】防洪結合生態景觀；鋼壩；橡膠壩

1、工程概況

新疆沙灣縣金溝河城鎮段生態防洪工程是一項以城市防洪為主，兼顧景觀生態需求的綜合性水利工程。該工程主要包括起端首部控制工程、7.921km防洪堤，15座壅水閘壩。

首部控制工程初步解決汛期進入景觀水體區河道泥沙問題及洪水期控制洪水分流，即優先沖砂道泄洪，保證工程安全前提下全河段泄洪。7.921km長生態防洪堤，防洪標準為30年一遇，洪峰流量為312m3/s。沿線結合生態景觀要求，布置連續15座壅水閘壩，打造連續景觀水面，在滿足城市防洪要求前提下結合景觀工程達到人水和諧、改善城市生活環境、提高城市核心競爭力。工程規模為小（1）型，工程等別為Ⅳ等，其中堤防及主要建筑物級別為3級，次要建筑物為5級。

2、工程總體設計

沙灣縣金溝河城鎮段生態防洪工程水工程主要由首部控制工程、堤防工程和壅水建筑物工程組成。首部控制工程由泄洪沖砂閘和溢流堰組成，主要任務汛期泄洪調節流量，將泥沙導入沖砂兼顧泄洪通道，減輕項目區泥沙淤積問題。堤防部分行洪寬度根據穩定河床及結合景觀水面分析確定為80m，兩側防洪堤結合景觀設計，淺水區采用復合式護坡斷面，深水區采用護坡式斷面。

非汛期滿足行洪通道內形成連續景觀水面的要求，河道調整縱坡為0.4%～0.83%，沿線需布置15座壅水閘壩；壅水壩攔河蓄水，對行洪通道河底及兩岸進行防滲、防沖處理，形成寬80～100m，深淺不一的連續景觀水面，以蓄水景觀的多樣性美化河道沿岸的城市環境。汛期考慮運行管理及泥沙問題，在行洪寬度臨近右岸設沖砂兼顧泄洪通道，正常壅水期保證沖砂兼顧泄洪通道兩邊直墻淹沒在水面以下，沖砂兼顧泄洪通道調整縱坡0.242%～0.936%，采用鋼筋砼矩形結構，寬度20m。15座壅水建筑物采用鋼壩閘和橡膠壩組合式，壅水建筑物分閘室段和下游連接段。閘室段總跨度75m，其中鋼壩閘凈跨20m，壩高4m；橡膠壩凈跨49.9m，壩高3m，閘室段末端根據地形落差設一級跌水或直接連接下游底板。

3、首部控制工程設計

首部控制工程由上游整治段、沖砂閘和溢流堰三部分組成，主要作用是分流導砂。設計防洪標準30年一遇，洪峰流量312m3/s，沖砂閘設計標準5年一遇，洪峰流量146m3/s，溢流堰泄洪流量166m3/s。

因河道泥沙含量較大，在河道左岸設長150m丁壩，左岸與原防護堤銜接，右側向河床延伸。沖砂閘設置2孔，垂直于河流方向布置，凈寬10.0m。閘室設兩孔弧形鋼閘門，設計過洪流量146m3/s，閘室下游設出口連接段，末端與沖砂兼顧泄洪通道連接；閘室與下游渠道由扭面連接。溢流堰位于沖砂閘左側，與沖砂閘成30度夾角，堰型采用實用堰形式，堰長90m，設計過洪流量166m3/s。堰前設兩道導砂坎，第一道導砂坎與溢流堰平行，與沖砂閘軸線呈60度夾角并上游順延，與左岸銜接，導砂坎高度為1.5m。第二道導砂坎與沖砂閘軸線呈45度夾角并上游順延，與上游齒墻銜接。

4、堤防工程設計

設計綜合考慮流速、壅水建筑物間距等因素，對河道縱坡進行了調整和控制。結合景觀水面的需求，保證沖砂兼顧泄洪通道兩側邊墻在壅水面以下，河道縱坡主要調整為0.4%、0.5%、0.83%三種，其中沖砂兼顧泄洪通道縱坡主要調整為0.242%～0.936%。

相鄰兩壅水建筑物水深由0.5m漸變到3.0m，按壅水水面高度分為深水區和淺水區。兩側堤防斷面型式為岸坡式護岸，其中深水區岸坡為一級，此部分堤防只滿足防洪計算高度，采用15cm厚砼護坡，邊坡1：3。淺水區岸坡分為二級，一級高度為0.7m漸變至1.7m及0.8m漸變至1.8m，邊坡1：3。二級采用臺階式，臺階高由0.1m漸變至1.0m，單級踏步寬度30cm，高度10cm。兩級護坡中間設2.1m水平段。兩側堤防控制行洪通道底寬80m，其中沖砂兼顧泄洪通道底寬20m。泄洪期沖砂兼顧泄洪通道內水位深、流速大，采用C40鋼筋砼矩形斷面。河道整治采用全斷面鋪設復合土工膜防滲。

5、壅水建筑物設計

15座壅水建筑物由鋼壩閘和橡膠壩組合型式，每座雍水建筑物跨度均為75m。其中，沖沙兼顧泄洪通道一側布置鋼壩閘，考慮工程安全泄洪、泥沙淤積及景觀水面效果，鋼壩閘凈寬20m，壩高4m，閘墩兼液壓啟閉室寬4.3m。另一側布置橡膠壩，凈寬49.9m，壩高3.0m。相鄰雍水建筑物間距450～600m，回水長度450～600m，區間的景觀水體水頭控制在0.5～3m。

工程正常運行中，河道來水小于5年一遇洪水（相應洪峰流量146 m3/s）時，洪水全部由沖砂兼顧泄洪通道泄洪，此時只需將沖沙兼顧泄洪通道沿線鋼壩閘全部塌壩，滿足泄洪要求，另一側還可以保證景觀水體要求。

6、結語

沙灣縣是多民族聚居區，如何打造“以水為魂，以民族特色為脈”、具有水環境特色和文化個性的魅力城市是該縣發展的重要方向。項目區河段兩岸居民沿溝邊隨處建房、已成為生活垃圾的傾倒地，是沙灣縣城區臟亂差最為嚴重的地區，也是城市建設最薄弱的環節。該工程的設計理念就是對金溝河城鎮段河岸進行統一規劃，美化河道兩岸生態環境，還當地居民休閑納涼的優美環境。

本工程主要難題形成水與景的有機結合，既要利用現有河道水源建設水景觀，同時充分解決好由河道水帶來的泥沙淤積問題。本工程首先利用多級攔河導砂坎，將大部分泥沙初步預沉并導入沖砂道，最大限度利用洪水通過沖砂道排沙，并在主景觀區形成有效水面。這種做法充分利用了該河“洪水期峰高量大、枯水期缺水甚至斷流”的特點，實現洪水期單獨通道排沙兼另一側水景觀，枯水期全河段景觀水面，既解決了洪水泥沙大淤積河道又能有效利用洪水期、枯水期有限的水資源。

參考文獻：

[1]《新疆沙灣縣金溝河城鎮段生態防洪工程初步設計（代可研）報告》，2015年3月版。

作者簡介：郭堅強（1985年7月—），工程師，設計所副所長，從事于水利水電勘察規劃與設計工作。