黃河干流劉-鹽段綜合治理工程設計方案比選

劉玉瑞

(甘肅省水利水電勘測設計研究院有限責任公司，甘肅蘭州734000)

1 概況

永靖縣位于甘肅中部西南，臨夏回族自治州北部，是新中國水電事業的搖籃、西北重要的水電能源基地，永靖縣城位于黃河干流劉家峽水電站下游至鹽鍋峽水電站庫區段，依河而建，受劉家峽水電站排沙及鹽鍋峽水電站庫區淤積影響，縣城段黃河干流水位逐年上升，嚴重威脅縣城防洪安全。自2017年汛期開始，永靖縣黃河干流劉-鹽段汛期水位出現明顯抬升，2019年7月，劉家峽水電站泄洪致使永靖縣城區及鄉村部分區域長時間被淹，對永靖縣交通、生產生活、旅游產業發展等造成較大影響。

黃河干流劉-鹽段實際防洪標準僅為約2 a一遇，河道防洪標準嚴重不足對永靖縣人民群眾的正常生產生活和生命財產安全構成嚴重的潛在威脅，因此，提高黃河干流劉-鹽段防洪標準已迫在眉睫。

2 治理范圍的界定及現狀堤防防洪標準復核

黃河干流劉-鹽段總長度約33 km，根據地形條件大體可以分河谷段與峽谷段兩部分，河谷段上游始于劉家峽水電站，下游止于太極鎮牛鼻子拐，總長度約14 km，牛鼻子拐以下為峽谷段，總長度約19 km。

根據現場調查，并結合《永靖縣“多規合一”城鄉統籌總體規劃》(2015-2030)，峽谷段除局部有魚塘分布外并無其他重要保護對象，因此本次工程治理范圍為劉家峽大壩-太極鎮牛鼻子拐段黃河干流。

本階段對黃河干流劉-鹽段河道現狀行洪能力進行全面復核，復核的原則如下：

(1)河道范圍界定

1)劉家峽大壩-太極橋段：河道兩側天然岸坡內即為河道；

2)太極橋-德靈黃河樓段：左岸以南濱河路以界，右岸以臨河步道為界；

3)德靈黃河樓-折達公路黃河橋：兩岸均以濱河路為界；

4)折達公路黃河橋-牛鼻子拐：左岸以沿河道路為界，右岸以蘭永一級公路為界；

(2)防洪標準：20 a一遇，相應洪峰流量4290 m3/s；

(3)判斷標準：20 a一遇洪水不淹沒河道范圍外區域即視為滿足治理要求，河道范圍內建筑物、公園、綠地等淹沒屬正常淹沒。

圖1 河道范圍界定示意圖

基于上述界定的河道范圍，對現狀堤防防洪標準進行復核，劉家峽大壩-牛鼻子拐段黃河干流不滿足要求的區段有6段，分別為太極橋-德靈黃河樓(右岸)長度1221 m、德靈黃河樓-金河灣大橋西側段(右岸)長度1052.6 m、如意公園至折達公路黃河大橋西側段(右岸)總長度1296 m、金河灣渡口段(右岸)總長度940 m、黃河明珠大酒店-棗園碼頭段(右岸)長度3400 m、魏家村-白家川段(左岸)5260 m。

據現場調查，黃河明珠大酒店-棗園碼頭段現狀為魚塘、金河灣渡口段目前局部建有城市步道，而根據《永靖縣“多規合一”城鄉統籌總體規劃》(2015-2030)，上述區段分別為太極島濕地及千年棗林公園，目前太極島濕地尚未啟動建設，千年棗林區域修建了部分旅游設施，因上述濕地及公園設計方案尚未明確，因此對上述兩區域防洪問題建議與濕地及公園同步設計與建設，以保證濕地及公園設計的完整性。

魏家村-白家川段(左岸)區段防洪標準亦不滿足要求，根據《永靖縣“多規合一”城鄉統籌總體規劃》(2015-2030)，該區域為鄉村建設用地，根據水利計算成果，該區域農田防洪標準不足2 a一遇(2200 m3/s)，要達到20 a一遇洪水標準，需要修建高度約3 m，長度約6 km的圍堤，不僅工程造價高，而且美觀程度差，因此，對該段建議將臨河不滿足防洪標準的房屋，依據新農村建設進行后遷，其余區域待土地開發時一并解決其防洪問題。

綜上所述，本工程重點對黃河干流太極橋-德靈黃河樓(右岸)長度1221 m、德靈黃河樓-金河灣大橋西側段(右岸)長度1052.6 m、如意公園至折達公路黃河大橋西側段(右岸)總長度1296 m進行加高加固處理，使其防洪標準達到20 a一遇。另考慮對現有堤防進行加固(護腳)，加固段東起金河灣大橋東側西至劉化水廠附近，總長度200 m。

3 設計方案初擬

通過水文水利計算，永靖縣黃河干流劉-鹽段防洪標準不滿足的區段共有6段，本次需要進行治理的區段有3段，均位于黃河右岸，分別為太極橋-德靈黃河樓段、德靈黃河樓-金河灣大橋東側段、如意公園-折達公路黃河橋段。

(1)方案一：鹽鍋峽水電站汛期降低水位運行

鹽鍋峽水電站汛期降低運行水位1 m，永靖縣現有堤防將能夠滿足20 a一遇洪水標準。

(2)方案二：河道清淤，增加行洪面積

根據《黃河鹽鍋峽水電站技施設計書》(鹽鍋峽水電站設計文件)及我單位水文專業計算成果，鹽鍋峽水庫回水上接劉家峽水庫尾水，即永靖縣城均處于鹽鍋峽水庫庫區，受水庫回水影響，河道清淤對水面線的影響很小，根據水面線計算結果，僅靠清淤使永靖縣城區段現狀已建堤防滿足20 a一遇洪水標準，則河道清淤總量約1800萬m3，相當于整個河段整體降低約2.0 m，不同清淤量下河道水面線見圖2。

圖2 不同清淤量下的河道水面線

(3)方案三：現狀堤防加高加固

經過對水面線推算成果及本次全河段實測資料進行對比分析，現有堤防不能滿足防洪要求，需要加高加固的區段有3段，均位于黃河右岸，分別為太極橋-德靈黃河樓段、德靈黃河樓-金河灣大橋東側段、如意公園-折達公路黃河橋段，總長度約3.57 km。

4 方案比選

初擬的三個方案均具有一定的可行性，但因鹽鍋峽水電站隸屬國家電投集團黃河上游水電開發有限責任公司，汛期由黃河水利委員會統一調度，降低水位運行對其經濟效益有較大影響，方案協調難度很大，實際可操作性較差，故本階段對方案一不做推薦，重點就方案二與方案三進行比較。

(1)投資相對較少

方案二工程量巨大，經實測大斷面分析計算，清淤總量約為1800萬m3，參考項目區已實施類似工程經驗，經初步匡算工程直接投資約5.4億元。方案三加高加固堤防總長度3.57 km，參考黃河干流治理報告，匡算工程直接投資約4000萬元。兩方案相比較，方案三較方案二節約工程投資約5.0億元。

(2)工程發揮作用的時間較長

黃河為世界上著名的多泥沙河流，根據黃河水利委員會相關資料，全流域年均輸沙量高達16億t，根據鹽鍋峽水電站入庫水文站—小川水文站的監測資料，鹽鍋峽水庫年均入庫泥沙量5450萬t，根據焦恩澤主編的《黃河水庫泥沙》鹽鍋峽水庫至1964年淤積總量已達1.54億m3(占總庫容的71%)[1]，這與《黃河鹽鍋峽水電站技施設計書》(水利電力部西北勘測設計院)中鹽鍋峽水電站在投入運行的3 a～4 a間即被淤滿的結論是一致的。

而根據實測資料現狀黃河干流劉家峽水電站-鹽鍋峽水電站間平均縱坡約1/3100，遠小于原河道天然縱坡1/660[2]，簡而言之，經過多年運行，目前黃河干流-劉鹽段已基本淤平。本次若對水庫進行清淤，必然打破現狀沖淤平衡狀態，加之鹽鍋峽水庫常年維持1619.0 m的運行水位，水庫沖沙能力弱，必然導致泥沙大量淤積至庫內，清淤所騰庫容將在短時間內再次被淤滿，工程效益難以長時間發揮。

(3)工程對環境影響小，易于實施

方案二清淤總量達1800萬m3，必然產生大量棄渣，對環境的影響相對較大，且經過初步選擇，沿黃兩岸并無可以利用的大型棄渣場地，分散布置不僅投資高，而且環境影響大。加之清淤河段亦為鹽鍋峽水庫庫區，河道清淤深度較深，方案二大范圍的河道清淤，施工較為困難。

(4)帶動作用強，有利于提升黃河沿岸景觀，增強人民幸福感

習近平總書記2019年8月視察黃河時發出了“黃河之濱也很美的”感嘆，并指出要將黃河建設成為“造福人民的幸福河”，方案二僅能短期解決縣城防洪問題，并不能提升黃河岸線景觀，無益于將打造很美的黃河之濱。

方案三通過加高河堤，雖局部區域將高出現狀地面/路面，但通過技術與藝術相結合手段均能避免出現“臨河建城墻”的問題。通過增加投資可以對現狀岸線景觀進行提升改造，打造環境更加優美的黃河之濱，進一步增強人民幸福感。

5 方案選定

(1)從工程投資上講，方案三較方案二節省投資約5.0億元，經濟效益明顯。

(2)從工程發揮效益的時間上講，方案三可以徹底解決黃河干流劉-鹽段防洪標準不足的問題，優于方案二。

(3)從工程實施難度和環境影響程度上講，方案三避免了深水清淤、大量棄渣等不利因素，工程實施難度和環境影響遠低于方案二，且工程的實施有利于提升沿岸景觀，增強人民幸福感。

綜上，推薦現狀堤防加高加固方案作為本工程設計方案。

6 結語

本文對黃河干流劉-鹽段綜合治理工程可行的設計方案進行綜合分析比較，擇優選擇適合本工程實際、具有較強操作性、工程效益顯著的設計方案，工程的實施對徹底解決黃河干流劉-鹽段防洪標準不足的問題具有重要意義，可為類似綜合治理工程提供借鑒。