大凌河(佟沙河河口段)綜合治理工程設計綜述

隋吉慶

(沈陽順源德工程咨詢有限公司，沈陽 110000)

1 河流概況

佟沙河發源于義縣王家溝村，流經李家溝村、單家溝村、八里鋪村、后五里屯村至西關村匯入大凌河。佟沙河河長8.3km，上游集雨面積18.9km2，平均比降14.87‰，佟沙河大部分時間無水，其來流量隨著河道上游降雨量不同而有很大變化，河口處濕地及植物生長的主要水源依靠大凌河干流滲水和干流下游橡膠壩運行時造成的水流回溯來提供。

綜合治理工程以佟沙河入河口上游1km處為起點(對應0+000樁號)，沿河道中心線向下游至佟沙河入河口(對應1+043樁號)，全段總長1.043km，如圖1所示。現狀河道主槽及兩側灘地存在生活垃圾堆，河道灘地局部存在砂石、磚塊等建筑垃圾堆，平均高度2-3m。

圖1 佟沙河與大凌河堤防相對位置

2 河道綜合治理的必要性

1)河口治理的需要。綜合治理工程所在位置與已實施的“義縣大凌河生態文明示范區一期工程”所在位置相鄰，且位于人流量相對較大的義縣城區西北方向。為向游客展示和諧、有序的大凌河景觀，需要對極個別的治理“死角”進行建設，而治理區即為現有“死角”之一，項目區河道雜亂不堪、河槽不明顯，需要積極開展治理工作。

2)促進當地旅游發展的需要。工程治理區河口左岸，有當地政府規劃實施的義縣古城墻修繕工程，為與修繕一新的古城墻相互配合，打造當地旅游產業的“招牌菜”，本次項目需要在與古城墻毗鄰區域打造一處生態修復區(一區)，從而使其與古城墻構成吸引游客的旅游節點，進而促進當地的旅游發展。

3)生態修復的需要。工程治理區所在的佟沙河，河道狹窄、比降較大，河道內水流流速較大，攜帶有大量的泥沙及其他污染物，在匯流口及其上游修建荷花池與濕地，將在客觀上起到拓寬過水斷面、降低水流流速和沉淀水中雜質的作用，從而避免污染物進入大凌河干流，有利于匯流口的生態修復。

綜上所述，加快大凌河(佟沙河河口段)綜合治理工程，完善河道各項建設內容，對提高河道防洪度汛、改善河道生態環境、推動義縣景觀城市建設、弘揚義縣民族文化具有積極意義，功在當代、利在千秋。

3 河道綜合治理工程設計

3.1 工程規劃原則

工程規劃設計應兼顧河流生態修復、防洪排澇、社會服務等要求，使之兼具生態與經濟的雙重功能[1-3]。一方面，采取防洪工程、河道整治、水污染控制及水環境整治、城鎮景觀建設、新農村環境建設、旅游資源開發等措施，即滿足防洪、供水、環保、旅游等社會經濟功能。另一方面，為改善水文和水質條件采取生態修復措施，河流地貌特征和物種多樣性，部分恢復生態功能。

因此，河道治理規劃應重點把握以下4點：①綜合性原則：河口濕地工程生態治理應在保證防洪、排澇等基本安全的前提下，綜合考慮河流生態景觀、水質凈化等功能要求，并且兼顧親水活動安全需要。②協調性原則：體現項目建設與及周邊發展的特點，項目規劃注重與大凌河干流景觀和當地城市發展規劃相協調。③自然性原則：堅持恢復濕地的生境，充分利用河流現狀水文條件、地貌形態等因素，以人工修復為輔、自然修復為主；物種的配置及選擇應以本土種為主，構建穩定性及自我維持能力較強的水生態系統。④經濟性原則：項目建設與社會發展、經濟建設同步，滿足節能高效、因地制宜的原則；統籌后期管護與前期建設，最大程度的降低后期養護費用和前期建設成本，保證生態治理的可持續性發展[4-5]。

3.2 清淤疏浚及清障工程

為保證河道的過流能力，確保水位的穩定，在綜合考慮河道行洪水面線、生態環境、河內工程建設的情況，反復比對歷年google圖和實測現狀圖，同時參考橫、縱斷面和水文、水面線數據。設計對治理河段進行清淤疏浚，從兩岸岸坎線開始，以1:3的坡度清淤至與現狀主河槽高程齊平的位置，清淤疏浚典型斷面設計如圖2所示。

圖2 清淤疏浚典型斷面設計圖

為改善主河槽形態及河道水質，需要對佟沙河河道(0+000-0+785)實施清淤疏浚及清障治理，其中清淤疏浚總長度785m，清淤量10241m3。清障工程主要是針對河道兩岸的垃圾堆進行清理，可清理生活垃圾5743m3，建筑垃圾4901m3。

3.3 石籠防護工程

為避免主河槽擺動對濱河路橋、鐵路橋基礎、生態修復區及濱河濕地造成沖刷破壞，將錦阜鐵路橋上游到濱河路橋(0+570-0+785)兩岸岸坎采用貼坡式石籠進行防護。同時，考慮到河口濕地四周(0+800-1+000)邊坡容易浸泡塌落，為避免其影響河口濕地邊坡穩定，采用貼坡式石籠對河口濕地四周進行防護。

采用下式計算石籠護岸工程河道沖刷深度，即：

(1)

式中：hs為局部沖刷深度(m)；Ucp、Uc為近岸垂線平均流速和泥沙的啟動流速(m/s)；黏性與沙質河床采用張瑞瑾公式計算；Hp為沖刷處的水深(m)；n為與防護岸坡在平面上的形狀有關，一般取1/4。其中，泥沙的啟動流速Uc、近岸垂線平均流速Ucp的計算公式如下：

(2)

(3)

式中：d50為床沙的中值粒徑，m；H0為行進水流水深，m；rs，r為泥沙與水的重度，kN/m3；g為重力加速度，m/s2；U為行近流速，m/s；η為水流流速不均勻分配系數，結合岸坡與流向夾角α查表確定。

根據治理河段10a一遇天然洪峰流量為43.11m3/s，并結合上述計算結果與佟沙河生態水位較低而岸坡上部土質較為松散的實際情況，為使石籠防護發揮應有的防沖效果確定石籠防護工程的頂高程確定為河床以上1.0m。由于計算所得沖刷深度≤0.6m，結合貼坡式石籠水平段防護的實際效果，確定水平段長度為2.0m。護坡及護腳石籠網箱尺寸均為2m×1m×0.5m，坡比為1∶1.5，石籠防護全長840m。

3.4 濕地工程

濕地工程設計要注重體現河道生態多樣性，以達到綜合治理、取得綜合效益的目的[4-6]。為進一步改善生態環境，擬對治理河段采用種植植物形成濕地的方法，修復河流生態。考慮到河道寬度及所處位置的不同，將濕地工程又分為兩處分別進行設計。

1)濱河濕地工程。濱河濕地位于佟沙河項目區起點至濱河路橋(0+000-0+785)，全長785m，濕地面積約10.53hm2。由于該段區域現有蘆葦長勢較好、且該區域生態用水主要依靠上游河道來水供給，不能保證長期存在較高的水位，所以分別在該區域實施清淤疏浚及清障工程后的區域內，以及對貼坡式石籠采用1∶3覆土后的邊坡上補植蘆葦，蘆葦按照16株/m2的密度進行補植。補植蘆葦后，為便于游客進入濕地、親水觀光，在(0+500-0+600)的佟沙河河道左岸修建一處木棧橋，木棧橋長200m，寬2m，臨河拐角處設置兩處5m×5m的木棧橋平臺，平臺基礎及鋪裝與木棧橋保持一致。

2)河口濕地工程。在濱河路橋至漫水橋(0+800-1+000)之間以弧形方式拓寬佟沙河左岸河道，形成面積14822m2的一處荷花池，因大凌河下游橡膠壩回水水位為61.02m，為保證荷花池池內有1m左右的水深，對該區域的荷花池進行下切，先下切至59.02m，然后在底部回填0.5m厚黏土并夯實以防止水流過度下滲，再回填0.5厚的種植土，以使荷花池池底高程達到60.02m，保證荷花生長過程中有約1m左右的水深。在荷花池四周，在夯實黏土的基礎上用貼坡式石籠作為防護。然后在石籠防護的基礎上，對河道右岸的荷花池邊坡采用種植土按照1∶3的坡比覆土，對河道左岸的荷花池邊坡采用種植土按照1∶5的坡比覆土。為保證成活率，荷花按照1株/m2的密度進行種植。在漫水橋下游(1+000-下游)的區域下切灘地，平均下切0.2m，形成一處水面，面積約11452m2。

3.5 生態修復工程

在佟沙河右岸、大凌河濱河路右側以及義縣防洪墻圍成的三角區域內，清理建筑垃圾堆后，回填種植土并合理布置喬、灌木和花草組合，從而對該區域進行生態修復，共修復面積約3hm2，栽種銀杏293株、文冠果150株、叢生白樺67株、紫丁香球28株、連翹球28株、萱草1755m2、三七景天802m2、八寶景天469m2、鳶尾764m2、三葉地錦1184株。

在佟沙河右岸、大凌河濱河路右側以及義縣防洪墻圍成的三角區域內，在清理建筑垃圾堆后，采用次第堆放土方的形式，形成高于現狀地面0.5-2.5m的兩處小山丘，總面積19638m2。在形成的地形地貌上種植各類喬木、灌木及花卉組合，從而對該區域進行生態修復，共修復面積約3hm2，栽種銀杏293株、文冠果150株、叢生白樺67株、紫丁香球28株、連翹球28株、萱草1755m2、三七景天802m2、八寶景天469m2、鳶尾764m2、三葉地錦1184株。

4 結 論

大凌河(佟沙河河口段)綜合治理工程的實施，有利于提升河道的防洪標準，大大改善沿河帶人居環境和整體景觀，更好地實現“水清、岸綠、景美、天然”及“人水和諧”目標的實現，更好地促進當地旅游業發展。

此外，為確保河道治理工程的正常運用和工程安全，充分發揮工程效益，促進工程管理的正規化、制度化和規范化，必須加強與完善河道及堤防工程的管理，提高工程管理的現代化水平。在重要河段建設必要的管理設施，如管理房、生產管理和生活管理設施進行水位、水質觀測，并對涉及工程安全的主要項目如沖淤演變等進行觀測。