潼溪河水系整治工程設(shè)計

章文兵，占安安

（1.江西省修江水利電力勘察設(shè)計有限責(zé)任公司，江西 南昌 330008；2.江西省南昌市水利規(guī)劃服務(wù)中心，江西 南昌 330009）

1 工程概況

根據(jù)《南昌市紅谷灘新區(qū)九龍湖新城概念性規(guī)劃》中的設(shè)計成果，此次整治的潼溪河位于潼溪河水系的中、上游段，潼溪河河道整治，整治長度為912.70 m；新建1#、2#景觀壩閘，其中1#壩寬25 m，2#壩寬12 m；潼溪水庫下游水渠疏通，疏通長度為700 m。

在《中國·南昌VR科創(chuàng)城規(guī)劃及起步區(qū)控制性詳細(xì)規(guī)劃》中已對潼溪河水系的位置和走向進(jìn)行了總體規(guī)劃，并已通過政府的審批，此次設(shè)計的潼溪河水系整治工程的總體布置也是按上述要求進(jìn)行總體布置的，同時也滿足區(qū)域水利規(guī)劃要求，并多次向紅谷灘區(qū)政府匯報予以確定。

2 工程水文條件

2.1 氣象條件

南昌市地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫暖，雨量充沛，四季分明，多年平均氣溫17.80℃，最低氣溫-9.90℃，最高氣溫43.20℃。年降雨量分配不均，每年3—6月份降雨量較集中，降水量占全年總量的51%，為豐水期；10 月至翌年2 月為少雨季節(jié)，為枯水期，降水量占總量的12.80%。

2.2 水文條件

潼溪河流域除受自身來水的影響外，下游區(qū)域還受流湖導(dǎo)托渠及贛江洪水的影響。對潼溪河中下游區(qū)域形成洪水威脅并造成洪澇災(zāi)害的洪水來源主要為贛江洪水、流湖導(dǎo)托渠洪水和流域自身洪水。潼溪河來水匯入流湖導(dǎo)托渠，下游河段受導(dǎo)托渠高水位的頂托影響。

3 水系整治工程設(shè)計

3.1 工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》及有關(guān)文件精神，依據(jù)VR科創(chuàng)城區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展?fàn)顩r與重要性并結(jié)合《南昌市城市防洪規(guī)劃（修編）》對昌北城區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃成果，確定科創(chuàng)城隸屬于九龍湖片區(qū)，區(qū)域沿贛江堤防的防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年；沿潼溪河與流湖河兩岸區(qū)域的防洪標(biāo)準(zhǔn)以及河道整治標(biāo)準(zhǔn)為20年；區(qū)域治澇標(biāo)準(zhǔn)為20年。

3.1.1 河道整治設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

整治河道長約912.70 m，河道過流能力按20 年標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計（最大過流流量約64.80 m3/s），按50 年標(biāo)準(zhǔn)預(yù)留（最大過流流量約88.60 m3/s）。

3.1.2 河道堤防（駁岸）設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

兩岸堤防（駁岸）長約912.70 m，等級為4 級，沿線水工建筑物等級為4級。

3.1.3 中央湖體開挖

位于九龍大道西側(cè)，規(guī)劃面積約為15 hm2，最大蓄水量約37.50萬m3，屬小（2）型庫區(qū)，環(huán)湖駁岸長1 942 m，等級為4級。

3.2 主要設(shè)計工程

3.2.1 潼溪河河道整治

3.2.1.1 線形選擇

此次整治的夾河河道總長912.70 m，設(shè)計的潼溪河水系平面線形主要是依據(jù)城市規(guī)劃部門在滿足水利防洪排澇的要求上，結(jié)合城市景觀要求，多次與當(dāng)?shù)卣畢R報、修改后確定的最終平面線形，所以此次設(shè)計不再做平面位置和線形的比較。

3.2.1.2 河道總布置

此次整治的潼溪河河道處于潼溪河水系中、上游段，北起于鐵路橋下規(guī)劃R1 路，南止于V 谷大街橋下，東靠九龍大道，西臨龍虎山大道，河道呈北南走勢，總長912.70 m，河道斷面形式本著生態(tài)、自然的原則，采用大緩坡的梯形復(fù)式斷面。

3.2.1.3 河道斷面的擬定

潼溪河河道用地范圍（寬度在115～178 m 之間），同時考慮生態(tài)、自然的原則，經(jīng)過與景觀設(shè)計單位充分溝通，同時滿足水利行洪要求，此次設(shè)計的河道斷面形式采用大緩坡的梯形復(fù)式斷面。底寬17～22 m，底高程27.90～25.24 m，河底縱坡1.50/1 000，主槽邊坡為1：5，親水平臺高32.16～29.77 m，寬4.00 m，一級坡為1：5，堤頂高程為35.00 m（同道路高程）、32.00 m（K0+360—K0+912.7，左岸，同道路高程），主槽坡面采用自然石堆筑生態(tài)護(hù)坡（D100～600 mm）。

根據(jù)城市規(guī)劃，潼溪河既是排水渠，又是景觀明渠，河道底寬度是根據(jù)50 年一遇行洪流量要求確定，即17 m（K0+000—K0+345）,22 m（K0+345—K0+912.7）。

3.2.1.4 河道兩側(cè)堤防筑料要求

此工程區(qū)域周邊地處丘陵，對堤防填筑所需黏土料部分利用開挖，不足部分外購，此次設(shè)計堤身填筑料采用黏土，壓實度不小于0.91。

3.2.1.5 自然石堆筑生態(tài)護(hù)坡

河道景觀水位+0.50 m 以下采用自然石堆筑生態(tài)護(hù)坡，自然采用黃鵝卵石料，料石直徑100～600 mm，粗細(xì)搭配，成型后厚度不小于500 mm，其他坡面采用草皮護(hù)坡。

3.2.1.6 堤頂（親水平臺）高程的確定

依據(jù)河道50 年一遇防洪水位，確定以1.00 m 的安全超高確定堤頂（親水平臺）高程，即32.16～29.77 m，堤頂（親水平臺）寬4 m，其上設(shè)置陶瓷透水磚鋪筑，并設(shè)置香樟木景觀欄桿，其設(shè)置成為沿河慢行交通系統(tǒng)。

3.2.1.7 兩側(cè)堤防（駁岸）穩(wěn)定計算根據(jù)河道堤線和堤基的地質(zhì)條件、設(shè)計水位等情況，選取樁號K0+912.7右岸斷面作為典型斷面進(jìn)行堤身穩(wěn)定分析計算。

計算采用北京水利水電科學(xué)研究院編制的《土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析程序》，采用瑞典圓弧法進(jìn)行計算。考慮到河道兩岸建成后為岸坡結(jié)構(gòu)形式，兩側(cè)道路皆高于設(shè)計堤頂，計算時考慮完建期工況，即計算工況為迎水側(cè)施工期工況，計算成果見表1。

表1 堤防穩(wěn)定計算成果表

從表1可知，堤坡（岸坡）穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。

3.3 新建中央湖

3.3.1 線形選擇根據(jù)城市規(guī)劃和景觀設(shè)計，新建中央湖呈半月形布置，湖泊坐落在潼溪河中游河道內(nèi)。

3.3.2 湖泊總布置

根據(jù)城市規(guī)劃和景觀設(shè)計，新建中央湖呈半月形布置，湖泊位于中央湖大街以北、V谷大街以南區(qū)域利用現(xiàn)狀低洼地打造VR人工景觀湖泊，湖泊坐落在潼溪河中游河道內(nèi)。新建中央湖總面積15.00 hm2，水面面積9.29 hm2，環(huán)湖駁岸長1 942 m。

3.3.3 湖底高程的確定

中央湖為一人工湖泊，湖底高程的確定主要依據(jù)現(xiàn)狀地形和景觀水深要求，在滿足河道行洪斷面的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合確定，即河底沿駁岸淺灘高程為25.48 m，逐步向湖中央放坡至22.00 m，坡比約為1:5。

3.3.4 環(huán)湖駁岸形式

環(huán)湖駁岸是整個工程的核心部分，駁岸的形式直接決定著湖區(qū)設(shè)計的成敗，此次設(shè)計的駁岸線總長為1 942 m，采用草坡入水和帶親水平臺的重力式擋墻的復(fù)斷面形式等五種形式。

3.3.5 駁岸內(nèi)側(cè)筑料要求

此工程區(qū)域周邊地處丘陵，對堤防填筑所需黏土料部分利用開挖，不足部分外購，此次設(shè)計駁岸內(nèi)側(cè)填筑料采用黏土，壓實度不小于0.91。

3.3.6 自然石堆筑生態(tài)護(hù)坡

湖泊景觀水位+0.50 m以下采用自然石堆筑生態(tài)護(hù)坡，自然采用黃鵝卵石料，料石直徑100～600 mm，粗細(xì)搭配，成型后厚度≥500 mm，其他坡面采用草皮護(hù)坡。

3.4 新建1#、2#水景壩（閘）

3.4.1 1#水景壩（閘）

1#水景壩為帶音樂噴泉的新型鋼壩閘，地處中央湖尾部，位于中央湖大街上游50 m 位置的潼溪河主支上，建成后將可抬潼溪河景觀水位，閘凈寬25 m，閘頂高程為26.50 m，壩底高程24.00 m，壩前景觀水位26.48 m，壩頂最大溢流水頭0.20 m。

2#水景壩為帶音樂噴泉的新型鋼壩閘，地處中央湖尾部，位于中央湖大街上游50 m 位置的潼溪河西支上，建成后將可抬潼溪河景觀水位，閘凈寬12 m，閘頂高程為26.50 m，壩底高程24.00 m，壩前景觀水位26.48 m，壩頂最大溢流水頭0.20 m。

閘室穩(wěn)定和消能計算以1#水景鋼壩（閘）為典型壩（閘），進(jìn)行相應(yīng)計算，具體如下。

3.4.2 閘室穩(wěn)定計算

3.4.2.1 計算依據(jù)和資料《水閘設(shè)計規(guī)范》，鋼壩閘段閘門每套重45 t，底軸每套重50 t，驅(qū)動裝置每套重9 t。根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果可知：水景壩基礎(chǔ)為黏土層，摩擦系數(shù)為0.35。

3.4.2.2 計算工況

設(shè)計工況：上游水位26.48 m，下游水位26.28 m，閘室底坎高程24.00 m。

完建期：下游無水，上游蓄至26.48 m。

3.4.2.3 計算原理水景壩凈寬25 m，抗滑穩(wěn)定計算公式如下：閘室抗滑穩(wěn)定公式：

∑M——作用在閘室上的全部豎向和水平向荷載對于基礎(chǔ)底面垂直水流方向的形心軸的力矩總和（kN·m）；W——閘室基底面對于該底面垂直水流方向的形心軸的截面矩（m3）。

3.4.2.4 計算成果與分析

水閘穩(wěn)定及應(yīng)力計算結(jié)果見表2，由計算結(jié)果可知：抗滑穩(wěn)定、抗浮穩(wěn)定、抗傾穩(wěn)定、基底應(yīng)力均滿足規(guī)范要求。

表2 水景壩閘室穩(wěn)定計算成果表

3.4.3 消能計算

3.4.3.1 設(shè)計依據(jù)閘上游壩底坎高程24.00 m，下游壩底高程22.90 m，壩上游景觀水位26.48 m，壩下游無水。

3.4.3.2 消能防沖穩(wěn)定分析

消力池深度按下式計算：

式中：t——消力池底板始端厚度（m）；ΔH'——閘孔泄水時的上、下游水位差（m）；k1——消力池底板計算系數(shù)，取0.15～0.20；k2——消力池底板安全系數(shù)，取1.10～1.30；U——作用在消力池底板底面的揚(yáng)壓力（kPa）；W——作用在消力池底板頂面的水重（kPa）；Pm——作用在消力池底板上的脈動壓力（kPa），取躍前收縮斷面流速水頭值的5%；γb——消力池底板的飽和重度（kN/m3）。

水景壩消能計算成果見表3。

表3 水景壩消能計算成果表

根據(jù)上述計算成果，此次設(shè)計消力池參數(shù)取值為：池深根據(jù)總體布置及下游河床高程及此次計算綜合確定為1.10 m，池長取14 m，厚度取0.60 m。

3.5 潼溪水庫下游水渠疏通

潼溪水庫下游水渠位于潼溪水庫至規(guī)劃R1 路之間，現(xiàn)狀不低洼區(qū)域，潼溪水庫下泄洪水和壩下涵管所下泄之水不能歸槽，為了保證潼溪水庫之來水能順利進(jìn)入整治后的潼溪河中，同時也為了節(jié)省水資源，此次設(shè)計采用臨時措施對該處河道現(xiàn)狀進(jìn)行疏通和拓寬，拓寬方案為：對東側(cè)河道按現(xiàn)狀5 m 底寬進(jìn)行拓寬疏通，長約180 m，對西側(cè)主河道按17 m底寬進(jìn)行拓寬和疏通，河道采用梯形斷面，長約520 m，邊坡1∶2.50。此次疏通設(shè)計僅為臨時性措施。

4 總結(jié)

潼溪河水系整治工程設(shè)計，采用河道整治新建中央湖、新建1#、2#水景壩（閘）、水庫下游水渠疏通等工程，恢復(fù)了河流健康，河道水質(zhì)得到改善,提高了河道的過水?dāng)嗝婧托钏浚嵘虽拥男购榕艥衬芰ΑΠ镀潞途坝^的治理，大大提升水環(huán)境和面貌，使水系整治工程與周圍環(huán)境和景觀相協(xié)調(diào)，產(chǎn)生了良好的環(huán)境效益和社會效益。