秦漢新城渭河灘面治理工程防洪影響分析研究

段文龍，慕紅偉，謝亞光

（1.黃河勘測規劃設計研究院有限公司，河南 鄭州 450003；2.水利部黃河流域水治理與水安全重點實驗室（籌），河南 鄭州 450003）

1 項目概況

1.1 項目建設必要性

2011年6月，陜西省政府正式頒發了《西咸新區總體規劃》，作為西咸新區五個組團之一的秦漢新城正式成立。2014年1月6日，國務院批復西咸新區為國家級新區，西咸新區全心致力朝著打造“民生之都，文化之城、田園之城、健康之城”奮斗目標前進。秦漢新城位于西咸新區的幾何中心，是西咸新區五大功能組團的核心區域，秦漢新城南跨渭河與西安相望，隨著西安主城區的北拓以及咸陽城區東擴，兩座古都將在這里對接融合。

開展渭河全線整治是陜西省委、省政府的重大決策，《陜西省渭河全線整治規劃及實施方案》中明確提出，以科學發展觀為統領，結合渭河特性及沿岸社會經濟發展需求，統籌規劃、科學布局、合理開發，把渭河打造成防洪安瀾的屏障、綠色環保的觀景長廊、堤路結合的濱河大道，促進區域經濟產業集群，打通寶雞至渭南的黃金水道，促進社會經濟更快更好地發展。

渭河灘面治理工程是在保障城市防洪安全的前提下，以現狀灘面為基礎，通過綜合整治形成優美的灘區環境，給沿岸居民提供一個休閑的場所，同時帶動沿岸區域發展，改善沿岸生態環境。項目的實施對改善當地河道生態，營造城市宜居水環境，具有重要意義。

灘面治理工程屬于在河道管理范圍內建設項目，對河道行洪具有一定的影響。本次以渭河正陽大橋東側生態治理工程作為典型事例研究其對防洪的影響。

1.2 工程設計方案

正陽大橋東側生態治理工程位于西咸新區秦漢新城，上起正陽大橋，下至秦漢新城與高陵交界處，項目區長2.4 km。北以渭河北大堤為界，南以高灘臨河側邊界為界，寬約60 m～210 m。項目區堤防已加固，大堤防洪標準達到渭河100年一遇。本工程在左岸高灘上進行建設，工程區域灘面高程約368 m～370 m，高于10 年一遇標準洪水位。

該項目的主要工程有道路工程、灘面平整及草皮防護工程等，工程區域總面積為25.06 萬m2。工程平面布置圖見圖1。

圖1 工程平面布置圖

（1）道路工程

道路工程包括下堤路、項目區人行便道。

下堤路有5 處，上堤引道與堤軸線下游方向的夾角小于40°。

人行便道包括主路和輔路。主路寬4 m，全長5105 m，輔路寬2 m，全長1704 m。人行便道總面積約2.96 萬m2。路面采用生態環保透水磚，高程與灘面齊平。

（2）灘面平整

本次對項目區高低不平的地方進行平整，不進行深挖高填。

（3）草皮防護工程

項目區除道路工程外，其余區域均種植草皮。草皮防護工程總面積21.90 萬m2，長度2.4 km，寬度50 m～210 m。

2 河段概況

工程河段位于咸陽隴海鐵路橋至耿鎮橋河段，屬游蕩型河道。該河段長約34 km，南岸有灃河、灞河匯入，北岸有涇河匯入，河床質為中、細砂組成，沿程由粗變細，中值粒徑0.55 mm。河床比降5‰～8‰，分汊系數為1.7～1.8。近年來因有堤防及河道工程控導整治，主槽相對比較穩定，大多數年份靠左岸行河，近期尚未出現大幅度擺動。

工程河段兩岸大堤均已完工，左岸為抵御渭河100 年一遇防洪大堤，右岸為抵御渭河300 年一遇防洪大堤，兩岸堤距約1.1 km～1.3 km。工程河段左岸有華山分廠控導，右岸有正陽、東站險工。

項目區左岸灘面寬300 m～600 m，沿水流方向相對平整，局部有坑洼，灘面高程約365 m～370 m之間（其中靠近大堤的高灘部分高程約368 m～370 m之間，高灘外側的低灘部分高程約366 m～368 m之間，靠近水流的嫩灘高程約366 m～365 m之間）。工程河段現場查勘圖見圖2。

圖2 臥虎山水庫防洪調度圖

圖2 工程河段現場查勘圖

1986 年～2018 年，咸陽站年均水沙量分別為38.2 億m3和0.25 億t。

3 防洪評價計算

3.1 設計洪水

（1）水文測站設計洪水

考慮到近期批復實施的《渭洛河下游近期防洪工程建設可行性研究報告》[1]《渭河流域重點治理規劃》[2]等相關成果中設計洪水均采用《陜西省三門峽庫區渭、洛河治理規劃》(以下簡稱《90規劃》成果，并且，2008年經國務院批復的《黃河流域防洪規劃》[3]成果與《90規劃》相差不大，因此本次成果仍采用《90規劃》成果。渭河干流咸陽站和臨潼站100 年一遇設計洪峰流量分別為9700 m3/s、14200 m3/s，300年一遇設計洪峰流量分別為11400 m3/s、17000 m3/s。

（2）工程區設計洪水

咸陽水文站至臨潼水文站之間匯入渭河較大的支流有灃河、灞河及涇河，灃河以上設計洪水直接采用咸陽水文站設計洪水成果，涇河以下直接采用臨潼水文站設計洪水成果，灃河至灞河、灞河至涇河河段設計洪水以咸陽水文站為參證站，采用水文比擬法分析計算。

根據2010 年經黃委批復的《陜西省西咸新區秦漢新城正陽渭河大橋防洪影響評價報告》，正陽渭河大橋處100 年一遇設計洪水為10000 m3/s，300 年一遇設計洪水為11800 m3/s。

（3） 平灘流量

2019 年12 月底，黃委組織在黃河干流和主要支流重點河段開展水工程防災調度情況排查工作，重點排查水工程防災聯合調度的工程指標和邊界條件等基本情況。根據排查成果，渭河秦漢新城段（警戒）平灘流量為3000 m3/s。

2020年，黃河勘測規劃設計研究院有限公司編制完成了《渭河超標洪水防御預案》，根據預案，渭河干流西安段警戒流量為3000 m3/s。

綜合考慮，計算河段的平灘流量取為3000 m3/s。

3.2 設計水面線

（1）計算方法

項目區水面線計算利用恒定非均勻流方法，采用由下游斷面向上游斷面逐段推算。

（2）計算長度

選取計算河段范圍為臨潼水文站至咸陽水文站，長53.28 km。

（3）斷面選取

起始斷面臨潼水文站和咸陽水文站斷面為2020 年汛前實測大斷面，渭淤26#～29#、36#為2020年4 月實測大斷面，項目區斷面為本次2021年3月實測斷面，共計18個，包括渭淤30#～35#。對于河道灘地內的坑塘等非有效過流面積，根據坑塘周圍高程對斷面進行處理。

（4）邊界條件

下邊界水位采用根據臨潼站水位流量關系推求。

（5）計算成果

項目區河段水面線計算成果見圖3。通過與已批復實施成果對比，本次成果與已批復實施成果[4]差別不大，本次計算是合理的。

圖3 項目區河段100年一遇水面線

3.3 洪水淹沒計算分析

RSS河流數值模擬系統由黃河勘測規劃設計研究院有限公司開發設計，經黃委評定為應用級模型，本次采用RSS河流數值模擬系統[5]進行計算分析。

（1）計算范圍

建模范圍進口邊界為斷面1（渭淤35），采用恒定流100年一遇及300 年一遇流量，出口邊界為斷面18（渭淤30），計算河段長21.19 km。二維水動力學模型建模范圍見圖4。

圖4 模型計算范圍及斷面布設圖

（2）網格布置

網格剖分是影響二維水力學模型成果精度的關鍵環節。RSS計算河段主槽采用四邊形網格，灘地采用三角形網格，工程位置局部加密，計算網格控制0.01 km2以下，共布置網格25975 個，見圖5。

圖5 網格布置圖

（3）地形處理

灘地地形采用實測1∶10000地形數據，主槽地形利用實測大斷面資料生成。根據整理的灘地地形和主槽地形資料，進行灘槽地形拼接，生成全河道二維地形，檢查拼接位置處地形連貫性并進行必要的修正。

（4）邊界條件

進口邊界分別采用100 年一遇和300 年一遇洪水過程，出口邊界采用斷面18 水位流量關系，其中，斷面18水位流量關系根據實測斷面采用曼寧公式推求計算，并根據實測資料進行了復核。100 年一遇洪水洪峰流量10000 m3/s，出口對應水位為367.78 m；300 年一遇洪水洪峰流量11700 m3/s，出口對應水位為368.33 m。

（5）成果分析

正陽大橋東側生態治理工程附近河段流場圖見圖6～圖11。模型計算結果表明:發生100 年一遇洪水時和300 年一遇洪水時工程區灘地均全部被淹沒，工程前后淹沒范圍基本無變化。

圖6 工程前100年一遇洪水流場圖

圖11 工程前、后300年一遇洪水工程區域流場對比圖

100 年一遇與300 年一遇洪水條件下，工程建設前后項目區流場變化不大，由于受治理工程的阻水作用，工程所在區域流向略有偏轉，但變幅不大。計算結果表明：100 年一遇洪水條件下，工程實施前，工程區域水流流速為0.30 m/s～1.58 m/s，工程實施后減小至0.28 m/s～1.52 m/s；300 年一遇洪水條件下，工程實施前，工程區域水流流速為0.34 m/s～1.91 m/s，工程實施后減小至0.31 m/s～1.83 m/s。

圖7 工程后100年一遇洪水流場圖

圖8 工程前、后100年一遇洪水工程區域流場對比圖

圖9 工程前300年一遇洪水流場圖

圖10 工程后300年一遇洪水流場圖

4 防洪綜合評價

4.1 與現有防洪標準、有關技術要求和管理要求的適應分析

本工程所在河段的防洪標準為左岸100 年一遇，右岸300 年一遇。建設內容包括道路工程、灘面平整及草皮防護工程等。治理工程建設后產生的壅水較?。?.01 m～0.029 m），工程建設不會降低治理河段的防洪標準。

本項目中路面高程與附近灘面高程齊平，屬于臨時防護對象，滿足防洪標準相關要求。

4.2 對河道行洪安全的影響分析

本項目在原有灘面修建，不改變灘面現狀高程，無永久阻水建筑物，經計算，生態治理工程實施后，100 年一遇洪水位高于實施前設計洪水位0.01 m～0.019 m，300 年一遇洪水位高于實施前設計洪水位0.01 m～0.029 m，對行洪基本無影響。

4.3 對河勢穩定的影響分析

工程河段堤防和控導工程比較完善，多年來整體河勢穩定。平面二維數學模型計算結果表明，工程前后該河段流場分布基本一致，工程建設對河勢基本無影響。

4.4 對現有防洪工程、河道整治工程及其它水利工程的影響分析

本項目位于左岸堤防以內的灘面上，道路工程、灘面平整及草皮防護工程等均根據現狀地形進行布置，不涉及堤防及河道整治工程的開挖破壞，對堤防及河道整治工程基本無影響。

距工程起點（正陽渭河大橋）上游2.6 km處有渭淤32 斷面，距工程起點下游2.23 km處有渭淤31 斷面（位于工程區域內），距工程終點下游3.33 km有渭淤30 斷面。根據修訂后的《黃河水文管理辦法》中第七條規定：“水文測站的監測河段保護區長度范圍為水文水資源監測斷面的上下游各500 m……，河道測驗斷面的保護區長度范圍為斷面上下游各100 m……”。渭淤31 斷面位于工程區域內，工程建設對斷面測驗有一定影響。

工程區域位于渭河護堤地范圍內，應征得河道管理機構同意。

4.5 對防汛搶險的影響分析

工程施工生產生活區不占用兩岸道路，主體工程施工安排在非汛期進行，不會有大型施工車輛占用防汛搶險道路，對該河段防汛搶險基本沒有影響。

4.6 施工對河道行洪的影響分析

該工程施工場地布置在河道范圍以外，非汛期施工，無施工圍堰及棧橋，施工棄土運至堤外空地堆放，用于堤防建設和生態治理，不占用堤防內土地，不會影響河道行洪。

4.7 施工對防汛搶險的影響分析

施工期間施工交通道路、施工場地、物料存放等若布置不當，會影響渭河防汛搶險車輛、物資及人員的正常通行，對渭河防汛搶險帶來一定影響。

5 結論與建議

（1）生態治理工程在原有灘面修建，不改變灘面現狀高程，無永久阻水建筑物，經計算，生態治理工程實施后，100 年一遇洪水位高于實施前設計洪水位0.01 m～0.019 m，300年一遇洪水位高于實施前設計洪水位0.01 m～0.029 m，對行洪基本無影響。

（2）工程河段堤防和控導工程比較完善，多年來整體河勢穩定。平面二維數學模型計算結果表明，工程前后該河段流場分布基本一致，工程建設對河勢基本無影響。

（3）本次生態治理工程位于左岸堤防以內的灘面上，道路工程、灘面平整及草皮防護工程等均根據現狀地形進行布置，不涉及堤防及河道整治工程的開挖破壞，對堤防及河道整治工程基本無影響。

（4）工程施工生產生活區不占用兩岸道路，主體工程施工安排在非汛期進行，不會有大型施工車輛占用防汛搶險道路，對該河段防汛搶險基本沒有影響。

（5）大洪水對水面內側邊坡有掏刷作用，會對灘岸的穩定性造成影響；發生大洪水時，項目區全部被洪水淹沒。

（6）工程在正陽渭河大橋附近無開挖，工程實施后產生壅水高度較小（0.01 m～0.029 m），因此，工程建設對大橋影響不大。

工程所涉及其他第三人合法水事權益事宜由建設單位負責處理。

（7）建設單位應加強防汛安全管理，配置預警預報設備，建立健全防汛值班制度，積極與防汛部門聯系，及時獲取防汛信息。

洪水期項目區自然漫灘行洪，不得建設妨礙行洪的建筑物、構筑物。建設及運行管理單位在項目建設與運行期間，應制定切實可行的防洪預案，確保人員安全，由此引起的防洪安全問題由建設管理單位承擔。

河道行洪、河勢變化等對建設項目造成的水毀影響，由建設管理單位自行承擔。

建設單位應在工程施工期及運行期在合適位置設置視頻監視設施，并接入河務部門監視系統。

建設單位及運行管理單位應在項目區合適位置設置自動水位監測系統，確保項目河段防洪及游人安全。

（8）施工完成后，施工部門應抓緊清除廢渣，加強施工期間周邊地區環境保護，待施工結束后應對施工期內環境的損壞作相應的恢復。工程運營過程中建設單位須建立嚴格的水污染防治措施和水質監測機制，確保工程以及工程周邊的生態環境安全。

（9）項目建成后，由于環境的改善，游人會增多，如果汛期發生洪水，將會對游人安全造成威脅，建議建設單位做好防御各級洪水預案，確保游人生命安全及行洪安全。同時應加強日常管理，及時收集游人丟棄物品，并清理出河道，保持灘區清潔，減少對環境產生的不良影響。

項目應服從渭河防洪要求，當預報咸陽水文站流量有上漲至3000 m3/s以上時，管理單位應立即啟動應急響應，疏散人員、無條件關閉項目區。