张斌

（陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西西安710001）

三岔河水系生态综合治理工程设计浅析

张斌

（陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西西安710001）

在三岔河水系生态综合治理中，为解决河道汛期洪水与城区可供欣赏景观用水之间的矛盾、以及泥沙对景观水面的影响，根据以往经验，提出三种布置方案，结合现状河道情况，进行方案比较，提出采用清洪分治—泄洪槽方案，即汛期洪水满足一定标准的情况下，通过河道两侧泄洪槽下泄，既满足汛期可供欣赏的景观水面，又能使洪水泥沙安全下泄。工程的建设，可提高城市防洪标准，解决城市排污、排水问题，且符合景观要求。

生态环境治理；方案设计

现代城市河道水生态治理过程中如何解决汛期洪水与可供欣赏的景观用水之间的矛盾是治水过程中的首要问题，因7~9月份是旅游旺季，但这个时节也是汛期洪水来临之时，若此时没有可供欣赏的水面，不仅会对旅游带来影响，也会使城市缺乏灵性。因此，科学合理的解决这一问题是目前当务之急。

1 流域概况

康乐县隶属于甘肃省临夏州，地处黄土高原向青藏高原过渡地带，平均海拔为2000 m，地势平缓，总面积1083 km2。县城距兰州市114 km。境内河流水系丰富，主要为洮河西岸支流的三岔河及其支流苏家集河、胭脂河等，大致从西南流向东北，汇入洮河。

三岔河是由苏家集河、胭脂河、两条河流在康乐县城东北汇集而成，自县城东北流向虎狼关，穿过虎关大桥，注入虎关电站大坝，流川河汇入后继续东流，至杜家咀后进入临洮。

苏家集河是三岔河的最大的一级支流，发源于康乐南部的八松乡尖石山南麓石灰岩大孤石下，总流域面积330 km2，主河道长78.8 km，河道平均坡降11.7‰。

胭脂河发源于白石山主峰南麓，出麻山峡流经前墩湾、红崖河、上盖牌与支流槐沟溪河相汇，总流域面积163 km2，主河道长36.5 km。

2 治理的任务与原则

2.1 河流现状及特性

本工程涉及苏家集河、胭脂河、三岔河，治理范围主要为三条河的交汇区域，治理河段平面形态为“Y”形，三条河流基本上为微弯顺直，河道为宽浅“U”型河槽，比降较大，河床质为冲洪积砂砾石，下伏第三系（N）红粘土。苏家集河河道比降约8.7‰，现状河道宽度40 m~90 m，河道最窄处位于西大桥下游200 m处；三岔河河段比降约为8.4‰，现状河道宽60 m~191 m，胭脂河河段比降约为8.1‰，现状河道宽约60 m。

苏家集河、胭脂河、三岔河自城区穿城而过，由于三条河流均为季节性河流，汛期洪水大，泥沙多，河水浑浊；非汛期，水量小，甚至发生断流现象，现状河道可供观赏的水面极少，河道滩地杂草丛生、人为淤地造田、乱垦乱植，与广大市民要求改善环境，提高生活质量的愿望相悖，与城市环境的改善和发展要求很不适应，严重影响了县城整体形象，今日的河道杂草丛生，污水漫流，水环境日益恶化。改善三岔河县城段水环境乃当务之急。

2.2 治理任务

本工程的主要任务是在不影响河道原有功能、保障防洪安全的前提下，疏浚整治河道，利用部分河道蓄水，营造绿地，为城市绿化、美化、亮化构筑平台。通过本工程建设，提高市区河段的防洪能力，形成景观水面，营造城市生态景观，改善人居环境，把三岔河县城段建成集水利、绿化、旅游等多功能为一体的环境优美、风景秀丽、历史文化特色鲜明的园林化景区。

3 设计方案比选

3.1 工程总体规划布局

本工程集防洪、蓄水及景观美化于一体，因此，综合治理分两大主线：一是该河段防洪工程达标治理；二是在防洪达标治理的基础上，进行河道内生态蓄水景观治理。

根据苏家集河和三岔河河段特性及县城总体规划情况，本工程规划阶段治理范围上起规划康飞路桥，下至三岔河上规划的中园大桥下游150 m处，治理河道长约4.3 km。本阶段提出三种治理方案进行分析比较。

a.方案一：全河道蓄水方案

苏家集河河道总体呈近东西向展布，治理段河道宽度约40 m~191 m，现状两岸堤防高度约2.5~3 m（河床以上），为宽浅“U”型河槽，河道平均比降8.7‰，河流主槽蜿蜒曲折，平面上呈连续的“S”型，河道年输沙量为20.22万t。

该方案首先对两岸堤防进行达标治理，最小河宽不小于60 m，达标治理后将河道全部作为蓄水区，同时兼有蓄水和泄洪排沙的功能。平时为全河槽蓄水湖区，成为供观赏游乐的景观湖水面。每年的主汛期7~9月，根据上游来水来沙量的大小，景观蓄水区采取低水位运行或全部塌坝泄空运行等相应的调度运行方式，确保上游洪水及泥沙自工程区河道安全下泄；主汛期过后，立坝重新蓄水，形成蓄水景观湖。

由于治理河段比降陡，以既要形成优美的蓄水景观，又要充分节约投资为原则，蓄水景观区借鉴我院长期积累的经验，采用合理调整比降、以低坝为主间隔设置跌水堰的布置形式，形成深水区为主、浅水区为辅的景观效果，同时也增加了亲水功能。

本方案挡水建筑物布置，需要根据蓄水深度、周边地面及河槽高程、河道比降以及保证桥址处水面景观效果最佳等原则，在此基础上进行坝址选择。工程起点为苏家集河上规划的康飞路桥，终点为三岔河上中园大桥，全长4.3 km。沿途有康广路桥、西大桥、惠民桥及中园大桥，共有4座桥梁，为了使桥梁附近蓄水景观效果最佳，设计在苏家集河和三岔河4.3 km治理河段共布置了7座挡水建筑物，设计坝高2.5 m~3.0 m，蓄水区深度为0.2 m~3.0 m。为增加水面景观效果及水面连续性，设计在1＃坝、2#坝和5#坝下游80 m处设置跌水堰，堰高0.5 m。在工程区上游修建两级拦砂坎，以减少泥沙进入蓄水区。景观蓄水区面积32.2万m2（483亩），一次蓄水量为38.6万m3。

b.方案二：清洪分治—中隔墙方案

作为城市河道蓄水景观工程，如何解决汛期洪水、泥沙的安全下泄，以及蓄水景观工程自身的运行安全，是工程的关键；如何延长和维持蓄水景观的运行周期，同样是重点所在。全河槽蓄水方案淤积不可避免，且每年的主汛期洪水、泥沙量大，工程需要根据上游来水来沙量的大小，景观蓄水区采取低水位运行或全部塌坝泄空运行等相应的调度运行方式，主汛期7~9月无法正常蓄水。为此，提出清洪分治理念，该方案采用工程措施来解决苏家集河、三岔河洪水泥沙与蓄水景观的矛盾，设计将治理段河道划分为蓄水区及行洪区两部分。

规划采用中隔墙将河道分为两部分，康乐县主城区位于苏家集河河道右岸，因此，河道右侧规划为蓄水区，河道左侧为泄洪槽，泄洪槽宽约17 m，过流标准为10年一遇。该方案将上游河道一定标准下的来水来沙与蓄水景观区分开，自泄洪槽通过，右侧蓄水槽为景观蓄水区，一定洪水标准下，右侧蓄水景观区不受上游来水来沙的影响，可安全运行，减少了频繁塌坝，延长了蓄水景观区的运行时间。

由于胭脂河自右岸汇入三岔河，为了减少胭脂河泥沙进入三岔河蓄水区，规划利用胭脂河末级滚水坝，改建滚水坝右侧水闸为胭脂河分洪闸，沿着规划的绿荫路修建分洪渠，将胭脂河10年一遇的洪水分引至三岔河蓄水区下游。三岔河与分洪渠之间形成环岛，在环岛内也可规划一定的人工湖，将上游河道水流引至湖内进行蓄水。

该方案很好地解决了苏家集河、三岔河洪水泥沙与蓄水景观的矛盾，蓄水区采用低坝挡水，挡水建筑物的位置与方案一相同，景观蓄水区面积24.3万m2（364亩），一次蓄水量为29.8万m3。

该方案在蓄水区水质满足的条件下，每年可大幅度减少塌坝次数，或多年蓄水运行，每年仅需为蒸发渗漏损失、以及改善水质而进行补水，每年的运行蓄水量为29.8万m3（不含为改善水质、蒸发渗漏损失所需的补水量），充分节约了水资源，延长了蓄水运行周期。

c.方案三：清洪分治—泄洪槽方案

治理河段河宽40 m~191 m，最窄处仅有40 m左右，堤防工程按照最小河宽60 m进行布置，在既要形成较宽的蓄水景观，又要设泄洪槽泄洪排沙的情况下，合理确定泄洪槽的规模和型式是本方案的关键。清洪分治-中隔墙方案泄洪槽宽度约17 m，加上中隔墙的宽度，占用河道宽度达20 m左右，这样使得河道右侧的蓄水景观区水面宽度较小，整体蓄水景观效果欠佳，加之河道左岸为县城规划城区，17 m宽的泄洪槽布置于左侧，导致左岸城区景观效果较差。因此，在方案二的基础上进一步优化提出方案三，即清洪分治—泄洪槽方案，该方案亦是将河道分为两部分，将中隔墙分隔形成的左侧泄洪槽优化为钢筋砼矩形泄洪槽方案，目的是压缩左侧泄洪槽的宽度，加大右侧蓄水景观区宽度，同时，泄洪槽顶部可分段封闭为亲水平台，提升左岸城区景观效果，使河段蓄水景观整体效果最佳。苏家集河10年一遇洪峰流量为81.7 m3/s，胭脂河10年一遇洪峰流量为65.7 m3/s，设计沿苏家集河及三岔河左岸布置泄洪槽，在胭脂河及汇入口以下的三岔河右岸也布置泄洪槽，经过计算，下泄10年一遇洪水时，苏家集河泄洪槽宽8.0 m，胭脂河泄洪槽宽6.0 m，布置泄洪槽后，将苏家集河、胭脂河低于10年一遇的洪水泥沙通过泄洪槽引至蓄水区下游；与此同时，对泄洪槽局部段顶部封闭为亲水平台，使泄洪槽兼具泄洪排沙和亲水平台的作用，同时与堤防形成整体，对堤防起到保护作用。

该方案很好地解决了苏家集河、三岔河洪水泥沙与蓄水景观的矛盾，又能解决泄洪槽景观效果差的问题，增加了蓄水景观区的宽度，蓄水景观效果最佳。蓄水区内仍采用低坝挡水，挡水建筑物的位置与方案一相同，景观蓄水区面积28.4万m2（426亩），一次蓄水量为33.8万m3。

该方案在蓄水区水质满足的条件下，每年可大幅度减少塌坝次数，或多年蓄水运行不塌坝，每年仅需为蒸发渗漏损失、以及改善水质而进行补水，每年的运行蓄水量为33.8万m3（不含为改善水质、蒸发渗漏损失所需的补水量），充分节约了水资源，并有效延长了蓄水运行时间。

d.方案选择

通过对上述三个方案比较分析，特别是方案二及方案三解决了汛期洪水泥沙与蓄水景观之间的矛盾，就工程蓄水景观效果、洪水、泥沙淤积、工程实施难易程度、蓄水量、运行管理、工程投资等多方面的综合分析和比较，初步认为：方案一不可行；方案二、方案三均可行，且各有优势。

方案二通过工程措施来解决洪水泥沙与蓄水景观的矛盾，技术上科学合理，采用科学的调度运行模式这种非工程措施来适应河流的水沙特性，但中隔墙将河道一分为二，泄洪槽宽度为17 m，一定程度上占用河道宽度较多，导致右侧蓄水区水面宽度较小，整体蓄水景观效果欠佳，且泄洪槽内平时只过一些中小洪水，景观效果相对较差。该方案工程运行后清淤费用较低，管理方便，管理费用相对较低，节约了工程投资。

方案三是在方案二的基础上进行优化，不仅弥补了方案二的不足之处，且方案三的泄洪槽宽度大大缩小，从而加大了右侧蓄水区宽度，景观效果最佳，而且在泄洪槽顶部可封闭做为亲水平台或种植绿色植被，使泄洪槽兼具泄洪排沙和亲水平台的作用，该方案兼顾了左岸周边地区的发展，工程易于实施，并且左岸泄洪槽的设置，对左岸堤防起到保护作用。

经过综合分析，结合工程河段的实际情况，从工程蓄水景观效果、洪水、泥沙淤积、防洪影响、工程实施难易程度、蓄水量、运行管理、工程投资等多方面的综合分析，方案三更具有优势，符合康乐县的实际，推荐选择方案三，即清洪分治—泄洪槽方案。本工程旨在形成城市景观水面的同时，溶园、林、路、水为一体，力求突出一个“水”，强化一个“绿”，体现一个“美”。

3.2 设计基本特点

3.2.1 以“水”为中心，突出蓄水

康乐县本身是缺水地区，干旱情况下的河流大多干涸无水，城区没有可供市民休闲的水体和绿地。因此，本工程在保障市区防洪安全的前提下，重要的治理目标是通过修建气盾坝，在河道内形成人工湖泊和生态绿地，为城市提供水面和绿色。有了“水”，城市就有了灵气；有“绿色”，城市就更秀美。该工程规划在主城区形成长3500 m、宽48 m~175 m的景观水面，蓄水区水面面积28.4万m2（426亩），蓄水量约为33.8万m3。

3.2.2 以“人”为中心，突出亲水

工程设计渗透人文理念，在传统的堤防断面上沿蓄水区边缘布设6 m~9 m宽的亲水平台，平台高出景观水面0.3 m，供游人漫步和观赏娱乐。堤坡采用生态护坡形式，间隔设置形式多样的花坛、平台等；每个蓄水梯级区内布设1个伸入水面的亲水看台，便于游人亲水和游船停靠，突出亲水。

3.2.3 以“历史”为中心，突显人文特色

本工程地处县城的中心地带，环境赋予了工程相应的文化内涵和美学理念。为体现康乐县的人文历史，规划在苏家集河与胭脂河两岸布设人民公园文化广场，充分展现康乐县的人文历史景观；工程区沿河两岸规划为绿化带，布设如樱花园等多个主题公园，沿左岸分布的七座控制房，点缀其间，建筑各具特色，风格与康乐县人文环境相协调。

4 结语

苏家集河、胭脂河及三岔河均为多泥沙河流，年径流分配不均，来水主要集中在7~9月，工程建设主要解决了受人类活动影响情况下县城段段的水生态环境问题，既提高了城市防洪标准，基本解决了城市排污、排水问题，更重要的是工程建成后能够与莲花山相互照应，形成了山、水交融的空间景物，使康乐百姓正真感受到“洮水多情湾复湾，佳人簪珥压云朦；隔林风送莲花曲，姊妹又过姊妹山”。

TU986.2

B

1673-9000（2017）03-0084-03

2017-02-23

张斌（1982-），男，陕西咸阳人，工程师，主要从事城市水景观及河道治理设计工作。