北沙河蓄水美化工程設(shè)計簡述

郭 濤

（太原市水利勘測設(shè)計院，山西 太原 030002）

1 工程概況

2010年12月13日，國務(wù)院宣布設(shè)立山西省國家資源型經(jīng)濟轉(zhuǎn)型發(fā)展綜合配套改革試驗區(qū)，試驗區(qū)的主要任務(wù)是深入推進節(jié)能減排和生態(tài)環(huán)境保護。根據(jù)總體要求，2011年省委省政府提出對太原市實施青山綠水工程，對東、西山實施森林綠化，對汾河干流進行美化整治，但由于東、西山水資源缺乏，受降雨、采煤等因素影響，基流基本缺失，邊山支溝污染嚴(yán)重，因此，迫切需要改善城市水環(huán)境。

隨著太原市環(huán)城水系規(guī)劃的推進，汾東水系一期清水復(fù)流工程（北澗河、北沙河和南沙河）被提上日程。

北沙河蓄水美化工程從五一路橋至北沙河入汾口，治理總長度3.8km，防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇洪水，設(shè)計流量158m3/s，堤防等級為2級。本次規(guī)劃設(shè)計遵循人水和諧共融的理念，通過河道疏浚、堤防加固或新建，消除兩岸堤防的安全隱患，滿足北沙河50年一遇的防洪要求。通過對治理段河道的整治及設(shè)壩蓄水，岸坡“軟化”，改善河道的生態(tài)環(huán)境；通過對部分河段岸坡的綠化以及護岸景觀多樣性的設(shè)置，給市民提供親水、休閑空間，改善兩岸的人居環(huán)境；通過沿河鋪設(shè)截污管道，對治理段上游及沿線污水進行截流，送入污水處理廠。

北沙河治理段蓄水和景觀設(shè)置相結(jié)合，完善城市水系規(guī)劃建設(shè)，保護自然生態(tài)環(huán)境，改善水資源生態(tài)環(huán)境，擴大城區(qū)開放空間，以實現(xiàn)人、水、自然的和諧共處及經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，創(chuàng)造生動、優(yōu)美、富有特色的城市水環(huán)境和優(yōu)良人居環(huán)境。

2 設(shè)計原則

工程實施應(yīng)遵循以下原則：一是工程安全性：滿足河道行洪安全；二是功能綜合性：通過工程措施將北沙河建成集休閑、娛樂、旅游于一體的生活平臺；三是環(huán)境生態(tài)性，創(chuàng)造適宜生物多樣性生存與發(fā)展的自然環(huán)境；四是文化地域性，挖掘當(dāng)?shù)匚幕滋N，推動文化旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展；五是治理無痕性，以工程的方法，以生態(tài)的眼光，創(chuàng)造不留人工修飾痕跡的自然風(fēng)貌；六是經(jīng)濟合理性，在滿足河道各項功能的前提下，工程造價經(jīng)濟合理。

3 工程總體布置

治理段設(shè)計縱坡分別為7.53‰，4.14‰和2.21‰，共布置7座鋼壩閘。鋼壩長約22～50m，高2.7m。蓄水池6座，蓄水面積10.5萬m2，蓄水量約17萬m3。治理段堤防基本完好，設(shè)計堤防治導(dǎo)線維持原堤線，在原有堤防的表面采用生態(tài)護岸貼坡技術(shù)，分別采用混凝土網(wǎng)格、斜坡花池式和臨水直墻面錨固預(yù)制混凝土花池箱體3種生態(tài)護岸型式。在河道內(nèi)鋪設(shè)直徑1800mm的玻璃鋼截污管道，將治理段的污水送入污水處理廠，同時排泄治理段上游河道內(nèi)小流量的洪水。

4 設(shè)計方案

4.1 堤岸生態(tài)化改造

堤岸處在水陸交錯帶，是人們主要的親水休閑活動區(qū)，也是濕生和陸生植物繁茂發(fā)育地及動物生活遷移區(qū)。因此，堤岸改造既應(yīng)保證河岸生態(tài)性，又要滿足景觀多樣性要求。本次對北沙河現(xiàn)有堤岸結(jié)合防滲措施進行生態(tài)化改造，形成生態(tài)景觀帶。

北沙河現(xiàn)有堤防為生硬的漿砌石斜坡護岸岸坡，生態(tài)性較差。在現(xiàn)有堤防表面采用混凝土網(wǎng)格、斜坡花池式和臨水直墻面錨固預(yù)制混凝土花池箱體3種生態(tài)護岸型式。

混凝土網(wǎng)格結(jié)構(gòu)形式由下至上依次為：漿砌石基層（現(xiàn)有堤坡）、200mm厚鋼筋混凝土、500mm厚的混凝土網(wǎng)格，內(nèi)填種植土，該段長100m。斜坡式花池結(jié)構(gòu)形式為：漿砌石基層（現(xiàn)有堤坡）、200mm厚鋼筋混凝土、采用鋼筋混凝土隔墻將斜坡分割成寬3.0m的平臺，內(nèi)植花木，該段長2600m。臨水直墻面采用掛網(wǎng)混凝土加固防滲，在臨水面錨固預(yù)制混凝土花池箱體內(nèi)種植當(dāng)?shù)氐奶俾参铮瑢⑸驳摹八赖獭备采w綠化。每個箱體長2.0m，凈寬30cm，共設(shè)上下2排，間距1.0m，該段長3000m。

4.2 蓄水壩設(shè)計

北沙河共布置7座鋼壩，每座鋼壩壩長22～50m，壩高2.7m，最大水深2.7m。鋼壩閘由上游防護段、閘室段、下游消力池及海漫段組成，總長度60.2m。

閘室段長14.2m，閘孔凈寬17～50m，壩高2.7m。門庫內(nèi)布置鋼壩閘門及支鉸和擱墩，當(dāng)上游洪水來時通過操作室液壓啟閉機控制，向下游平放閘門于門庫內(nèi)，使閘室段平順過洪。洪水過后，再控制壩閘向上游直立，正常擋水。閘室底板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚度均為1.4m。

閘室兩側(cè)啟閉機室為地下全埋式布置，頂板高程為現(xiàn)狀堤防高程，但不低于設(shè)計河底高程以上3m，設(shè)有檢修孔和進人孔。

閘室段上游設(shè)有10m長的格賓石籠護底，防護寬度與河道同寬。閘室段下游布置鋼筋混凝土消力池，池長10m，深0.5m。消力池后依次接20m長格賓石籠海漫和6m長拋石防沖槽。壩基采用碎石樁處理，樁徑0.4m，間距1.0m，樁深5.0m。

4.3 截污設(shè)計

為減少治理段河道內(nèi)的污水或前期小流量洪水對蓄水池造成污染，將河道兩岸及治理段上游的污水通過管道向下游輸送到汾河?xùn)|暗涵或污水處理廠。

北沙河截污管埋設(shè)于河道內(nèi)，采用直徑1800mm的玻璃鋼管，埋深1.2m，滿足凍深要求。北沙河污水管長3.8km，最大可排泄7.9m3/s的洪水。

4.4 提水泵站及管線設(shè)計

項目完工后，將形成10.5萬m2的水面、17萬m3的水體。由于蒸發(fā)和滲漏的原因，必將使水面水位下降。為保證蓄水池正常運行，必須向蓄水池補充水量，以消除由蒸發(fā)和滲漏造成的水量損失。

該工程近期補水水源結(jié)合汾河公園的補水周期從汾河公園蓄水池內(nèi)抽取。遠期汾河清水復(fù)流后長年流量為5～10m3/s，利用東山供水管線補水。

泵房位于汾河一期工程2號橡膠壩附近，布置在二級平臺上，共2臺機組，設(shè)計流量均為0.3m3/s。

供水管線采用直徑500mm的PE管，北沙河提水管長2.3km，管道埋設(shè)與污水管道同槽，埋深1.2m，滿足凍深要求。

4.5 河岸兩側(cè)景觀帶設(shè)計

汾河兩岸設(shè)計時不僅要充分考慮城市對河道景觀與環(huán)境和諧的要求，使河道成為人們休閑娛樂的理想場所，同時還通過開發(fā)、保護、挖掘文物古跡價值，將其有機融合到工程中，形成風(fēng)格迥異，與周邊環(huán)境融為一體的景觀帶，充分彰顯碧水長河、生態(tài)綠園、文化走廊、歷史名城的無限風(fēng)光。

在主要橋梁附近建設(shè)休閑廣場、四季花壇、健身廣場、親水空間、文化長廊等一系列景觀節(jié)點，配以平臺綠地、花草灌木、綠蔭小徑，不留人工痕跡，保持自然、生態(tài)、人文的氛圍，營造湖光春色的古城美景，為市民提供娛樂、健身、游玩的場所。

5 結(jié)語

汾東水系一期清水復(fù)流工程的實施，實現(xiàn)了河道安全與河道美化，生態(tài)自然與河道整治，水、綠化、景觀、城市的完美結(jié)合，治理后將北沙河打造成城市靈水，實現(xiàn)人、水、自然的和諧共處和社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，與城市融為一個整體，給當(dāng)?shù)厝嗣駝?chuàng)造了一個優(yōu)美的生態(tài)休閑環(huán)境。