河道防洪能力提高的對策及影響因素分析

寇思飛，翁茂峰，姜 龍

(中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司,西安 710065)

0 前 言

當前中國社會經濟與城鎮化正處在轉型發展的關鍵時期，宏觀經濟發展速度總體呈現從高速轉為中速，發展方式從數量增長為主轉向質量提升和結構優化為主，各城市高新區、開發區的規劃也相應的提出了綠色生態、土地集約和宜居宜業的高質量發展要求。因此，對具有江河流經的規劃區域，隨著未來人口和經濟等防護對象的變化，應提高城市防洪安全、生態環境質量和居民生活質量，保護河道周邊免遭洪水的危害，完善防洪體系，尤其是河流兩岸已有堤防的防洪標準也要隨之提高。

本文以某高新區河道生態綜合整治工程為例，為提高規劃河段防洪能力，從現狀10年一遇防洪標準提高到50年一遇的防洪標準，提出堤防退建和堤防加高培厚2種對策。通過對2種方案綜合對比分析，提出河道生態綜合治理工程中提高河道防洪能力的對策及關鍵影響因素。

1 河道現狀及整治必要性

1.1 上位規劃情況

某高新區規劃面積約76 km2，建設區范圍內涉及行政村35個。按照“打造特色鮮明，高品質的產業園區”的規劃思路，重點突出生態環境建設，充分發揮規劃區水資源豐富的優勢，包裝挖掘水文化元素，利用水系進行路網和功能區分區，同時建立綠色生態屏障，打造特色顯明產業園區，最終達到產城融合的目的。

某高新區河道生態綜合治理工程，有利于規劃區建設，有利于工業生產，有利于保護人民生命財產的安全，強調綠色發展，提倡生態優先。在處理好與用地豎向、城市道路工程、雨污排水以及綜合防災等專項規劃協調關系的前提下，根據分區規劃，工程河段防洪標準為50年一遇。

1.2 工程河段現狀及存在的問題

(1) 工程河段現狀

河道由南向北流經高新區所規劃區域，生態綜合整治的范圍為規劃區域段河道。治理河道長2.1 km，河道平均坡降為5.0‰，治理河道上游有部分段無堤防段，長約0.7 km，現狀已建堤防工程長約1.4 km，僅能達到10 年一遇洪水，規劃防洪標準為50年一遇，相應設計流量為426 m3/s，河流計算糙率取0.035。河道現狀典型橫斷面見圖1。

圖1 河道現狀斷面 單位：m

(2) 存在的問題

河道防洪體系不完善，影響兩岸群眾生命及財產安全；流域水資源分布不均，河道兩岸生態環境薄弱；水生態功能退化，河流自凈能力下降，影響河流生態系統各項功能正常發揮；河道現狀與城市發展所要求的水環境、水景觀差距極大，與周邊區域規劃及經濟發展不相協調。

1.3 進行生態綜合整治的必要性

工程區為某高新區未來核心區域，規劃為城鎮密集區，資源、人口、經濟、社會的總體發展水平將達到較高水平，未來區域位置顯著，發展潛力巨大。本工程通過修建防洪堤，提高防洪標準，確保河道的行洪安全，為區域的發展提供良好的安全保障，為經濟發展和百姓安居樂業保駕護航。工程建設將起到提高區域的防洪能力、完善區域基礎設施、改善投資環境、加快經濟發展、對外展示的重要作用。

2 水文及水面線計算成果

2.1 水文計算成果

治理河段干流流域面積129.5 km2，其支流治理段流域面積29.7 km2。支流匯合口以上約10 km處建有水庫一座，水庫流域面積66.3 km2，水庫庫容609.58萬m3。在計算設計洪水時，先根據水文站實測洪水成果，采用水文比擬法推求支流洪水和水庫以上入庫洪水；再根據水庫調洪演算結果，并且考慮區間洪水錯峰疊加，得到治理河段支流匯合上下游設計洪水成果。治理河道不同河段洪峰流量計算成果見表1。

表1 治理河道不同河段洪峰流量計算成果表 /(m3·s-1)

2.2 水面線計算成果

根據河道現狀結合規劃，為滿足50年一遇標準洪水行洪要求，提出方案1為對河道已建堤防進行退建；方案2為對已建堤防進行加高培厚。按照基礎資料對2種方案的設計水面線進行推求，如圖2。方案1較方案2在河道樁號1+000.00 m以后洪水水位有明顯抬升，因此河道堤頂高程隨之提高。

圖2 50年一遇水面線對比圖

3 整治方案分析

3.1 堤防退建方案

河道整治的目的首先要滿足防洪功能，其次盡量保持河道形態的多樣性和環境的協調性。按照最小河寬大于50 m的堤線進行布置之后，對河道按照50年一遇洪水進行水面線推求，河道拓寬之后，相應的降低了過流斷面的洪水位，堤頂高程與原地面相差不大，如圖3所示。方案1的優點是堤防內側坡度較緩，可以布置岸坡防護林、濱水步道等措施，兼顧居民休閑、近水親水，與城區沿岸景觀相融合；既能滿足高新區規劃的防洪要求，也能較好的與城市建設、市政景觀相結合。方案1的缺點是需要拆除已建堤防，拓寬河床，開挖方量較大，建設期可能會造成部分水土流失，會產生大量的棄方，相應的造價也會提高。

圖3 方案1河道設計斷面圖 單位：m

3.2 堤防加高培厚方案

根據河道兩側現狀已有堤防斷面，對河道按照50年一遇洪水進行水面線推求，相應的堤頂高程隨之增加，加高后的堤防比現狀地面高出2～4 m不等，如圖4所示。方案2的優點是可以利用原有堤防，開挖方量較少，可減少對天然河道的擾動，能有效控制區域內的水土流失，施工期對河道行洪影響較小，工程投資相對較少。方案2的缺點是堤防越高，安全穩定性越差，過高的堤防破壞了城市景觀的整體性，封鎖了原有的濱河風光，并對城市的交通規劃的連貫性產生了影響。

圖4 方案2河道設計斷面圖 單位：m

4 影響因素及方案比選

4.1 防洪要求

方案1和方案2根據水面線推求和堤防頂高程設計都可以滿足防洪要求，但方案1的行洪斷面為寬淺式，流速相對較小，方案2的行洪斷面為窄深式，流速相對較大。

4.2 施工期影響

根據GB 50433-2018《生產建設項目水土保持技術標準》推薦的公式計算，方案1施工期預測新增水土流失總量為1 872 t，方案2施工期預測新增水土流失總量為925 t。方案1要對原來的堤防進行拆除重建，在施工期土方開挖量比較大，擾動面積較大，相應的新增水土流失量要增加，如果有河底清淤，還要考慮施工期的導流。方案2是在原來的提防頂部和背坡進行加高培厚，擾動面積相對較小，新增水土流失量比較小，施工期可以正常行洪，無需導流。

4.3 建設征占地

根據本工程平面布置圖以及項目征地紅線圖，確定方案1需要在河道管理范圍以外征地8.27 hm2，方案2需要在河道管理范圍以外征地5.73 hm2。方案1比方案2征地面積多2.54 hm2。

4.4 安全穩定

結合擬定的堤防工程斷面，選取2個方案設計堤防最不利斷面進行邊坡抗滑穩定安全分析計算。本次邊坡穩定計算采用簡化畢肖普法，計算按照GB 50286-2013《堤防工程設計規范》，結果見表2。由計算結果可知，2種方案安全系數均滿足規范要求，但方案1比方案2安全系數更大。

表2 典型斷面邊坡抗滑穩定安全系數計算成果對比表

4.5 與城市景觀、生態環境的結合

方案1在堤防退建后，堤防外坡頂高程比原有地面線高1～2 m，可以很自然的與堤外濱水公園或景觀綠化帶有很好的過渡，城市的道路也可以和堤防采用常規橋梁以平交的方式結合；由于堤防內坡較緩，結合環境特點及氣候條件，采用喬灌草結合的形式綠化，設置濱水步道、親水平臺及景觀節點等，可以打造開闊兼容的濱水空間。

方案2在原有堤防加高培厚，堤防外坡頂高程比原有地面線高出3～5 m不等，過高的堤防破壞了原有城市景觀的連續性，隔離了濱水風光，在視覺上帶來了不利影響，但過高的堤防可以做為眺望、俯視河流和周圍空間的場所；城市道路與河道堤防相交時，橋梁一般要以高標準去滿足行洪要求，導致橋面高程過高，也影響了城市交通的連貫性；由于加高的堤防迎水坡和背水坡坡比較陡，護坡形式選擇比較單一，一般選擇格賓石籠或草皮護坡的形式，空間布局比較單一，生態景觀性較差，和城市的景觀規劃不能很好的結合。

4.6 工程投資

根據河道項目特點，2種方案在土方開挖回填、征地補償、堤防護坡等方面存在較大的不同，根據本項目所在區域工程造價，對2種方案進行投資估算，結果見表3。由估算對比表可知方案2比方案1更經濟。

表3 投資估算對比表 /萬元

4.7 綜合比選結果分析

本工程綜合以上6方面因素，影響因素綜合比選見表4。在滿足50年一遇防洪要求的前提下，營造優美的濱水環境，注重城市綠色廊道和慢行體系與開發空間的串聯，綜合考慮河流洪水特性、河道段面現狀、城市分區規劃等因素，選擇方案1即堤防退建做為本工程的推薦方案。

表4 影響因素綜合比選表

5 提高防洪標準的對策及主要影響因素

在防洪要求方面，2種方案都可以滿足行洪，差異性不大；在施工期的影響方面，方案1比方案2在施工期防治水土流失的措施投入要多，但對總投資的影響也不大；在安全穩定方面，雖然方案1比方案2的計算結果更安全，但兩者的計算結果都滿足規范要求。在建設征占地影響因素方面，方案1明顯比方案2占地要多，對河道兩側的侵占更明顯，在具體的工程項目設計中要權衡考慮。在城市景觀、生態環境相結合方面，方案1比方案2更有優勢，可以在滿足防洪功能的同時，利用現代水利創造優美環境，并且可以進一步完善河道及周邊生態系統，與城市規劃的景觀有很好的融合。在經濟性方面，由于方案1比方案2的土方開挖、土方回填、護坡等工程量較大，征占地補償投資較大，相應的總投資更大，相對不經濟。

通過工程實例對堤防提高防洪標準的對策分析，可以看出建設征占地、與城市景觀的結合以及經濟性為主要影響因素。

6 結 語

開發區的城市防洪標準，最重要的是根據社會經濟發展規劃相結合，河道的綜合整治目的，是為了營造優美的濱水環境，注重綠色廊道與開發空間的串聯，治理也要始終貫穿以人為本的理念，突出生態治理。本文提到的在提高河道防洪標準對策的2種方案，應根據當地的發展規劃、防洪安全、城市景觀需求以及資金情況等影響因素綜合考慮選擇，堅持人工干預與自然修復相結合，促進河道生態環境修復改善，營造優美河道環境，維護河流生命健康，為沿岸創造宜居生態環境。