南淝河流域生態修復（水生植物種植）工程防洪分析

張安慶 盧 慧

一、工程概況

南淝河是巢湖北岸的一大支流，發源于安徽省中部大潛山余脈的南部，主干河道全長約70.0km，流域面積1464km2。南淝河流域生態修復（水生植物種植）主要任務為通過恢復水生植物、底棲動物等措施凈化設計河段的水質，恢復設計河段的生態環境功能，并探索南淝河流域河道中水生植物恢復的適宜性，為下一步開展南淝河全流域生態修復提供技術支撐。工程范圍為南淝河二道壩至懷寧北路，設計長度為350m。沉水植物種植面積6285m2，水生動物投放321kg。

二、防洪分析與計算

（一）計算公式

1.綜合糙率計算公式

式中：P—河道整個斷面面積，以m2計；

Pi—第i 分割斷面面積，以m2計；

n—河道整個斷面綜合糙率；

ni—第i 分割斷面糙率。

2.水面線計算公式

水面線推求根據能量守恒原理，采用河道斷面水面曲線逐段試算法，其計算公式為：

式中：

z1、z2—上下游斷面水位，m；

α1、α2—動能修正系數；

ξ—局部損失系數；

Q—斷面過流量，m3/s；

A1、A2—上下斷面的過水斷面面積，m2；

R—水力半徑，m；

n—河道糙率。

（二）防洪分析與計算

南淝河干流河流已經過治理，河道為復試斷面，河底高程9.76～9.80m，河道底寬約18m，在高程12.5～12.6m 處設親水平臺，親水平臺寬約2.7m，親水平臺以上邊坡約1 ∶2。下游合作化路蓄水壩壩頂高程為11.8m。

1.水生植物選取

由于生態修復工程在考慮整體水體生態凈化功能的時候，多以植物的景觀性、生態性為重點，一般會選取一些生態效應良好、體態壯碩美觀的喬木作為水生植物，以達到景觀生態的效果。但從河道行洪安全的角度看，種植喬木會減小了河道原有的設計行洪斷面，從而造成阻水，也會產生掛淤、纏繞漂浮物等現象，進一步弱化了河道的行洪安全。為確保河道防洪安全，本項目在設計時，堅持防洪安全為主，生態景觀其次的原則，在滿足河道最小行洪斷面的基礎上，通過營造不同的水生環境，結合種植沉水植物、水生動物等，營造不同的動植物群落，凈化水質的同時也為其他生物生長提供良好的生態基底。

根據設計資料，項目區內主要水生植物高度均未超過1.2m。因此對河道的行洪影響很小，同時也兼顧了景觀性和生態性。

2.河道綜合糙率

單種水生植物占用過流斷面面積暫用植株高度×單斷面種植寬度×空隙率進行估算，同一斷面上各種水生植物占用面積之和即為占用過流總面積。本次涉及河段選取種植初期和生長成熟期的最不利斷面進行計算，詳見表1、表2。

表1 南淝河干流種植水生植物參數表（生長初期最不利斷面）

表2 南淝河干流種植水生植物參數表（生長成熟期最不利斷面）

本次南淝河干流是經過治理的河道，河段順直，斷面規整，水流通暢，參考《水利計算手冊》中河道糙率取值表，現狀河道糙率均取0.025。種植水生植物后根據水生植物品種、單斷面種植寬度、植株高度，斷面綜合糙率為單種水生植物糙率的面積占比加權平均，經計算：種植初期河道綜合糙率為0.0267，生長成熟期為0.0288。

3.洪水水面線

20年一遇工況下，種植水生植物后最大阻水面積占比為3.8%，南淝河干流懷寧路至二道壩壩下現狀20年一遇洪水位為14.930～14.958m。種植水生植物后，20年一遇洪水位為14.930～14.972m；種植水生植物后，20年一遇洪水位壅高了0～0.014m，見表3。

表3 南淝河干流20年一遇工況下種植水生植物前后對比表

100年一遇工況下，種植水生植物后最大阻水面積占比為2.6%，南淝河干流懷寧路至二道壩壩下現狀100年一遇洪水位為16.560～16.577m。種植水生植物后，100年一遇洪水位為16.560～16.584m；種植水生植物后，100年一遇洪水位壅高了0～0.007m；種植后100年一遇洪水位仍低于兩岸地面高程，見表4。

表4 南淝河干流100年一遇工況下種植水生植物前后對比表

三、防洪評價與建議

（一）防洪評價

根據已批復的《合肥市城市防洪規劃報告》以及《南淝河防洪完善工程（一期）》等，本工程范圍內南淝河現狀河道斷面已滿足100年一遇防洪標準。本次南淝河干流（二道壩—懷寧路）范圍內種植水生植物（沉水植物），水生植物最大阻水面積4.55m2，占用百年一遇設計標準內的行洪斷面2.6%，造成最大壅水高度0.014m。

根據《防洪標準》和《合肥市城市防洪規劃報告》，中心城區防洪標準為100年一遇，排澇標準為50年一遇。本次涉河工程河段位于中心城區，現狀南淝河干流已達100年一遇防洪標準。根據項目建設方案，本次南淝河干流涉河的水生植物（沉水植物）防洪標準均采用100年一遇，滿足與現有防洪排澇標準相適應的要求。

本項目擬在南淝河干流植沉水植物，水生植物種植后，對河道水位的抬高有一定影響，本次選取植物在生長成熟期的最不利斷面進行計算，其中南淝河干流最大壅水高度為0.014m，造成的河道壅水長度為280 m。種植水生植物后其洪水位仍低于兩岸地面高程，不影響河道行洪安全。

（二）建議

項目實施前應根據前期研究成果并確定合理的水生植物間距及植株高度，建議種植水生植物株高較低、遇洪水易倒伏的品種，且種植株距應較大，對洪水過流影響較小。

建議沉水植物長出水面影響河道景觀或行洪時，應進行人工打撈或機割。對于浮出河道水面的死株，應安排及時清除。根據沉水植物種類的不同，具體收割時間為4—5月收割1 次，6—8月收割3 次、9—12月收割2 次。

在施工期間，由于底質改良預處理、植物種植等施工工藝，會產生一些淤泥，建議施工單位及時將淤泥運至河道主管部門指定地點，禁止將淤泥堆放在迎水坡或河道行洪區內。

工程施工期及完建初期應加強對南淝河工程段堤防、岸坡及河床進行觀測，如有不利情況應及時采取措施并上報■