王 璞

（唐山市水務局，河北 唐山 063000）

東沙河穿越遵化市區(qū)，是遵化市的母親河。近些年，由于上游選礦產生的尾礦違法排入河道，造成河道嚴重淤積。生活及工業(yè)污水、垃圾向河道排放，造成了市區(qū)環(huán)境污染，不僅嚴重影響人居環(huán)境和城市形象，而且給城區(qū)防洪安全構成嚴重威脅[1]。為改變東沙河的環(huán)境狀況，確保遵化市東沙河兩岸人民群眾的生命財產安全和保障社會的可持續(xù)發(fā)展，給人民創(chuàng)造一個良好的生活環(huán)境，擬對東沙河進行生態(tài)防洪綜合治理，在提高東沙河行洪能力，保護經濟社會發(fā)展和人民群眾生命財產安全的同時，為保證城區(qū)水面常年有水，擬建設5道橡膠壩，使帶狀水面覆蓋整個城區(qū)河道。洪水期間坍壩放水，洪水減小后升壩蓄水，充分利用河道、人工湖、濕地等資源，進行功能分區(qū)，建設濱水景觀，以自然美和生態(tài)美的有機結合，構建城市河道景觀。

1 設計洪水

遵化市東沙河生態(tài)防洪綜合治理工程北起般若院水庫輸水洞出口，南至唐遵鐵路橋，以規(guī)劃東三環(huán)路為界。綜合治理工程控制斷面以上沙河流域面積為170km2，其中般若院水庫流域面積130km2，水庫至控制斷面區(qū)間面積40km2，治理的河道即處在該區(qū)間內。工程控制斷面處的設計洪水主要由般若院水庫下泄洪水和水庫至城區(qū)段的區(qū)間洪水兩部分組成。依據(jù)《防洪標準》的有關規(guī)定[2]，根據(jù)工程等別要求，需計算50年一遇、20年一遇和10年一遇3個標準的設計洪水。設計洪水的計算采用水庫設計、區(qū)間相應和區(qū)間設計、水庫相應兩種組成方式進行洪水組合，從中選取對工程不利組合方式成果作為工程控制斷面設計洪水。

1.1 水庫、區(qū)間及工程控制斷面的天然洪水

水庫入庫洪峰和洪水過程線選用般若院水庫1976年水文分析成果，由《河北省唐山地區(qū)水文手冊》的經驗公式法推求[3]；洪量由設計暴雨查降雨～徑流關系，得徑流深，再乘以流域面積求得，其中降雨等值線圖來自《河北省中小流域設計暴雨洪水圖集》[4]。區(qū)間設計洪水、工程控制斷面天然洪水按同樣方法計算，則10年一遇、20年一遇和50年一遇設計洪峰及洪量成果見表1。

表1 不同重現(xiàn)期的設計洪水成果

1.2 水庫設計洪水～區(qū)間相應洪水組合

（1）般若院水庫調蓄計算。般若院水庫設計洪水經般若院水庫調蓄后，10年、20年和50年一遇最大泄量分別為238m3／s，409m3／s和631m3／s。

（2）工程控制斷面洪水。區(qū)間相應洪水為城區(qū)處的天然洪水錯時段減去水庫不同重現(xiàn)期的洪水。水庫發(fā)生設計洪水、區(qū)間相應條件下，工程控制斷面的洪水為水庫設計條件下的泄流過程錯時段與區(qū)間相應的洪水相加。經計算可得到在該條件下工程控制斷面10年一遇、20年一遇和50年一遇3個重現(xiàn)期的洪峰流量分別為324m3／s，435m3／s和670m3／s。

1.3 區(qū)間設計洪水～水庫相應洪水組合

水庫相應天然洪水為城區(qū)處的天然洪水減去區(qū)間不同設計頻率的洪水，水庫相應洪水經般若院水庫調蓄后，得到水庫相應方式的泄水過程。城區(qū)處現(xiàn)狀條件下的洪水為水庫相應的泄水錯時段與區(qū)間相應的洪水疊加。經計算可知，在該條件下工程控制斷面10年一遇、20年一遇和50年一遇3個重現(xiàn)期的洪峰分別為322m3／s，433m3／s和631m3／s。

2 生態(tài)景觀設計

水利工程景觀設計包含了工程設計和景觀設計兩個方面。工程設計主要涉及功能、安全與經濟，景觀設計要體現(xiàn)整體性、地方性、生態(tài)可持續(xù)、獨特性原則等，來體現(xiàn)水體景觀、建筑物景觀和綠化景觀完美結合[5]。

遵化市東沙河生態(tài)防洪綜合治理工程劃分為非蓄水河段和蓄水河段，根據(jù)遵化市城市發(fā)展總體規(guī)劃，將治理河段分為匯流區(qū)、人工濕地沉沙凈化區(qū)和生態(tài)景觀區(qū)。

2.1 匯流區(qū)

般若院水庫輸水洞出口至規(guī)劃東三環(huán)路上游，包含溢洪道泄洪渠，長8668m，河槽寬窄不一，岸坡結構各異。般若院水庫輸水洞尾水渠，現(xiàn)狀河槽寬度為15～30m，深2.0～3.6m，彎道凹岸及部分河段采用漿砌石擋土墻；在輸水洞出口以下1000～2000m處，河槽斷面狹窄，河槽寬僅10～26m，以土堤為主；河道右岸遍布尾礦堆和尾礦庫，河槽寬30m左右，以土堤為主；河段河槽寬48～60m，以土堤為主；溢洪道泄洪渠下游400m渠段斷面寬度35m左右，其余渠段斷面不規(guī)整，交匯口附近泄洪渠道完全被尾礦砂侵占。

東沙河治理段兩岸及區(qū)間支汊河溝為泥沙的主要來源，因此綜合治理應包括區(qū)間支汊河溝的小流域水土保持綜合治理。但由于小流域水土保持是一項長期而易反復的工作，故將其列入長期的工程目標，近期主要實施近岸尾礦堆清理及植物固沙等工作。

2.2 沉砂凈化區(qū)（生態(tài)環(huán)境區(qū)）

沉砂凈化區(qū)（生態(tài)環(huán)境區(qū)）為東三環(huán)路上游至下游彎道，長600m，兩岸地勢較低。治理方案為將河段擴挖，形成寬100～150m、長500m的低洼濕地，濕地末端設攔沙橡膠壩。該段平時作為濕地，調節(jié)氣候，汛期攔截推移質泥沙，防止小流量洪水挾帶泥沙淤積于市區(qū)蓄水河段，遭遇較大洪水，塌壩泄洪，集中排沙。

2.3 生態(tài)景觀區(qū)

生態(tài)景觀區(qū)包括東湖水上公園、東壩主體公園（城市休閑區(qū)）、中心蓄水景觀帶（綜合服務區(qū)）、中下游防洪景觀區(qū)（古城風貌區(qū)）、下游蓄水景觀區(qū)（文教科普區(qū)）等。利用東二環(huán)上游右岸空曠低洼地勢的有利條件開挖人工湖，興建東湖公園，為市民提供休閑娛樂場所，改善人居環(huán)境，帶動周邊房地產及相關行業(yè)的發(fā)展。

3 景觀工程防洪設計

根據(jù)不同流量水面線復核東沙河現(xiàn)狀河道行洪能力，分析結果：市區(qū)以上河段現(xiàn)狀過流能力為150～200m3／s，局部達到350～400m3／s，三環(huán)路至南關大橋下游1.6km 河段可達450～600m3／s，南關大橋下游至112國道橋河段行洪能力僅為120～150m3／s，河道行洪能力不足10年一遇。

3.1 洪水水面線推算

市區(qū)上游段清淤后縱坡為2.3‰～5.8‰，設計底寬16～48m，設計斷面為梯形。市區(qū)段南關橋以下縱坡為1.67‰，設計底寬45m；東關橋以下縱坡為1.43‰，底寬45～53m；二環(huán)橋至東關橋縱坡為1.82‰，三環(huán)路以下設計縱坡為2.0‰，三環(huán)路至東關橋之間設計底寬45m。市區(qū)河道采用復式斷面。

上游段治理后仍維持土質河床，市區(qū)段護底結構采用混凝土襯砌，攔沙橡膠壩至東關段采用混凝土護坡，東關至南關之間采用漿砌石仰斜式擋墻，南關以下河段采用混凝土擋土墻。

根據(jù)推算的橡膠壩壩下水位，確定橡膠壩的淹沒系數(shù)，再按寬頂堰公式反推壩上水位，然后以該水位作為起推水位進行橡膠壩上游河段水面線的推算，從而得到設計條件下的洪水水面線。其中，市區(qū)段50年一遇設計洪峰流量為670m3／s，上游段20年一遇設計洪峰流量435m3／s，輸水洞尾水渠和溢洪道泄洪渠20年一遇洪水泄水能力分別為70m3／s和409m3／s。

3.2 堤頂高程確定

規(guī)劃東三環(huán)路上游東沙河河堤為4級堤防，堤頂安全加高取0.3m。根據(jù)遵化市總體防洪要求，為避免上游超標洪水漫堤繞過市區(qū)防洪堤進入遵化市區(qū)，導致市區(qū)防洪堤失去意義，在市區(qū)上游規(guī)劃三環(huán)路附近利用市區(qū)開挖棄土堆砌堤壩，避免上游洪水繞過防洪堤進入市區(qū)。三環(huán)路和上游高速公路建設時，利用路基作為上游防洪堤，收集坡面水。

由于東沙河穿越遵化市中心，市區(qū)段左、右堤均為3級堤防，堤頂安全加高取0.4m。

規(guī)劃東三環(huán)路上游東沙河河堤為4級堤防，堤頂高程按設計水位加堤頂超高確定，安全加高取0.3m，計算超高0.6m。市區(qū)段左、右堤均為3級堤防，堤頂高程按設計水位加堤頂超高確定，安全加高取0.4m，計算超高0.7m?，F(xiàn)狀堤頂高于設計堤頂時，采用現(xiàn)狀堤頂高程。洪水水位推算及堤頂高程設計成果見表2。

表2 東沙河河道洪水位與堤頂設計高程

4 水量調節(jié)計算

4.1 用水量分析

市區(qū)蓄水工程建設后，設計蓄水量74萬m3，形成38.6萬m2蓄水水域，蓄水工程的水量損耗主要包括滲漏損失量和蒸發(fā)量。

水面蒸發(fā)量主要與當?shù)氐臍庀髼l件有關。根據(jù)唐山市多年平均水面蒸發(fā)量分析，遵化市1981～2000年平均水面蒸發(fā)量為1013.3mm，扣除降水的影響并考慮存在非蓄水時段，多年平均凈蒸發(fā)深度為500mm。

滲漏水量主要與河床基底的土質和地下水位埋深有關。該段河床巖性多為圓礫、礫砂、粉砂，局部地段為雜填土或粉砂淤積層，地下水位埋深大于10m，故河床滲透系數(shù)約50～200m／d，屬強透水層。在工程治理中，采用土工膜防滲，參照有關規(guī)范和類似工程的防滲效果，日均滲漏量按有防滲措施渠道的自由滲漏方法計算。參照《渠道防滲工程技術規(guī)范》（SL 18-2004）有關規(guī)定[8]，確定滲漏損失水量為0.025m／（m2·d），則年滲漏量為290萬m3。通過上述資料分析，蓄水景觀工程全年用水量為364萬m3。

4.2 水量調節(jié)

據(jù)般若院水庫管理處提供的資料，建庫初期以農業(yè)灌溉為主，后陸續(xù)增加了向遵化建龍、遵化熱電廠和北方鋼鐵公司3個企業(yè)的供水任務，年設計供水量分別為500萬m3、500萬m3和300萬m3。

根據(jù)般若院水庫供水目標的要求進行水庫調節(jié)，從死庫容起調，水庫死庫容為100萬m3。根據(jù)已通過河北省水利廳審批的《遵化熱電廠二期工程2×300MW供熱機組水資源論證報告》中提供的資料，般若院水庫50%年份年內徑流逐月分配及50%年份農業(yè)用水年內逐月分配見表3。

表3 般若院水庫入庫徑流及興利調節(jié)成果 萬m3

由表3可以看出，水庫在滿足北方鋼鐵廠及農業(yè)灌溉用水的條件下，尚有較多的剩余水量，而蓄水景觀區(qū)需水量為364萬m3，顯然在50%年份般若院水庫完全可滿足東沙河生態(tài)治理工程所需水量。

為滿足建龍、熱電廠和北方鋼鐵公司3個企業(yè)用水，先后敷設了般若院水庫至熱電廠輸水管道（DN478×2）和般若院水庫至建龍輸水管道（DN530），其用水對象只剩下北方鋼鐵公司。它可以利用管道富裕供水能力補給，以減少由于蒸發(fā)、滲漏造成蓄水面降落，而且般若院水庫至市區(qū)輸水管道由工程區(qū)通過，取水方便，因此，東沙河可以利用管道補給蓄水工程，提供水源[6]。

5 結論

東沙河是穿越遵化市的一條河流，在河道防洪治理中，注重防洪建設與生態(tài)景觀建設相結合，在滿足河道防洪功能和修復自然生態(tài)環(huán)境的基礎上，模擬自然風光，設置游覽景點，將該區(qū)域建成集自然生態(tài)、水源保護、休閑度假和知識教育功能等為一體的自然生態(tài)觀賞園和濱水景觀區(qū)。通過治理使之成為河道自然生態(tài)修復的典型示范區(qū)。

[1]趙金春，王志霞，孫建華.遵化市洪水資源利用研究[J].南水北調與水利科技，2009（z1）：78-79.

[2]中華人民共和國水利部.GB 50201-1994防洪標準[S].北京：中國計劃出版社，1994.

[3]唐山市水利局.唐山市水文手冊[M].北京：中國水利水電出版社，1977.

[4]河北省水利廳勘測設計院，河北省水文總站.河北省中小流域設計暴雨洪水圖集[R].1985.

[5]魏興琥，辛曉梅，李越瓊.景觀設計規(guī)劃[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2010.

[6]周建偉.遵化市地表水資源利用現(xiàn)狀與作用[J].河北水利，2011（9）：46-47.