南江江

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

汾河為黃河的第二大支流，是山西的母親河，流域范圍涉及全省9市51縣，干流全長716 km，其中由北向南縱貫太原城區(qū)段長約50 km。從上世紀(jì)50年代開始，山西省先后組織了四次大規(guī)模的治理。太原市從20世紀(jì)末開始，對汾河城區(qū)段先后進行了兩期以“人文、生態(tài)”為目的景觀治理，旨在提高太原市人居環(huán)境，范圍北起柴村橋，南至祥云橋下游500 m，總長約20 km。

為進一步加強水生態(tài)保護和修復(fù)及保障水資源，推進生態(tài)文明和美麗中國建設(shè)，山西省和太原市啟動實施了太原汾河公園南延工程，即汾河三期工程。工程范圍是在前兩期工程的基礎(chǔ)上，向南延伸治理12 km。該項目通過采取防洪、蓄水、灘岸綠化和截污防污并重的治理措施，來改善太原自然生態(tài)系統(tǒng)自我凈化能力，把綠地碧水留在太原城中。

2 設(shè)計理念、原則與總體布置

2.1 設(shè)計理念

黨的十八大以來，以習(xí)近平同志為核心的黨中央從中國特色的社會主義事業(yè)“五位一體”總布局的高度，把生態(tài)文明建設(shè)擺在各項工作的突出地位，強力推進我國的生態(tài)文明建設(shè)，打造綠水青山，建設(shè)美麗中國。

在此背景下，本工程以生態(tài)文明建設(shè)為指導(dǎo)思想，以“以人為本，人水和諧”為設(shè)計理念；以“安全、生態(tài)、水清、親水”為目標(biāo)，通過采取生態(tài)工程措施、擴大綠地、營造水面，保護生物多樣性，恢復(fù)大自然的自我修復(fù)能力，實現(xiàn)太原汾河周邊區(qū)域的生態(tài)良性發(fā)展。

2.2 設(shè)計原則

防洪是河道治理的首要原則，通過移堤拓寬河道滿足太原100年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)。

在確保防洪安全的前提下，與當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展規(guī)劃相協(xié)調(diào)，與上下游、左右岸關(guān)系兼顧，保留或重建岸邊濕地、淺水域等天然水域，確保河流的傳統(tǒng)水利功能、生態(tài)功能、人文功能發(fā)揮最大的作用。

重點考慮河流的平面形態(tài)、縱向和橫向地貌特征、生態(tài)格局、動植物的自然棲息地及人工建筑物等，以便通過流速、流量、水深、水溫、水質(zhì)、水文的周期變化及河床材料構(gòu)成的異質(zhì)性等因素造就多樣性的河流生境條件，形成豐富的河流生物群落。

保留并充分利用汾河流域生態(tài)環(huán)境治理修復(fù)與保護工程已實施完成的主槽，形成小洪水的行洪和沖砂通道，以減少蓄水池泥沙淤積。同時，最大限度地利用了堤路林工程，有效避免已完成投資的浪費。

2.3 工程總體布置

本工程位于太原市城區(qū)汾河河道上，范圍為：北起祥云橋，南至?xí)x祠迎賓路下游2 km，全長約12 km。

河道橫斷面采用復(fù)式斷面，總寬度為430～450 m，由300～348 m寬的蓄水池及兩側(cè)二級平臺及堤防組成。

二級平臺每側(cè)寬35～65 m，東岸墻高3.3～7.5 m，西岸墻1.3～5.1 m，高出設(shè)計蓄水位0.8 m。兩側(cè)為防洪大堤，高0～3.1 m（自二級平臺算起）。蓄水主槽行洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，流量不小于2 000 m3/s，與前兩期工程標(biāo)準(zhǔn)基本一致；超過2 000 m3/s流量時，大堤滿足100年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)（流量為3 450 m3/s）。

結(jié)合南部新區(qū)總體布局及2019年青運會水上運動場地要求，在主槽內(nèi)共設(shè)有1號和2號兩座壅水閘壩，分別布置在10號線橋下游300 m處和治理段末端的主槽內(nèi)，形成2座蓄水池，蓄水位分別為775.7 m、772.0 m，池長分別為7.4 km和4.4 km。

兩座閘壩均由2跨液壓壩和一跨壅水閘組成，其中，壅水閘布置在中間已建的約100 m寬的主槽范圍內(nèi)，閘壩上游側(cè)設(shè)工作橋，兼做蓄水池兩側(cè)人行交通橋。1號壅水閘壩的3跨寬度從東到西分別為108 m、88 m、102 m，2號閘壩分別為78 m、76 m、144 m。各閘壩管理房均布置于橡膠壩東側(cè)靠近堤腳處的二級平臺上。

3 主要技術(shù)問題

3.1 防洪

本段汾河為地上懸河，現(xiàn)狀防洪標(biāo)準(zhǔn)僅為20年一遇。隨著太原市城區(qū)南擴，本段汾河的防洪標(biāo)準(zhǔn)需要提高到100年一遇。故現(xiàn)狀河道寬度（約300～330 m）不能滿足行洪要求，需移堤擴河至總寬度430～450 m，即將西堤向西移120～150 m。

3.2 蓄水

水是城市的靈魂，通過攔壩蓄水，生態(tài)、景觀相結(jié)合，改善太原市南部新區(qū)的整體環(huán)境。本蓄水池布置的設(shè)計思路：在滿足河道防洪、蓄水、景觀和土方挖填平衡的前提下，通過永久抬高蓄水位來滿足及太原市水上運動比賽場地的要求。

水上運動場地宜布置在小店橋下游規(guī)劃的10號線橋之間，由此確定在10號線橋下游設(shè)1號壅水閘壩，可回水至二期工程末端，形成1號蓄水池，池長7.4 km，蓄水位775.7 m，水深1.9～6.7 m。治理段末端設(shè)2號壅水閘壩，形成2號蓄水池，池長4.4 km，蓄水位772.0 m，水深0.5～5.6 m[1]。

3.3 排污

本工程是二期工程的延續(xù)，東西兩岸也設(shè)有排污暗涵，主要是排泄排污和初期小流量雨水及支溝排沙。根據(jù)前兩期工程多年來的運行經(jīng)驗，為避免增加支溝污水進入蓄水池的頻率，而影響蓄水的水質(zhì)，本次將暗涵凈尺寸加大至4 m×3.5 m（寬×高），過流能力加大至20 m3/s。東西暗涵采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，總長21 km。

4 設(shè)計的特點及創(chuàng)新

為突現(xiàn)園林韻味，營造具有北方特色、小橋流水式的環(huán)境氛圍，三期工程突出了以下四個特點。

4.1 合理解決行洪與親水、景觀、休閑的關(guān)系

北方河流的特點：洪水暴漲暴落，洪峰較大，由此造成兩岸大堤較高，且常年水量少，水位低，基本無景觀效果，且河道內(nèi)土地資源不能充分利用。為妥善解決河道行洪安全與景觀休閑之間的矛盾，河道斷面采用復(fù)式斷面，由行洪主槽（蓄水池）及兩側(cè)景觀平臺組成，平時主槽內(nèi)蓄水形成水面景觀，灘地綠化美化形成休閑景觀平臺，大洪水時河道全斷面均可參與行洪。

景觀休閑平臺根據(jù)高度不同不分為一級平臺和二級平臺兩級，分別滿足不同的防洪標(biāo)準(zhǔn)，主要目的是降低一級平臺高程，增加親水性。也就是，行洪主槽用來宣泄造床流量洪水（約1 200 m3/s流量）。較大流量洪水時一級平臺參與泄洪，最大行洪能力2 000 m3/s。超過2 000 m3/s流量時，二級平臺參與泄洪，大堤滿足100年一遇3 450 m3/s防洪標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 合理解決蓄水與排沙的關(guān)系

蓄水方案有全槽蓄水和分槽蓄水兩種方案，經(jīng)過汾河一期和二期工程多年來的運行證明，汾河三期工程采用清水渠蓄水、渾水渠排沙的分槽蓄水方案較為合理，可減少泥沙淤積和洪水侵襲的機率，有利用于保持水質(zhì)的穩(wěn)定。

4.3 凸顯生態(tài)水利特點

汾河太原段兩岸為人口集居地可利用的空間較小，且形態(tài)基本固定，調(diào)整難度較大，但又對防洪安全和景觀功能要求較高。此河流宜遵循河道現(xiàn)有的形態(tài)布局，重點放在河道內(nèi)部的微地形改造、護岸改造、水質(zhì)凈化及生態(tài)綠化，盡可能在有限的空間內(nèi)滿足各種需要，既能充分體現(xiàn)河道安全、休閑和親水的功能，又能改善生物棲息地環(huán)境?？紤]這些因素，汾河三期在生態(tài)治理中通常采用復(fù)式的梯形斷面。

梯形斷面結(jié)構(gòu)簡單，在滿足泄洪要求的基礎(chǔ)上由于坡度較緩，還有利于兩棲動物的生存繁衍，有利于保護河道的生態(tài)多樣性，同時也為當(dāng)?shù)鼐用裨谟邢薜纳羁臻g中創(chuàng)造了散步休閑的好去處，滿足了人們的親水需求。復(fù)式的梯形斷面由行洪蓄水主槽和用于景觀綠化的濱水空間組成，濱水空間參與泄洪，滿足100年一遇防洪要求。河岸下部主槽較陡注重防洪，上部濱水空間設(shè)置道路、種花植樹，滿足20年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)和生態(tài)及景觀要求。沿水域岸線坡面進行生態(tài)綠化，且每100-200 m可設(shè)置人行臺階，便于直接接觸水，既滿足了人們的親水要求。同時樹木的種植還可以起到堅固堤防、保持穩(wěn)定的作用，使安全、景觀及生態(tài)融為一體。

4.4 生態(tài)材料的運用，引領(lǐng)生態(tài)治河新理念

在本項目設(shè)計中，貫穿了應(yīng)用生態(tài)材料的理念，防護材料采用柔性的格網(wǎng)石籠，抗沖生物毯、生態(tài)水工磚。格網(wǎng)石籠[2]是《水利部2007年度水利先進實用技術(shù)推廣指導(dǎo)目錄》推廣的生態(tài)材料，在本項目的大規(guī)模實踐，體現(xiàn)了生態(tài)治河的新理念。

5 結(jié)語

本工程通過移堤、蓄水、灘地和岸邊淺水域綠化美化等生態(tài)措施，旨在恢復(fù)河道的自我修復(fù)能力，使太原城區(qū)內(nèi)汾河脆弱的生態(tài)環(huán)境得到根本性好轉(zhuǎn)。汾河三期工程建成后，蓄水面積達到440萬m2，蓄水量1 450萬m3，綠化面積150萬m2，大大改善了城區(qū)的人居環(huán)境，具有良好的社會效益。本工程的設(shè)計與實施為在大城市實行生態(tài)蓄水治河提供了寶貴的經(jīng)驗，具有推廣意義。