劉玉瑞

(甘肅省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，甘肅蘭州734000)

1 概況

永靖縣位于甘肅中部西南，臨夏回族自治州北部，是新中國水電事業(yè)的搖籃、西北重要的水電能源基地，永靖縣城位于黃河干流劉家峽水電站下游至鹽鍋峽水電站庫區(qū)段，依河而建，受劉家峽水電站排沙及鹽鍋峽水電站庫區(qū)淤積影響，縣城段黃河干流水位逐年上升，嚴(yán)重威脅縣城防洪安全。自2017年汛期開始，永靖縣黃河干流劉-鹽段汛期水位出現(xiàn)明顯抬升，2019年7月，劉家峽水電站泄洪致使永靖縣城區(qū)及鄉(xiāng)村部分區(qū)域長時(shí)間被淹，對永靖縣交通、生產(chǎn)生活、旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展等造成較大影響。

黃河干流劉-鹽段實(shí)際防洪標(biāo)準(zhǔn)僅為約2 a一遇，河道防洪標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)重不足對永靖縣人民群眾的正常生產(chǎn)生活和生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重的潛在威脅，因此，提高黃河干流劉-鹽段防洪標(biāo)準(zhǔn)已迫在眉睫。

2 治理范圍的界定及現(xiàn)狀堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核

黃河干流劉-鹽段總長度約33 km，根據(jù)地形條件大體可以分河谷段與峽谷段兩部分，河谷段上游始于劉家峽水電站，下游止于太極鎮(zhèn)牛鼻子拐，總長度約14 km，牛鼻子拐以下為峽谷段，總長度約19 km。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，并結(jié)合《永靖縣“多規(guī)合一”城鄉(xiāng)統(tǒng)籌總體規(guī)劃》(2015-2030)，峽谷段除局部有魚塘分布外并無其他重要保護(hù)對象，因此本次工程治理范圍為劉家峽大壩-太極鎮(zhèn)牛鼻子拐段黃河干流。

本階段對黃河干流劉-鹽段河道現(xiàn)狀行洪能力進(jìn)行全面復(fù)核，復(fù)核的原則如下：

(1)河道范圍界定

1)劉家峽大壩-太極橋段：河道兩側(cè)天然岸坡內(nèi)即為河道；

2)太極橋-德靈黃河樓段：左岸以南濱河路以界，右岸以臨河步道為界；

3)德靈黃河樓-折達(dá)公路黃河橋：兩岸均以濱河路為界；

4)折達(dá)公路黃河橋-牛鼻子拐：左岸以沿河道路為界，右岸以蘭永一級公路為界；

(2)防洪標(biāo)準(zhǔn)：20 a一遇，相應(yīng)洪峰流量4290 m3/s；

(3)判斷標(biāo)準(zhǔn)：20 a一遇洪水不淹沒河道范圍外區(qū)域即視為滿足治理要求，河道范圍內(nèi)建筑物、公園、綠地等淹沒屬正常淹沒。

圖1 河道范圍界定示意圖

基于上述界定的河道范圍，對現(xiàn)狀堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)核，劉家峽大壩-牛鼻子拐段黃河干流不滿足要求的區(qū)段有6段，分別為太極橋-德靈黃河樓(右岸)長度1221 m、德靈黃河樓-金河灣大橋西側(cè)段(右岸)長度1052.6 m、如意公園至折達(dá)公路黃河大橋西側(cè)段(右岸)總長度1296 m、金河灣渡口段(右岸)總長度940 m、黃河明珠大酒店-棗園碼頭段(右岸)長度3400 m、魏家村-白家川段(左岸)5260 m。

據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，黃河明珠大酒店-棗園碼頭段現(xiàn)狀為魚塘、金河灣渡口段目前局部建有城市步道，而根據(jù)《永靖縣“多規(guī)合一”城鄉(xiāng)統(tǒng)籌總體規(guī)劃》(2015-2030)，上述區(qū)段分別為太極島濕地及千年棗林公園，目前太極島濕地尚未啟動(dòng)建設(shè)，千年棗林區(qū)域修建了部分旅游設(shè)施，因上述濕地及公園設(shè)計(jì)方案尚未明確，因此對上述兩區(qū)域防洪問題建議與濕地及公園同步設(shè)計(jì)與建設(shè)，以保證濕地及公園設(shè)計(jì)的完整性。

魏家村-白家川段(左岸)區(qū)段防洪標(biāo)準(zhǔn)亦不滿足要求，根據(jù)《永靖縣“多規(guī)合一”城鄉(xiāng)統(tǒng)籌總體規(guī)劃》(2015-2030)，該區(qū)域?yàn)猷l(xiāng)村建設(shè)用地，根據(jù)水利計(jì)算成果，該區(qū)域農(nóng)田防洪標(biāo)準(zhǔn)不足2 a一遇(2200 m3/s)，要達(dá)到20 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，需要修建高度約3 m，長度約6 km的圍堤，不僅工程造價(jià)高，而且美觀程度差，因此，對該段建議將臨河不滿足防洪標(biāo)準(zhǔn)的房屋，依據(jù)新農(nóng)村建設(shè)進(jìn)行后遷，其余區(qū)域待土地開發(fā)時(shí)一并解決其防洪問題。

綜上所述，本工程重點(diǎn)對黃河干流太極橋-德靈黃河樓(右岸)長度1221 m、德靈黃河樓-金河灣大橋西側(cè)段(右岸)長度1052.6 m、如意公園至折達(dá)公路黃河大橋西側(cè)段(右岸)總長度1296 m進(jìn)行加高加固處理，使其防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到20 a一遇。另考慮對現(xiàn)有堤防進(jìn)行加固(護(hù)腳)，加固段東起金河灣大橋東側(cè)西至劉化水廠附近，總長度200 m。

3 設(shè)計(jì)方案初擬

通過水文水利計(jì)算，永靖縣黃河干流劉-鹽段防洪標(biāo)準(zhǔn)不滿足的區(qū)段共有6段，本次需要進(jìn)行治理的區(qū)段有3段，均位于黃河右岸，分別為太極橋-德靈黃河樓段、德靈黃河樓-金河灣大橋東側(cè)段、如意公園-折達(dá)公路黃河橋段。

(1)方案一：鹽鍋峽水電站汛期降低水位運(yùn)行

鹽鍋峽水電站汛期降低運(yùn)行水位1 m，永靖縣現(xiàn)有堤防將能夠滿足20 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。

(2)方案二：河道清淤，增加行洪面積

根據(jù)《黃河鹽鍋峽水電站技施設(shè)計(jì)書》(鹽鍋峽水電站設(shè)計(jì)文件)及我單位水文專業(yè)計(jì)算成果，鹽鍋峽水庫回水上接劉家峽水庫尾水，即永靖縣城均處于鹽鍋峽水庫庫區(qū)，受水庫回水影響，河道清淤對水面線的影響很小，根據(jù)水面線計(jì)算結(jié)果，僅靠清淤使永靖縣城區(qū)段現(xiàn)狀已建堤防滿足20 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，則河道清淤總量約1800萬m3，相當(dāng)于整個(gè)河段整體降低約2.0 m，不同清淤量下河道水面線見圖2。

圖2 不同清淤量下的河道水面線

(3)方案三：現(xiàn)狀堤防加高加固

經(jīng)過對水面線推算成果及本次全河段實(shí)測資料進(jìn)行對比分析，現(xiàn)有堤防不能滿足防洪要求，需要加高加固的區(qū)段有3段，均位于黃河右岸，分別為太極橋-德靈黃河樓段、德靈黃河樓-金河灣大橋東側(cè)段、如意公園-折達(dá)公路黃河橋段，總長度約3.57 km。

4 方案比選

初擬的三個(gè)方案均具有一定的可行性，但因鹽鍋峽水電站隸屬國家電投集團(tuán)黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司，汛期由黃河水利委員會(huì)統(tǒng)一調(diào)度，降低水位運(yùn)行對其經(jīng)濟(jì)效益有較大影響，方案協(xié)調(diào)難度很大，實(shí)際可操作性較差，故本階段對方案一不做推薦，重點(diǎn)就方案二與方案三進(jìn)行比較。

(1)投資相對較少

方案二工程量巨大，經(jīng)實(shí)測大斷面分析計(jì)算，清淤總量約為1800萬m3，參考項(xiàng)目區(qū)已實(shí)施類似工程經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)初步匡算工程直接投資約5.4億元。方案三加高加固堤防總長度3.57 km，參考黃河干流治理報(bào)告，匡算工程直接投資約4000萬元。兩方案相比較，方案三較方案二節(jié)約工程投資約5.0億元。

(2)工程發(fā)揮作用的時(shí)間較長

黃河為世界上著名的多泥沙河流，根據(jù)黃河水利委員會(huì)相關(guān)資料，全流域年均輸沙量高達(dá)16億t，根據(jù)鹽鍋峽水電站入庫水文站—小川水文站的監(jiān)測資料，鹽鍋峽水庫年均入庫泥沙量5450萬t，根據(jù)焦恩澤主編的《黃河水庫泥沙》鹽鍋峽水庫至1964年淤積總量已達(dá)1.54億m3(占總庫容的71%)[1]，這與《黃河鹽鍋峽水電站技施設(shè)計(jì)書》(水利電力部西北勘測設(shè)計(jì)院)中鹽鍋峽水電站在投入運(yùn)行的3 a～4 a間即被淤滿的結(jié)論是一致的。

而根據(jù)實(shí)測資料現(xiàn)狀黃河干流劉家峽水電站-鹽鍋峽水電站間平均縱坡約1/3100，遠(yuǎn)小于原河道天然縱坡1/660[2]，簡而言之，經(jīng)過多年運(yùn)行，目前黃河干流-劉鹽段已基本淤平。本次若對水庫進(jìn)行清淤，必然打破現(xiàn)狀沖淤平衡狀態(tài)，加之鹽鍋峽水庫常年維持1619.0 m的運(yùn)行水位，水庫沖沙能力弱，必然導(dǎo)致泥沙大量淤積至庫內(nèi)，清淤所騰庫容將在短時(shí)間內(nèi)再次被淤滿，工程效益難以長時(shí)間發(fā)揮。

(3)工程對環(huán)境影響小，易于實(shí)施

方案二清淤總量達(dá)1800萬m3，必然產(chǎn)生大量棄渣，對環(huán)境的影響相對較大，且經(jīng)過初步選擇，沿黃兩岸并無可以利用的大型棄渣場地，分散布置不僅投資高，而且環(huán)境影響大。加之清淤河段亦為鹽鍋峽水庫庫區(qū)，河道清淤深度較深，方案二大范圍的河道清淤，施工較為困難。

(4)帶動(dòng)作用強(qiáng)，有利于提升黃河沿岸景觀，增強(qiáng)人民幸福感

習(xí)近平總書記2019年8月視察黃河時(shí)發(fā)出了“黃河之濱也很美的”感嘆，并指出要將黃河建設(shè)成為“造福人民的幸福河”，方案二僅能短期解決縣城防洪問題，并不能提升黃河岸線景觀，無益于將打造很美的黃河之濱。

方案三通過加高河堤，雖局部區(qū)域?qū)⒏叱霈F(xiàn)狀地面/路面，但通過技術(shù)與藝術(shù)相結(jié)合手段均能避免出現(xiàn)“臨河建城墻”的問題。通過增加投資可以對現(xiàn)狀岸線景觀進(jìn)行提升改造，打造環(huán)境更加優(yōu)美的黃河之濱，進(jìn)一步增強(qiáng)人民幸福感。

5 方案選定

(1)從工程投資上講，方案三較方案二節(jié)省投資約5.0億元，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

(2)從工程發(fā)揮效益的時(shí)間上講，方案三可以徹底解決黃河干流劉-鹽段防洪標(biāo)準(zhǔn)不足的問題，優(yōu)于方案二。

(3)從工程實(shí)施難度和環(huán)境影響程度上講，方案三避免了深水清淤、大量棄渣等不利因素，工程實(shí)施難度和環(huán)境影響遠(yuǎn)低于方案二，且工程的實(shí)施有利于提升沿岸景觀，增強(qiáng)人民幸福感。

綜上，推薦現(xiàn)狀堤防加高加固方案作為本工程設(shè)計(jì)方案。

6 結(jié)語

本文對黃河干流劉-鹽段綜合治理工程可行的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合分析比較，擇優(yōu)選擇適合本工程實(shí)際、具有較強(qiáng)操作性、工程效益顯著的設(shè)計(jì)方案，工程的實(shí)施對徹底解決黃河干流劉-鹽段防洪標(biāo)準(zhǔn)不足的問題具有重要意義，可為類似綜合治理工程提供借鑒。