郭富興

(遼寧省鞍山水文局，遼寧 鞍山 114002)

1 楊柳河流域概況

1.1 水文氣象

楊柳河全長58.5 km，流域面積287.92 km2，河道平均比降2.38‰，多年平均徑流量4 201萬 m3。楊柳河集水面大，河床上窄下寬，堤防高低不均，多彎曲，每遇洪水，太子河回水頂托，時間長，河水易漫堤成災(zāi)。

楊柳河流域?qū)倥瘻貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，四季分明，氣候宜人。根據(jù)鞍山市氣象局1961-2000年40年氣象資料統(tǒng)計，主要氣象要素為：多年平均氣溫為9.4℃，其中7月最高為25℃，1月最低為-9.2℃，年極端最高氣溫為36.5℃，年極端最低氣溫為-29.9℃；多年平均降水量為703.7 mm，年內(nèi)分配不均勻，主要集中在5-9月，約占全年降水量的80%，其中7月份最大，占全年降水量的30%，最大年降水量1 041.8 mm，最小年降水量為383.8 mm；多年平均蒸發(fā)量為1 750.2 mm(20 cm蒸發(fā)皿)，5月蒸發(fā)量最大為300.3 mm，1月蒸發(fā)量最小為37.2 mm；該地區(qū)日照充足，大部分地區(qū)全年日照時數(shù)為2 540 h；多年平均相對濕度為60%；多年平均風(fēng)速為3.5 m/s，最大風(fēng)速為21 m/s，最多風(fēng)向SSW；最大積雪深度為2.7 cm；最大凍土深度為118 cm。

1.2 河流水系

楊柳河為太子河左側(cè)支流。楊柳河上游分為唐家房支流和大屯支流，大屯支流發(fā)源于海城市大屯鎮(zhèn)的朱大砬子，海拔高程為620.8 m，流經(jīng)腰屯、白石寨、駙馬營、大屯、大團山、中所屯；唐家房支流發(fā)源于千山區(qū)唐家房鎮(zhèn)摩云山雙塔嶺的偏嶺，流經(jīng)馮家屯、太平溝、什間房、東果子園、英家堡子、唐家房、地所屯、解家堡、兩支流在千山區(qū)東鞍山鎮(zhèn)房身村匯流。楊柳河流經(jīng)鞍山市千山區(qū)、海城市和遼陽市的遼陽縣，于新臺子鎮(zhèn)小河口匯入太子河。楊柳河全長58.5 km，流域面積287.92 km2，河道平均比降2.38‰，多年平均徑流量4 201萬 m3。其中騰鰲堡以上為山區(qū)，控制面積264.63 km2，全長41.62 km，河道比降3.82‰，騰鰲堡至河口為平原區(qū)。楊柳河集水面大，河床上窄下寬，堤防高低不均，多彎曲，每遇洪水，太子河回水頂托，時間長，河水易漫堤成災(zāi)。

2 工程項目概況

2.1 工程項目區(qū)域概況

工程地處的遼寧省鞍山市現(xiàn)轄1市、2縣和6個區(qū)，38個街道辦事處，58個鎮(zhèn)和7個鄉(xiāng)，總?cè)丝?44.7萬人。總土地面積92.52萬 hm2，耕地面積24.3萬 hm2。工業(yè)總產(chǎn)值為1 398.2億元；農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值55.6億元。農(nóng)民年人均純收入3 782元，城市居民年人均純收入6 851元。城市交通便利，四通八達。以千山風(fēng)景區(qū)為龍頭的旅游業(yè)成為牽動全市經(jīng)濟發(fā)展的新產(chǎn)業(yè)，近幾年國民經(jīng)濟保持了較快的增長。

項目建設(shè)場地位于通海大道西側(cè)，哈大客運高鐵東側(cè)，楊柳河北岸，日處理量50 000 m3，平均流量為0.578 7 m3/s。建設(shè)場地主要為河灘地。本項目規(guī)劃紅線占地22.41 hm2，設(shè)計水生植物種植面積約90 000 m2。處理后出水達到楊柳河功能區(qū)劃標(biāo)準，并通過分段設(shè)置攔水壩形成階梯狀水面，達到蓄水效果，同時打造出沿河生態(tài)景觀帶。鞍山楊柳河人工濕地凈化工程建設(shè)項目地理位置圖見圖1。

圖1 鞍山楊柳河人工濕地凈化工程建設(shè)項目地理位置圖

2.2 楊柳河濕地凈化工程具體方案

楊柳河人工濕地工程具體選址于騰達大道楊柳河橋至楊柳河高速鐵路橋區(qū)間河段上，河段長度約2.2 km。本工程應(yīng)用生態(tài)修復(fù)原理，以恢復(fù)河道自身的凈化能力為根本出發(fā)點，凈化水質(zhì)。建設(shè)自由表面流人工濕地，并配套景觀、堤防及道路等工程，本工程內(nèi)原有主河道保留，在河道的灘涂地修建為人工濕地。在人工濕地內(nèi)種植蘆葦、香蒲等水生植物，以達到凈化河水水質(zhì)的效果。

楊柳河沿途排出的污水通過污水管網(wǎng)排入到寧遠屯污水處理廠進行處理。本工程主要對寧遠屯污水處理廠排出的水進行凈化，將污水處理廠經(jīng)過處理后的水通過排水渠，引入濕地前端的人工生物塘，然后通過進水溢流堰自流到人工濕地凈化區(qū)進一步凈化。本工程依據(jù)現(xiàn)有地形，將原有河灘地下挖，使沿原有河道自然形成子堤，將主河道和人工濕地分隔開。利用挖出土方將北側(cè)部分區(qū)域墊高，形成護坡頂部比較平坦的區(qū)域，在此修建人工假山和景觀亭，同時還準備修建濕地監(jiān)測站。

人工濕地范圍內(nèi)現(xiàn)狀河道概況，人工濕地現(xiàn)狀左岸堤頂高程為20.5～21.0 m，右岸堤頂高程為20.5～21.0 m，最低河底高程為14.5～15.0 m，水面高程為15.1～15.6 m。人工濕地建成后，左右岸堤頂高程保持現(xiàn)狀堤頂高程不變。

3 設(shè)計洪水計算分析

3.1 計算依據(jù)及已有成果引用

項目位置位于楊柳河下游騰鰲堡大橋處，控制流域面積264.63 km2。楊柳河發(fā)源于千山區(qū)唐家房鎮(zhèn)摩云山。于東鞍山與其它支流匯合后越過中長路，經(jīng)騰鰲堡鎮(zhèn)在小河口入太子河，騰鰲堡以下為遼陽市與鞍山市界河，楊柳河全長58.5 km，流域面積287.92 km2，河道平均比降2.38‰，多年平均徑流量4 201萬 m3。

楊柳河上沒有水文站，無實測水文資料計算本河流的設(shè)計洪水。本次設(shè)計洪水采用《鞍山市城市防洪規(guī)劃》(遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院2005年3月)報告中的計算成果。本次設(shè)計楊柳河以騰鰲堡橋上作為水面線推算起始控制斷面。騰鰲堡以上為山區(qū)，設(shè)計洪水采用《遼寧省中小河流設(shè)計暴雨洪水計算方法》(1998年)計算，騰鰲堡以上設(shè)計洪水成果見表1。楊柳河騰鰲堡以上20 a一遇設(shè)計洪峰為866 m3/s。

表1 楊柳河騰鰲堡以上設(shè)計洪水成果表

起始斷面水位流量關(guān)系曲線依據(jù)曼寧公式推求。在計算過程中，過水?dāng)嗝鏋?004年測量成果，糙率參照河床組成選定，水面比降參照河底比降。騰鰲堡橋上水位流量關(guān)系參數(shù)見表2和圖2。

圖2 楊柳河騰鰲堡橋上水位流量關(guān)系圖

表2 楊柳河騰鰲堡橋上斷面水位流量關(guān)系計算參數(shù)表

3.2 水面線計算

3.2.1 計算采用參數(shù)

水面線計算范圍為下游騰鰲堡橋至鞍山城橋。起點水位采用騰鰲堡橋上游實測斷面的水位流量關(guān)系曲線。橫斷面斷面間距一般為500～1 000 m，各橋梁等跨河建筑物處設(shè)置橫斷面，橫斷面為實測斷面。

糙率結(jié)合現(xiàn)狀河勢、河床質(zhì)及植被等情況選用，各計算斷面主槽糙率在0.025～0.030之間選用，灘地糙率在0.050～0.080之間選用。

3.2.2 擬定方案設(shè)計水面線計算成果

楊柳河擬定方案設(shè)計水面線和最低河底高程見圖2。經(jīng)計算求得新建工程處20年一遇洪峰流量為866 m3/s，所對應(yīng)的設(shè)計水位為23.78 m。

圖3 楊柳河擬定方案設(shè)計水面線和最低河底高程

3.3 沖刷與淤積分析計算

按照設(shè)計圖，選擇典型斷面進行沖刷計算。選用《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB50286-98)公式(1)進行沖刷計算，具體如下：

(1)

式中：hB為局部沖刷深度(m)；hp為沖刷處水深(m)，以近似設(shè)計水位最大深度代替；vcp為平均流速(m/s)；v允為河床面上允許不沖流速(m/s)；n為與防護岸坡形狀有關(guān)，一般取n=1/4。

根據(jù)河道土壤性質(zhì)，允許不沖流速選取1.10。具體計算結(jié)果見表3。

表3 典型斷面沖刷深度計算表

3.4 設(shè)計洪水計算成果

本項目按照20年一遇洪水標(biāo)準進行水文計算，經(jīng)過分析計算，新建工程設(shè)計斷面處20 a一遇的洪峰流量866 m3/s所對應(yīng)的設(shè)計水位為23.78 m，新建工程處堤防標(biāo)準未達到20 a一遇規(guī)劃標(biāo)準。

4 結(jié)語

綜上所述，楊柳河濕地項目為濕地恢復(fù)和生態(tài)凈化工程，按照20 a一遇洪水標(biāo)準進行水文計算，經(jīng)過分析計算，新建工程設(shè)計斷面處20 a一遇的洪峰流量為866 m3/s，所對應(yīng)的設(shè)計水位為23.78 m，新建工程處堤防標(biāo)準未達到20 a一遇規(guī)劃標(biāo)準。本項目建設(shè)后，對河流流態(tài)和河勢的穩(wěn)定不會產(chǎn)生不利影響，對現(xiàn)有防洪工程沒有影響。