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        南淝河流域生態(tài)修復(fù)(水生植物種植)工程防洪分析

        2022-04-01 05:30:16張安慶
        治淮 2022年2期
        關(guān)鍵詞:淝河糙率洪水位

        張安慶 盧 慧

        一、工程概況

        南淝河是巢湖北岸的一大支流,發(fā)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(tài)修復(fù)(水生植物種植)主要任務(wù)為通過恢復(fù)水生植物、底棲動物等措施凈化設(shè)計河段的水質(zhì),恢復(fù)設(shè)計河段的生態(tài)環(huán)境功能,并探索南淝河流域河道中水生植物恢復(fù)的適宜性,為下一步開展南淝河全流域生態(tài)修復(fù)提供技術(shù)支撐。工程范圍為南淝河二道壩至懷寧北路,設(shè)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(jù)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(shù);

        ξ—局部損失系數(shù);

        Q—斷面過流量,m3/s;

        A1、A2—上下斷面的過水?dāng)嗝婷娣e,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(jīng)過治理,河道為復(fù)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(shè)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(tài)修復(fù)工程在考慮整體水體生態(tài)凈化功能的時候,多以植物的景觀性、生態(tài)性為重點,一般會選取一些生態(tài)效應(yīng)良好、體態(tài)壯碩美觀的喬木作為水生植物,以達(dá)到景觀生態(tài)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(shè)計行洪斷面,從而造成阻水,也會產(chǎn)生掛淤、纏繞漂浮物等現(xiàn)象,進(jìn)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(shè)計時,堅持防洪安全為主,生態(tài)景觀其次的原則,在滿足河道最小行洪斷面的基礎(chǔ)上,通過營造不同的水生環(huán)境,結(jié)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(zhì)的同時也為其他生物生長提供良好的生態(tài)基底。

        根據(jù)設(shè)計資料,項目區(qū)內(nèi)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(tài)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(jìn)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(jìn)行計算,詳見表1、表2。

        表1 南淝河干流種植水生植物參數(shù)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(shù)表(生長成熟期最不利斷面)

        本次南淝河干流是經(jīng)過治理的河道,河段順直,斷面規(guī)整,水流通暢,參考《水利計算手冊》中河道糙率取值表,現(xiàn)狀河道糙率均取0.025。種植水生植物后根據(jù)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(quán)平均,經(jīng)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(xiàn)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(xiàn)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(jù)已批復(fù)的《合肥市城市防洪規(guī)劃報告》以及《南淝河防洪完善工程(一期)》等,本工程范圍內(nèi)南淝河現(xiàn)狀河道斷面已滿足100年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)。本次南淝河干流(二道壩—懷寧路)范圍內(nèi)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(shè)計標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的行洪斷面2.6%,造成最大壅水高度0.014m。

        根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》和《合肥市城市防洪規(guī)劃報告》,中心城區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇,排澇標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。本次涉河工程河段位于中心城區(qū),現(xiàn)狀南淝河干流已達(dá)100年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)項目建設(shè)方案,本次南淝河干流涉河的水生植物(沉水植物)防洪標(biāo)準(zhǔn)均采用100年一遇,滿足與現(xiàn)有防洪排澇標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)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(jìn)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(yīng)根據(jù)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(yīng)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(yīng)進(jìn)行人工打撈或機割。對于浮出河道水面的死株,應(yīng)安排及時清除。根據(jù)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(zhì)改良預(yù)處理、植物種植等施工工藝,會產(chǎn)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(qū)內(nèi)。

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

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