生態(tài)水利技術(shù)在永定新河綜合治理中的應(yīng)用

□文/于卓敏

【摘 要】：河道的治理經(jīng)歷了從單純行洪排澇功能到充分重視其生態(tài)功能的發(fā)展歷程。在永定新河綜合治理工程設(shè)計(jì)中，以生態(tài)學(xué)理論為基礎(chǔ)，結(jié)合水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采取了多種生態(tài)治河技術(shù)措施。

【關(guān)鍵詞】：生態(tài)；水利；綜合治理；河道

1 工程概況

天津市規(guī)劃在中心城區(qū)周邊建設(shè)16個(gè)具有一定規(guī)模的郊野公園，北辰區(qū)郊野公園是率先啟動(dòng)的工程項(xiàng)目之一。北辰區(qū)郊野公園一期工程位于外環(huán)線東北部調(diào)整線以北，面積15 km2，包含永定新河上游屈家店—大張莊閘段14.3 km的河道。依托永定新河上段兩河三堤特點(diǎn),建設(shè)大綠和自然為主的郊野生態(tài)景觀。

永定新河為天津市一級(jí)重要行洪河道，位于天津市北部，河道開挖于1971年，西起天津市北辰區(qū)的屈家店，東至濱海新區(qū)（塘沽區(qū)）的北塘鎮(zhèn)入渤海。河道全長(zhǎng)63 km，沿途左岸納入機(jī)場(chǎng)排污河、北京排污河、潮白新河和薊運(yùn)河，右岸依次有金鐘河、北塘排污河、黑豬河等，是海河流域北系四河——永定河、北運(yùn)河、潮白河和薊運(yùn)河的共同入海河道，對(duì)天津市防洪、沿岸及支系河道的排澇等均起到十分重要的作用。永定新河是以深槽行洪為主的復(fù)式河槽，大張莊以上14.5 km為三堤兩河，其中北河寬300 m、南河寬200 m；大張莊以下合并為一河，河寬500～600 m。設(shè)計(jì)深槽底寬在大張莊以上，南河為30 m、北河為130 m；大張莊以下為180～200 m。河道起點(diǎn)屈家店處南北兩河均設(shè)有進(jìn)洪閘與永定河泛區(qū)相接，各匯入河道在永定新河河口處均設(shè)有擋潮閘以防海潮倒灌。河口處控制各河流域面積8.3萬km2。

按照生態(tài)水利的思路，對(duì)永定新河上游屈家店—大張莊閘段14.3 km進(jìn)行綜合治理，設(shè)計(jì)方案在滿足防洪、排澇、引水等功能的前提下考慮生態(tài)功能要求，為大綠和自然為主的生態(tài)景觀提供結(jié)合空間，在不改變河道原有功能基礎(chǔ)上，按生態(tài)環(huán)境要求進(jìn)行堤岸與河道的整治，既滿足防洪排澇要求，又能滿足生態(tài)景觀要求，體現(xiàn)“防洪、生產(chǎn)、生活、生態(tài)”四個(gè)功能。

2 現(xiàn)有工程基本情況

屈家店閘—大張莊閘段為兩河三堤，三堤為左堤、中堤和右堤，兩河分別為北河和新引河。

2.1 永定新河北河

自左堤中心線至中堤中心線寬300 m。其中河道主槽上口寬140～190 m，左堤灘地寬40～70 m，中堤左灘地寬50～60 m?，F(xiàn)狀主槽內(nèi)淤泥厚度為1.3 m，局部達(dá)1.5 m。

2.2 新引河

新引河自右堤中心線至中堤中心線寬200 m。其中河道主槽上口寬50～65 m，右堤灘地寬28～54 m，中堤右灘地寬40～55 m?，F(xiàn)狀主槽內(nèi)淤泥厚度約為0.5 m。

2.3 左堤

永定新河左堤堤防等級(jí)為2級(jí)，堤頂高程為屈家店閘出流1 400 m3/s情況下的設(shè)計(jì)水位加2.0 m超高。現(xiàn)狀斷面迎水側(cè)邊坡1∶3，為混凝土護(hù)坡，堤頂有1.92 m高的漿砌石防浪墻。墻體露出地面部分高1.12 m，寬0.6 m。

2.4 右堤

永定新河右堤為天津城市防洪圈的一部分，堤防等級(jí)為1級(jí)堤防。天津市的防洪標(biāo)準(zhǔn)為200 a，堤防高程以屈家店下泄1 400 m3/s的水位作為控制，設(shè)計(jì)超高為3 m?，F(xiàn)狀斷面堤身為土工膜防滲，堤基為水泥攪拌樁防滲墻，樁徑70 cm，迎水坡采用混凝土預(yù)制塊砌護(hù)，邊坡1∶3，堤頂部防洪墻露出地面的高度1.5～2.3 m。

2.5 中堤

中堤的作用主要是分隔北河和新引河。北河瀝澇水水質(zhì)較差，而新引河作為引灤和引黃水的輸送通道，水質(zhì)較好，通過中堤的分隔達(dá)到南北兩河不同的功能要求，現(xiàn)狀堤頂高程約6.0～6.5 m。

3 主要治理措施

1）截污治污。進(jìn)行河道的生態(tài)治理，首要任務(wù)是截污，將排放入河的污染源截流納入城市污水管網(wǎng)。永定新河兩岸共有排污口門15個(gè)，排水量15.77萬t/d?，F(xiàn)有污水處理廠3座，處理能力16萬t/d。結(jié)合郊野公園的建設(shè)，河道兩側(cè)沿線污水管道均予以切改，不再排入河道，左堤側(cè)污水進(jìn)入新建的大張莊污水處理廠，右堤側(cè)污水相應(yīng)的進(jìn)入北辰污水處理廠和凱發(fā)污水處理廠，保證水質(zhì)清潔。

2）確定最佳水面高程，既有寬闊的水體景觀，又保留可布置植物的灘面。生態(tài)治河的關(guān)鍵應(yīng)該是水的問題。天津市在受洪水威脅的同時(shí)，水資源又異常短缺，降雨主要集中于汛期的一、兩次降雨過程[1]，大部分時(shí)段河道水位較低、甚至干枯，四季水位變動(dòng)較大。

在工程區(qū)下游建橡膠壩，使治理段形成穩(wěn)定、開闊的水面。設(shè)計(jì)對(duì)不同水位進(jìn)行了論證比較，確定景觀設(shè)計(jì)水位為1.0 m，該水位可保證左右堤灘地淹沒范圍小、工程投資少、同時(shí)對(duì)堤外農(nóng)田無不利影響。該水位控制下的北河水面185 m，陸地115 m，寬闊大氣；新引河水面76 m，陸地124 m，婉約溫馨。通過水資源論證，北河槽利用再生水、屈家店閘上來水，新引河啟動(dòng)引黃應(yīng)急水源，引江、引灤雙水源調(diào)度保證景觀水位，水源可靠，水量有保證。

3）對(duì)河道進(jìn)行清淤和擴(kuò)挖，清除下部污泥保證水體清潔，同時(shí)在滿足行洪斷面要求的前提下，為綠化提供充足的空間。由于兩岸污水的匯入，河道內(nèi)底泥成為污泥，采用搭設(shè)橫向圍堰方式進(jìn)行全斷面清淤；同時(shí)由于河坡需貼坡變緩，縮窄河道行洪斷面，通過清淤擴(kuò)挖可減免河坡貼土對(duì)行洪的影響。設(shè)計(jì)中充分考慮綜合利用要求，對(duì)河槽挖深及水下綠化不能利用的部分灘地進(jìn)行擴(kuò)挖，每個(gè)標(biāo)段都能滿足工程土方平衡，最大限度節(jié)省投資，同時(shí)過流斷面也滿足河道行洪要求。通過治理變深、變寬，河水變清，達(dá)到“水清、河暢、、岸綠、景美”的目標(biāo)。

4）改造中隔堤，形成通透開闊的視覺空間，供市民游覽、休閑。永定新河為三堤兩河，其中北河寬300 m，新引河寬200 m。除承擔(dān)泄洪1 400 m3/s外，北河和新引河兩河承擔(dān)不同的功能，中堤主要起分隔的作用，經(jīng)充分論證，中堤高程由6.5 m降至4.0 m，邊坡填墊變緩，既滿足新引河輸送引灤水至海河及反供引黃水的任務(wù)，又滿足北河排澇任務(wù)。改造后的中堤成為通向自然的親水廊道、返璞歸真的詩意景觀、寓教于樂的生態(tài)課堂、和諧相處的綠色家園。

5）左右兩堤在保證原有防洪功能的前提下，將既有的硬質(zhì)護(hù)岸，治理成生態(tài)堤岸型式，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用環(huán)保生態(tài)材料。原有護(hù)岸為鋼筋混凝土防洪墻結(jié)合混凝土塊護(hù)坡，下部鋪設(shè)防滲土工膜，設(shè)計(jì)保留了原有水工結(jié)構(gòu)，通過采用鋪設(shè)土工格柵結(jié)合覆土型式筑成緩坡滿足抗滑穩(wěn)定要求，重塑一個(gè)相對(duì)自然穩(wěn)定的生態(tài)護(hù)岸。上層鋪設(shè)灘地清基的種植土，適宜植物生長(zhǎng)，整體結(jié)構(gòu)不含任何污染性材料；穿堤建筑物區(qū)域采用環(huán)保型綠色植被混凝土護(hù)坡新材料，既滿足了抗沖刷要求，又綠色環(huán)保生態(tài)。通過河坡的變化，改造現(xiàn)有筆直水岸，曲直有致，增加趣味性。經(jīng)過幾年的運(yùn)行，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，無塌陷滑坡，植被茂盛，花團(tuán)錦簇，最大限度的增強(qiáng)了水體的自我凈化能力，維持了生態(tài)系統(tǒng)的整體平衡，環(huán)境效益明顯提升。

6）因地制宜，合理配置植物。合理配置水生植物、濕生植物和陸生植物，建立起多樣性的生物群落，以提高河流的自凈能力和自我恢復(fù)能力[2]。

利用河道多功能的特點(diǎn)，在正常蓄水位1.0 m以下的濕地灘種植水生植物，正常蓄水位1.0 m至排澇水位3.5 m之間的陽光灘種植灌木，排澇水位以上種植喬木。結(jié)合植物種植及微地形設(shè)計(jì)，形成優(yōu)美起伏、錯(cuò)落層次的天際線。中堤堤頂高度降低區(qū)域，配置稀疏低矮的植物，在中堤可以看到兩側(cè)水系，南北兩岸的視線可以穿過中堤，用植物塑造透景線。

7）整體方案完善、流暢，具有“可持續(xù)性”。設(shè)計(jì)堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的原則，保證足夠的水面率和水體容量，保證水體循環(huán)流通，既維持了河道的應(yīng)有功能，又為自然環(huán)境提供了足夠的空間，相互之間形成和諧融合的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了自然資源的可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)語

將生態(tài)的觀念應(yīng)用于河道的綜合治理中，是水利工程發(fā)展的趨勢(shì)，利用生態(tài)修復(fù)技術(shù)使受到污染的河流重新恢復(fù)水生態(tài)環(huán)境功能，有助于改善城市環(huán)境。本工程的實(shí)施為天津市增添了一道靚麗的色彩，成為了北辰區(qū)娛樂休閑的郊野公園，自工程建成以來，游人絡(luò)繹不絕，對(duì)天津市又好又快的發(fā)展產(chǎn)生了不可估量的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]付長(zhǎng)鋒.生態(tài)水工學(xué)在河道整治工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2007，（1）：44-46.

[2]于智勇，崔鳳國.城市受損河流生態(tài)恢復(fù)的原則[J].中國科技信息，2005，（7）：139.

□中圖分類號(hào)：TV85

□文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C

□文章編號(hào)：1008-3197（2017）01-58-02

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2017.01.020

□收稿日期：2016-12-01

□作者簡(jiǎn)介：于卓敏/女，1966年出生，高級(jí)工程師，天津市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，從事水工設(shè)計(jì)工作。