1、1生态化改造对河流防洪影响研究摘要：近年来深圳为了解决城区河道水污染和河道景观差等问题，通过水环境综合整治工程对部分河道进行了生态化改造。本文以布吉河为例，通过研究生态化改造前后布吉河河道过流能力及工程应对措施，探讨河道整治中防洪与景观这对矛盾体的协调解决方案。 关键词：布吉河；生态改造；防洪；综合整治 Abstract：To improve the water quality and landscape, some rivers were ecological reatored through the comprehensive treatment project of water envi
2、ronment in recent years. Through study on the changes of flow capacity of Buji river in the ecological restoretion and before and the solution by engineering, to coordinate the contradiction of flood control and river regulation in the body of the solution. The tecnology was developed in the river c
3、omprehensive dredging to solve the contradiction of flood control and landscape restoretion. Key Words：Buji River; ecological restoretion; flood control; comprehensive dredging 中图分类号：S891+.5 文献标识码：A 文章编号： 20 前言 为了解决严重的内涝问题，上个世纪 90 年代初期深圳对河流进行了大规模的防洪整治，具体包括裁弯取直、硬化河床等 1，虽然提高了防洪标准，但河流完全被人工化、渠道化，破坏了原有的生
4、态平衡， “三面光”2的河道极大地弱化了河流的资源功能和生态功能，破坏了自然河流的生态链。同时，随着深圳经济的高速发展，人口急剧膨胀，大量污水排人河道，河水严重污染，河流水生态环境质量急剧下降，河流黑臭现象在深圳极为普遍，已严重影响了城市居民的生活环境质量乃至城市整体形象。随着经济不断发展和居民对水生态环境要求的提高，深圳自 2008年起以“水安全、水环境、水景观、水文化、水经济”五位一体的理念，陆续实施了深圳水库排洪河、福田河、布吉河等河道的综合整治工程，借此建设生态型、景观型河道。本文以深圳市布吉河为例，研究生态化河道对防洪能力的影响及治理措施。 1 布吉河及综合整治工程简介 1.1 布吉
5、河简介 布吉河是深圳河的一级支流，河道干流全长 9.8 km，流域面积63.41 km2。3布吉河自北向南流经布吉街道办、罗湖草埔工业区、笋岗滞洪区和罗湖商业区，在渔民村汇入深圳河。沿途有莲花水、清水河、高涧水、笔架山河四条支流汇入。布吉河中游末端建有笋岗滞洪区。滞洪区距河口 2.80 km，南北长 1.9 km，东西宽 0.19 km0.39 km，面积0.52 km2，汇水面积 42.9 km2，设计防洪标准为 50 年一遇，下泄流量250 m3/s，设计洪水位 11.3 m，相应库容 250.6 万 m3，堤顶高程 12.4 3m。 1.2 布吉河河道现状 由于布吉河（特区内）水环境综合
6、整治工程仅对位于罗湖区的泥岗桥下游的 4927 m 进行整治，仅对此段进行介绍。该段河道可分为排砂道（笋岗滞洪区段）和笋岗桥以下河段两部分。排砂道主要由沉砂池以上段、沉砂池段和沉砂池以下段三部分组成，长约 1936 m，原设计防洪标准为 2 年一遇，校核标准为 20 年一遇4；断面形式为复式结构，其中河道左岸基本为斜坡式砼结构，右岸为上直下斜式钢筋砼结构，河底采用砼护底，现状河宽约为 1438 m。笋岗桥以下段长约 2991 m，其中笋岗桥铁路桥解放桥深南桥嘉宾桥河段断面形式为上斜下直的复式砼结构(图 1)，两岸均设有 0.81 m 高的防洪墙，河宽为 2528 m；嘉宾桥滨河桥河口段是直立式
7、砼结构(图 2)，仅左岸设有约 0.5 m 高的防洪墙，河宽约为 4560 m。5 图 1 铁路桥-解放桥现状图 图 2 嘉宾桥-滨河桥现状图 41.3 深圳市布吉河（特区内）水环境综合整治工程简介 深圳市布吉河（特区内）水环境综合整治工程分两个阶段实施。第一阶段自布吉污水处理厂至笋岗桥（洪湖公园） ，总投资 2.3 亿；第二阶段自笋岗桥至河口，总投资 6.8 亿。工程项目可分为防洪整治工程、水质改善工程、生态修复工程和景观绿化工程四部分。主要整治理念为通过防洪整治使河道防洪能力提高至百年一遇；通过对布吉河进行截污及补水，使河水达到地表水 V 类水质标准；通过沿河景观设计，将布吉河打造为城区居
8、民休闲廊道；通过对河道的生态改造，恢复河道生态功能，提高水体自净能力，使布吉河成为深圳市的生态景观廊道。为了实现生态及景观的改造要求，布吉河大量采用了生态驳岸，并沿河设置不同的景观树种及景观节点，其典型景观断面见图 3、图 4。 图 3 深南桥-嘉宾桥段剖面图 图 4 笋岗桥-铁路桥段剖面图 深圳市布吉河（特区内）水环境综合整治工程以生态治河的理念，通过科学、合理、符合实际情况的治理方案，在符合城市整体规划的前提下，实现河道生态景观的目标，提高深圳的城市发展力、影响力。其中笋岗桥以下河道是在以 100 年一遇的设计标准为前提的基础上进行生态景观改造的，而笋岗桥以上笋岗滞洪区段是作为洪湖公园的排
9、沙河道，5是在以 2 年一遇设计标准为前提的基础上进行生态景观改造的。 2 防洪影响研究 布吉河河道改造后对防洪的影响主要通过对河道改造前后过流能力的复核进行分析。 2.1 现状河道过流能力验算 布吉河现状水面线复核采用广东省水利水电建设管理中心和广州沃亚软件有限公司开发的广东省水文水利计算软件平台的软件分析计算，在计算过程中充分考虑了桥墩的阻水情况，在没有桥墩的河段局部损失系数为 0.1，有桥墩的河段局部损失系数为 0.2。笋岗桥以下段河道的糙率取 0.020，计算成果见图 5。 图 5 改造前水位过程线(笋岗桥下游) 从上述图表成果分析可知，改造前布吉河河道左右两岸都满足 100 年一遇的
10、洪水标准。 由于布吉河排砂道河段左岸上边坡部分进行了大量的植物绿化，并种植了大量乔木与灌木，其他如河底与右岸均为砼结构，本次对其现状过流能力复核亦考虑不同护砌材料的糙率影响，取三个河道最窄处进行计算，计算结果见表 1： 表 1 改造前排砂道过流量 6由上表可见，改造前布吉河仅排砂道上游直墙段（4+690 附近）不能满足 2 年一遇设计防洪标准。 2.2 改造后河道过流能力复核 2.2.1 糙率的确定 随着河道由以前的“三面光”河道改为种植植物的生态河道，河道的糙率也随之改变，由于河底和护坡采用不同的材料，所以糙率会沿湿周发生变化，本次糙率计算采用加权平均方法计算，计算结果见表 2。 表 2 改
11、造前后糙率变化表 由表 3 可见，布吉河生态改造后河底和护坡由原来的硬质变为软质，同时由于河岸的绿化、河道景观设施、河道曲折等因素致使河道糙率显著增大。 2.2.2 河道过流能力复核 本工程按百年一遇设计流量复核改造后各断面的过流能力， 广东省水文水利计算软件平台计算结果见图 6。 图 6 改造后水位过程线(笋岗桥下游) 从图 6 分析可知，因改造后河道糙率变大，造成流速变小，相同流量下河道水位升高，造成布吉河笋岗桥下游左岸 1+7501+810（60 m）河段不能满足 100 年一遇的洪水。 7表 3 改造前排砂道过流量 排砂道过流能力计算结果见表 3。可见生态化改造后布吉河排砂道过流能力均
12、有所下降，狭窄断面低于 2 年一遇设计防洪标准。对于排砂道下游河段，河水可越过高程为 7 m 的进水口门进入笋岗滞洪区，但上游河段将造成水位雍高，影响滞洪区滞洪效果。排砂道上游段改造后，在不同防洪标准下其雍高水位计算成果详见表 4。 表 4 改造后不同标准下排砂道上游水位雍高表 3 工程改造措施 3.1 笋岗桥以下段工程措施 通过对河道改造段改造前后的行洪能力复核，当发生一百年一遇洪水时，河道改造后左岸 1+7501+810（60 m）存在防洪风险，经计算知最不利处将漫顶 0.47m。该处为地铁 1 号线、3 号线老街站附近，为深圳市东门商业核心区，河水漫堤或倒灌将对周边建筑、道路及市政设施造
13、成严重灾害。为了降低防洪风险，提高河道的行洪能力，通过工程措施来解决防洪风险问题，具体做法是将河道两岸的堤防加高以防止洪水漫堤，同时将两岸的路面填高防止雨水倒灌。两岸加高按 100 年一遇洪水标准加高。 3.2 溢洪道改造措施 8为有效发挥滞洪区滞洪功能与保护上下游河道安全，在滞洪区控制水位 11.3 m 下，对笋岗滞洪区溢洪道和排砂道总过流能力（最小流量断面为计算断面）与 10 年一遇洪峰流量进行比较分析。 表 510 年一遇洪水分流量计算表 由表 5 可见，沉砂池上游段考虑截污管布置与河道生态改造后，在11.3 m 控制水位下，过流能力为 285.50 m3/s，为保证能满足 10 年一遇
14、395 m3/s 的过流能力，溢洪道必须能满足 109.50 m3/s 的过流能力。经计算现状溢洪道进水口仅能通过 60.7 m3/s 流量，不能满足过流需求，需对溢洪道的扩宽，即由 20 m 扩宽至 35 m。同时，由于沉砂池上游因右岸设置种植槽与敷设截污管导致过水断面减小，在发生 2 年一遇洪水时其水面将雍高约 0.36 m，为保证滞洪区公园景观功能的有效发挥，同时控制排砂道左岸堤防能满足 2 年一遇防洪标准，在溢洪道进水口顶部设置自溃式溢流堰，其覆土约 0.5 m 厚，并进行表面植物绿化，以实现景观效果。 经过上述工程措施，不仅满足了河道的生态景观改造要求，同时也可以满足了河道防洪要求。
15、 4 结论 布吉河生态改造后河底和护坡由原来的硬质变为软质，同时由于河岸的绿化等因素致使河道糙率显著增大，造成流速变小，过流能力下降，对河道行洪影响很大。生态改造后，布吉河笋岗桥以下部分河段防洪标9准不能满足百年一遇防洪标准，排砂道部分河段不满足 2 年一遇防洪标准。通过对笋岗桥下游的河段进行路面及堤防加高，对排砂道溢洪道部分加宽及设置自溃式溢流堰可以使河道既能满足景观改造要求，又能达到防洪标准。 参考文献： 1 武海军. 深圳城市河流污染治理及生态恢复的措施 J. 东北水利水电,2006,24(266):48-49. 2 陈克坚，金腊华，申小艾等. 深圳市福田和水环境综合整治研究 J. 环境科学与技术,2006,29(4):(56-57). 3 深圳市水务局. 深圳市布吉河（特区内）生态景观改造工程可行性研究报告（修编）R.2006. 4 深圳市水务局. 深圳市布吉河（特区内）水环境综合整治工程（第一阶段）初步设计报告R.2008. 5 深圳市水务局. 深圳市布吉河（特区内）水环境综合整治工程（第二阶段）初步设计报告R.2011.
