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卡布其沟生态格宾网治理措施研究

时间:2015-07-29 09:07 作者:晟江格宾网www.gabionchang.com 点击:

摘 要:为改善卡布其沟干沟荒滩的形象,解决防洪和城市生态景观之间的矛盾,对该沟的生态格宾网治理措施进行研究,提出了“三槽治理”方案,解决了防洪与生态景观的矛盾,节约了水资源,通过挡水建筑物形成了宽阔的水面,并使巧妙设计的挡水建筑物成为河道上的亮点; 通过补水泵站使干涸的河道有了生态保证,通过防渗与生态措施的结合,使河道具备了一些生态基底环境,为人与自然和谐共生提供了条件。

   我国西北、西南、内蒙古、东部季风区均有大量山洪沟发育,山洪沟大多坡陡流急,容易发生山洪灾害。据统计: 我国共发育有山洪沟18 901 条,多年来爆发灾害81 360 次[1],山洪灾害点多面广,发生频繁,造成的人员伤亡和基础设施、生态环境破坏问题十分突出。因此,对于有山洪沟流经的城市段,出于对防洪的担心,常常以“排”为主,采取河道衬砌等措施尽快将洪水导流出城。但是,由于山洪的季节性和突发性强,一年中发生的次数很少甚至不发生,因此导致干沟裸露、常年无水。如何解决山洪突发性强、破坏力强的安全隐患与城市居民亲水景观需求之间的矛盾,挡水建筑物如何实现既能满足防洪要求,又具备操作迅速、自身美观的效果,怎样解决防渗蓄水与生态种植的矛盾等问题,成为新的研究课题。

1、卡布其沟概况:
   内蒙古乌海市卡布其沟位于乌海市市区南部,为黄河海勃湾水利枢纽库区东岸一条较大的山洪沟,距离海勃湾水利枢纽约2.6 km,山洪沟洪水直接排入黄河。卡布其沟坡陡流急,工程治理段从入黄河口至上游京藏高速公路处,长 9 km,高差达120 m,100 a 一遇设计流量为 624 m3/s。随着城市规划和建设的发展,卡布其沟逐渐变为城区内部山洪沟,特别是下游地处乌海市滨河新区,其位置变得更为重要,如何改变目前的干沟荒滩形象,解决防洪和城市生态景观之间的矛盾,成为治理的重点。

2、卡布其沟治理总体布局:
2. 1、 “三槽治理”的总体布局:
   发生洪水时,卡布其沟具有峰高量小的山洪沟典型特征,100 a 一遇洪水洪峰流量为 624 m3/s,但次洪总量只有 498 万m3。目前。卡布其沟为宽浅河道,宽 150 ~350 m,从防洪角度讲,为保证洪水安全下泄,汛期应尽量放空河道排泄洪水,但是,汛期( 7—9 月) 又恰恰是人们最渴望亲水的季节,特别是北方缺水地区。如何既能满足防洪要求,又能在汛期满足人们对水的需求,研究提出了两种思路: ①研究河道上游是否有修建小型水库的可能性,若能够拦蓄部分或全部洪水,则可以使治理段不考虑或少考虑防洪压力,大大减少挡水建筑物或防冲措施的投资; ②若上游没有建库的可能性,则需要研究解决防洪与生态景观的矛盾,创造性地考虑河道分槽治理的方案,对河道如何分槽、分几槽进行研究论证。

   经研究分析,卡布其沟上游没有建库蓄水的可行性,因此需要河道泄洪达到治理标准,保证洪水安全下泄。在此前提下,对河道分槽方案进行了比较,提出了“三槽治理”的新思路,即疏挖河道,把河道分为三槽,中间为泄洪槽,宽度为 50 m,两侧为景观槽,每侧宽度为50 ~150 m,泄洪槽和景观槽之间通过隔墙隔开,隔墙墙顶低于常水位30 cm,平时隐藏在水下。泄洪时,中槽泄空,两侧景观槽仍可保持与隔墙顶齐平的水位,保证边槽的景观效果和亲水要求,也节约宝贵的水资源。

2.2、纵向布局:
   根据地形条件,9 km 河段内修建了12 级挡水建筑物,形成多级景观水面。建筑物位置上下游高差为6 ~9 m,形成集中落差,适宜集中消能或景观槽做多样化的跌水处理。治理段河道水面面积合计为238.1 万 m2,容纳水量为462.01 万 m3。

2.3、挡水建筑物型式比选:
   由于将河道分为三槽,两侧景观槽的挡水建筑物没有防洪要求,因此型式非常灵活,可结合景观采取溢流堰或闸门等型式。重点对泄洪槽内不修建挡水建筑物和不同的挡水建筑物型式进行了比较,见表1。
表1 泄洪槽内挡水建筑物比较
表1 泄洪槽内挡水建筑物比较

   从以上比较可以看出,泄洪槽内不修建建筑物时泄洪排沙及运行管理条件最好,但是景观效果较差; 修建橡胶坝时除汛期外景观效果较好,但过坝泥沙对橡胶坝的磨蚀不容忽视,同时多级橡胶坝调度起来比较困难,汛期需要提前放空才能规避防洪风险; 水闸与橡胶坝合建对调度和管理运行的要求很高;修建下翻板闸在水位调控、运行管理方面更适应该工程的特点,虽然一次性投资较大,但在安全性、操作灵活性、运行管理方面均具有较大优势。通过综合比较,推荐泄洪槽采用下翻板闸方案,景观槽采用溢流堰,二者结合布置。

   从以上比较可以看出,泄洪槽内不修建建筑物时泄洪排沙及运行管理条件最好,但是景观效果较差; 修建橡胶坝时除汛期外景观效果较好,但过坝泥沙对橡胶坝的磨蚀不容忽视,同时多级橡胶坝调度起来比较困难,汛期需要提前放空才能规避防洪风险; 水闸与橡胶坝合建对调度和管理运行的要求很高;修建下翻板闸在水位调控、运行管理方面更适应该工程的特点,虽然一次性投资较大,但在安全性、操作灵活性、运行管理方面均具有较大优势。通过综合比较,推荐泄洪槽采用下翻板闸方案,景观槽采用溢流堰,二者结合布置。城市水工建筑物作为城市水环境的一部分,除了满足基本的功能要求外,对外形也提出了更高的要求,要与与城市景观融为一体,体现当地历史文化特色并成为河道景观带上的亮点。本着这样的理念,项目组人员在研究闸堰基本结构的基础上对其进行了改造和利用,打造出了“彩虹卧波闸”、“曲桥听音闸”、“凭栏远眺闸”、“休闲栈台闸”等“一闸一景”的现代水利工程新形象。

3、水资源配置方案:
   为了补充水体蒸发渗漏损失的水量和供给绿化灌溉用水,需要建设泵站工程从黄河海勃湾水库提水。海勃湾水利枢纽目前正在建设,考虑到水库建设前后取水条件的不同以及河道分段供水的节水思想,同时统筹考虑乌海市未来发展东山截洪沟和毛尔沟的生态景观用水。本着“高水高用、低水低用”的节能思想,在卡布其沟入黄河口处和 9 号挡水建筑物( 从下游向上游起算) 位置布置了两级泵站( 见图1) ,从而避免了“一级泵站”将水抽到最高再分级下泄造成的资源和能源浪费。
图1 补水泵站与卡布其沟供水的关系

图1 补水泵站与卡布其沟供水的关系

4、防渗方案及与生态结合措施:
   卡布其沟渗透系数为10 ~25 m/d,为中、强透水层,且地下水埋深较深,大部分超过10 m,对蓄水非常不利。地下水不会对河水进行补给,因此必须采取严格的防渗措施,以保证湖区蓄水效果。根据地质勘探结果,在勘探深度内未发现相对隔水层,因此不再考虑湖体垂直防渗。直接对不同的水平防渗措施( 黏土防渗、膜料防渗、混凝土防渗、水泥土防渗、膨润土防水毯防渗等) 进行了比较,经对防渗效果、经济性、施工难度、对环境的影响等多方面进行综合比选,推荐采用 HDPE 土工膜防渗方案。

   河道采用 HDPE 土工膜防渗后,随之带来了一些生态问题,比如人们希望蓄水后能够重现河流自然风貌,能够在岸边营造水生动植物的生长空间,但是传统膜料防渗后大都不再种植水生植物,主要的难点是: 一是担心土工膜埋深较浅,植物根系生长穿透土工膜,影响防渗效果; 二是担心膜料阻隔了地表与地下水的交换,植物生长不良。经收集资料以及实地调研,了解各种常规水生植物的根系深度,同时考虑乌海地区的冻土深,设计人员决定加大岸边土工膜埋深,岸边埋深为 1.2 m,保证了岸边植物生长对水、土的需求,尽量营造了水生动植物的生长环境,解决了膜料防渗与生态的矛盾。

5、灵活多样的生态护岸:
   通过岸边土工膜深埋、覆土种植等一系列手段,使卡布其沟具备了一定了水、土条件和生态功能,具备了水生动植物、小型两栖类、昆虫等的生长环境。在护岸工程的设计上,本着生态设计理念,在护岸材料的选择上尽量采用透水的、多孔隙的材料,以便为水生动植物营造生长、繁殖、栖息环境。设计中还考虑了在常水位以上0. 7 m( 考虑风浪作用) 高程修建亲水道路的做法,拉近了人水距离。亲水道路以上采用草皮护坡,岸边采用自然石、仿木桩、生态袋、格宾石笼、格宾垫坡等多种多样的生态护岸形式。工程措施与生态环境良好结合,取得较好的生态效果。

6、格宾网选择分类:











































7、结 语:
( 1) “三槽治理”思路解决了防洪与生态景观的矛盾,节约了水资源。通过挡水建筑物形成了宽阔的水面,并使巧妙设计的挡水建筑物成为河道上的亮点。
( 2) 通过补水泵站使干涸的河道有了生态保证。
( 3) 通过防渗与生态措施的结合,使河道具备了一些生态基底环境,为人与自然和谐共生提供了条件。
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