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首页 > 杂志目录 > 《绿色中国》(B)2022年第3期 > 生态理念导向下中小河流综合治理工程设计优化研究
生态理念导向下中小河流综合治理工程设计优化研究
作者:文/黄挚乾 天水市水利水电勘测设计研究院有限公司 来源:绿色中国 时间:2025-03-10 15:03:50 浏览:512
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 要:中小河流综合治理是多数地区水利事业建设发展的重要内容,其不仅能够提升区域水资源的保护水平,还能改善生态环境,对区域经济社会的高质量发展具有重要的推动作用。本文以某中小河流综合治理工程设计为例,首先在明确生态理念的基础上,阐明了中小河流综合治理的重要性,随后详细介绍了工程设计的具体内容和优化路径,旨在为同类工程项目提供参考。

 

关键词:中小河流;综合治理;生态理念

中小河流是指能自成体系但集水区又不超过3000 km2的河流段或河流,具有数量多、分布广的特征。在许多数地区,中小河流治理工作往往滞后,导致防洪标准低、河道淤塞以及功能衰减等问题。近年来,水利部门在中小河流治理方面的投入力度不断加大,通过实施生态修复、岸坡整治、水系连通、河道疏浚等措施,有效解决水系统运行中的水环境问题,然而,从整体而言其与生态环境保护规范要求仍存在显著差距,难以满足区域经济社会高质量发展需求。因此,全面优化中小河流综合治理工程设计方案,为工程建设提供有效的指导和支持,已经成为水利事业发展的基本要求。

1工程概况

某中小河流综合治理工程位于甘肃省东南部,河流属于渭河上游北部支流牛头河流域,所处区域属黄河丘壑地貌、植被较差,水土流失严重,沟道狭窄,流域内有大量垃圾,杂草丛生,造成严重堵塞。尽管前期已经采取了一定的防洪治理措施,但上游或周边区域一旦出现山洪暴发,将存在较大的安全隐患。为了有效改变流域现状,当地水务部门决定开展综合整治工程。

在设计的初期阶段,项目团队进行了全面的水文和工程地质调查。初步设计方案中,治理内容主要包括在河道内新建排洪渠和污水管。计划清除河道上部结构中疏松的砂质壤土和淤泥层,对下部砂质壤土进行碾压,并铺设0.3 m厚的砂砾石层。渠洪渠的基础将被置于砂砾石层之上,以确保地基承载力满足设计要求。混凝土与砂砾石的摩擦系数为0.45~0.50,浆砌块石与砂砾石的摩擦系数为0.50~0.55。在开挖坡比方面,基槽的临时开挖边坡在水下采用1:1.50~1:1.75,水上边坡采用1:1.25~1:1.50,建议使用Ф=32°~33.5°的参数。

2生态理念导向下中小河流综合治理的意义

2.1工程建设的必要性

前期工程调查数据显示,该流域洪灾多是由流域区间遭遇较大暴雨而形成,存在降雨分布不均,突降暴雨及局部强降雨偏多等特征。受洪涝灾害发生特征和流域污染现状影响,该河流目前已经对周边企业和居民生产生活产生较大影响,严重情形下会威胁到生命和财产安全。因此,从人民群众的需求和水利事业的高质量发展要求出发,必须加强该河流的综合治理工作,有效提升流域整体防洪能力,加大对设防区村庄、道路等基础设施的保护力度,为高效农业发展和改善区域生态环境提供有效支撑[1]

2.2工程建设的可行性

依照相关规范要求并结合现场勘查情况分析,经计算新建排洪渠采用钢筋混凝土明渠矩形截面设计,净高1.9 ~2.2 m,底宽2.4 m,即可满足现行沟道排洪的要求。渠道设计纵坡均大于3.0%,纵坡较陡,当遇到洪水时,不会产生淤积;现状排洪渠经校核符合排洪要求。通过综合整治工作的有效开展,能够有效解决当前平水期垃圾淤塞严重、臭气污染严重以及汛期沟道洪水无法及时排出等问题。结合后续优化渠道周边的管理方式,能够有效改善附近既有住宅区的安全问题。从工程项目经济效益视角分析,总造价约754.03万元,在经济上具有可行性。但在后续项目实施及运营环节,仍需加强项目管理,提升项目整体抗风险能力,以有效增大项目的国民经济效益。

3生态理念导向下中小河流综合治理工程设计具体内容

3.1工程任务分析

依据相关规范标准和现场勘察结果,并结合河段现状及河床演变,充分认识该河段水性特点、水势变化规律以及洪水险情分析。依照防洪法和防洪标准,采取渠道与环境治理相结合的策略,控制主流摆动,完善区域内防洪体系,提高区域内防洪能力,解决项目区污水集中排放问题,改善周围居民生活环境[2]。工程建成后,通过控制水势,以确保项目区两岸建筑物在设计洪水标准下不受侵害。以上述建设任务为导向,确定工程建设内容主要包括两个部分:(1)排洪渠道部分。桩号0+000~ 0+788新建778 m排洪渠,桩号778处建拦污栅一处,排洪渠道清淤及外运淤积物1575 m3,桩号0+993~1+704渠顶浇筑预制盖板690 m。(2)综合整治部分。渠道旁路边埋设HDDP300双壁波纹管3340 m,新建排污检查井30座,安装工艺防护栏杆1956 m,新建便桥16座。

3.2工程设计

依据工程建设主要内容细化工程布置形式。在确定排洪渠高度时,应提前计算并设计洪水水面线,采用明渠均匀流公式计算流速V、流量Q、谢才系数C、水利半径R,依据水文部分所确定的设计洪峰流量,计算出综合糙率n=0.027 m,最后推求出十年一遇水面线计算表。

渠顶高程按设计洪水位加渠顶超高确定:(其中Y为渠顶超高,R为设计波浪爬高,e为设计风雍水面高)。该工程项目中,依据相关规范和标准要求,计算渠顶超高Y0.5 m。由于该工程采用沟道全断面钢筋混凝土方案,因此无需再计算冲刷深度。根据当地同类工程经验值,确定排洪渠基础厚度为0.3 m。根据公式计算结果分析,现状排水渠道清淤后平均高度为2.54 m,平均渠道底宽为4.27 m,部分现状排洪渠道无法满足十年一遇设计洪水过洪要求,需进行针对性加固提升[3]。依照相关规范要求和计算结果,将排洪上开口宽度设计为3.9~5.34 m之间,采用C25钢筋混凝土建设0.2 m厚的渠壁,采用C25钢筋混凝土建设0.3 m厚的浇筑盖板。

排污管设计方案为在渠道两侧1~2 m埋设HDPE300双壁波纹管,将原有排污管道接入埋设排污管,在巷道口建设1座检查井,接入巷道排污管,其余地区间隔200 m左右建设1座污水检查井,共计30座。采用雨污分流方案,将排污管接入公路主排污管网,

3.3施工组织设计

为确保整体施工流程有序推进,在本综合治理工程设计中,确定工程建设所需的交通运输、施工用水、用电、技术供应及自然条件等信息。主体工程施工内容主要包括沟道基础清理工程、排污HDPE双壁波纹排水管埋设工程、混凝土工程、钢筋混凝土工程等[4]。在施工组织中,应重点进行测量放线、管道埋设、钢筋制作和绑扎、混凝土拌合养护等工作,以有效控制施工质量[5]。施工总体布置应遵循“因地制宜、利于施工、便于管理、安全可靠、经济合理”的原则,根据本工程特点,采用集中布置方式。

3.4环境保护设计

根据《中华人民共和国环境保护法》,首先应进行环境影响预测评价。以本工程项目为例,对周边环境的不利影响主要体现在以下几个方面:(1)浆砌石施工、车辆清洗及检修、施工人员生活等环节,会产生多来源污水,可能对工区周边区域水环境造成影响。(2)由于临时占地、土石方开挖、填筑料开采、工程永久占地导致区域地表植被破坏,从而影响周边生态环境。(3)施工扬尘和施工噪声,会对周边大气环境和声环境产生不利影响。(4)施工垃圾和生活垃圾在处置不当的情形下,会导致蚊蝇滋生,甚至带来流行疾病,进而拖延施工进度。

综合治理工程建设对环境的有利影响主要体现在三个方面:(1)减轻洪灾对周边群众生命和财产安全的威胁,具有较大的社会效益。(2)减轻洪水对耕地的侵蚀,提升土地生产能力,有效规避岸边农田潮湿和盐渍化现象。(3)从根本上改善了区域内的生态环境和生活环境,满足人民群众高质量生活需求。

3.5水土保持设计

依据《中华人民共和国水土保持法》等法律法规要求进行水土保持设计,结合现有资料查找发现本治理工程流域中心处多年平均侵蚀模数为3000 T/km2,计算沟道多年平均悬移质输沙量为9200 T。工程项目建设中,在责任范围内的工程建设、各类开挖产生的废弃物,或是清理出的覆盖物等,若未采取适当防护措施,在遇到大雨或洪水时,必然会造成水土流失。此外,在工程竣工后,若未进行生态恢复,也会加剧土壤侵蚀,导致生态破坏问题发生。因此必须在合理划分防治责任范围的基础上,合理设计水土保持分区、明确对应的水土流失治理措施,尽量减少工程项目建设对水土保持的负面影响。

4生态理念导向下中小河流综合治理工程设计优化路径

研究表明,在多数地区治理项目开展中,工程效益与预期目标存在偏差,重点体现在治理范围受限、工程资金投入不足、防洪安全与自然生态冲突、治理活动开展与城镇发展不协调等方面。因此在综合治理类型工程项目设计中,应从实际情况出发,构建完善的综合治理模式。

在具体方案设计前,应详细分析治理目标、现存问题、河流特点以及历史资料等信息,加大现场调研,合理确定综合治理范围,并根据技术和经济情况选择合理的治理方式。在细化河段特点基础上,尽量将生物治理措施与防洪工程建设方式相结合,加强新型生态治理技术的应用,以确保达到治理目标,有效保护流域范围内的物种多样性,重建退化或受损水系统,维持生态平衡。

优化水土保持措施是生态理念导向下中小河流综合治理工程设计应当关注的重点。例如,在部分工程项目中,需要设计表土剥离和表土回填等施工内容,在设计中需同步设计裸露地表覆盖的临时措施、施工结束后的景观绿化措施等,以避免施工对周边水土流失的影响,有效提升工程效益[6]。对于工程规模相对较大且施工线路较长的综合治理项目,还应当在施工生活区和场内设计临时道路,尽量利用已有场区和设施。此外,还应当加强对河岸生态景观工程设计的重视程度,通过构建生态控制范围线、生态过滤草沟、植物生态群落等方式,在有效提升防洪效果的前提下,营造更加纯朴自然的河流空间环境,为周边居民的生产生活提供更加舒适的环境。

5结语

基于生态理念导向推进中小河流综合治理工作,是新时期地方水利工程建设必须遵循的重要导向,通过科学合理的设计,能够有效改善河流污染现状,提升河流防洪水平。对设计人员而言,必须从地方经济社会高质量发展的需求出发,系统规划工程项目的主体建设、水土保持措施以及生态环境保护等方面,有效提升设计方案的合理性,为综合治理工程在经济效益、社会效益和生态效益方面奠定坚实基础。

 

 

 

 

 

参考文献

[1]夏晓敏,张琳.贵州省小乌江流域综合治理工程优化设计[J].地下水,2024,46(03):294-296.

[2]贾宇航,赵海丹.潮安区中小河流综合治理工程中的水土保持措施[J].新农业,2022(23):81-82.

[3]刘慧艳.基于中小河流的综合治理模式探析[J].黑龙江水利科技,2020,48(12):80-83.

[4]石红山.浅析中小河流综合治理的重要性和必要性——以张掖市甘州区大瓷窑河(沙井段)河道防洪治理工程为例[J].农业科技与信息,2020(17):57-58.

[5]王晓艺.中小河流水土流失综合治理工程施工技术及其安全管理[J].四川水泥,2020(06):335+194.

[6]刘咏梅.长沙县中小河流生态防洪治理的措施[J].湖南水利水电,2016(05):75-77.

 

作者简介:黄挚乾(1994-),汉族,甘肃天水人,本科,工程师,研究方向:水利水电工程。