史良輝 張正波
(1.山東水之源水利規劃設計有限公司 濟南 250014 2.濟寧高新區城鄉統籌發展局濟寧 272000)
楊家河生態環境修復河道綠化景觀工程項目位于楊家河河道0+000~5+778 處(楊家河與洸氵府河交匯處為樁號起點0+000)。河道設計長度為5.7km,總設計面積約53ha,所在段楊家河防洪標準為20年一遇。通過沿河新建親水平臺、棧橋、景觀彩帶、植草綠化、景觀水系、健身設施等與附近特色田園和農業種植互相映襯,形成人水親近的城區農業生態水景觀。
本項目主要分為城市休閑區、田園觀光區和濕地體驗區三個區域。城市休閑區包含了楊家河入洸氵府河口、楊家河公園、高架周邊景觀、棧橋、親水平臺等。田園觀光區主要包括農田和果園;濕地體驗區主要涵蓋了工業、鐵路、濕地。本文主要從人行景觀棧橋的修建、綠植選取的角度考慮其對河道防洪等方面的影響,選擇合適的計算方法。
根據《濟寧高新區防洪排澇規劃》(濟寧高新區水務管理辦公室、山東水之源水利規劃設計有限公司,2020年2月)楊家河設計洪水計算成果見表1。
表1 楊家河洪水設計成果表
人行景觀棧橋為了使游客能夠充分享受河畔觀水、與水互動的過程,讓游客擁有良好的游賞體驗,從而多修建在臨近河道的河灘處,從防洪的角度看,棧橋在一定程度上造成了阻水,因此需考慮其壅高及壅長造成的影響,同時周圍的水流在河床表面附近形成淘刷漩渦,引起河床的一般沖刷和局部沖刷。
本次計算采用典型斷面法,選用布置有棧橋的最窄處河道斷面(3+419)進行計算。
3+419 處河道底高程32.58m;左側堤頂高程41.08m,右側堤頂高程41.05m,新建棧道位于右側灘地,距離右岸內堤腳分別為52m、58m,阻水部分棧道斷面見圖1。
圖1 棧橋斷面圖
2.2.1 壅水計算
計算方法采用《鐵路工程水文勘測設計規范》(TB 10017-99)中最大壅水高度計算公式:
由于新建棧橋與河道交角90°,通過計算,當20年一遇設計水位38.99m 時,本項目工程棧橋阻水面積約2.56m2。新建棧橋處過水斷面面積及阻水成果見表2,阻水斷面示意圖見圖2。
表2 新建棧橋處過水斷面面積及阻水成果表
將各參數代入壅水高度、壅水曲線長度公式,設計流量情況下棧橋壅水高度、壅水曲線長度見表3。
表3 新建棧橋壅水計算成果表
2.2.2 沖刷計算
沖刷計算分為一般沖刷和局部沖刷,本次采用的沖刷公式是《公路工程水文勘測設計規范》里的沖刷公式。
2.2.2.1 河槽部分
2.2.2.2 灘地部分
2.2.2.3 局部沖刷
設計洪水情況下本工程棧橋處一般及局部沖刷計算成果見表4 和表5。
表4 河床一般沖刷計算成果表
表5 棧橋局部沖刷計算成果表
綜合計算結果,發生20年一遇設計洪水時,河道無一般沖刷,灘地部分棧橋局部沖刷為0.36m。
由于景觀工程在考慮整體綠化的時候,多以植物的觀賞性、生態性、美化性為重點,從而在綠植的選擇上也會選取一些體態壯碩、美觀、生態效應良好的喬木,以達到美觀綠化的效果。但從河道防洪的角度看,這些喬木產生了較大程度上的阻水效果,減小了河道原有的行洪斷面從而造成阻水,也會產生纏繞漂浮物、掛淤等現象,進一步弱化了河道的行洪效果。
為確保防洪效果,本工程在設計時,堅持防洪為主,景觀其次的原則,在滿足最小河道行洪斷面的基礎上,通過營造不同的水深環境,結合種植沉水植物、挺水植物等,營造不同的植物群落,凈化水質的同時也為其他生物生長提供良好的生態基底。根據設計資料,項目區內主要臨水植物高度均未超過1.0m。因此對河道的行洪影響極小,也兼顧了觀賞性和生態性。
濟寧市楊家河生態環境修復河道綠化景觀工程防洪水文計算中,確定了楊家河的防洪標準和設計洪水,對綠植選擇造成的行洪斷面改變進行分析,根據《鐵路工程水文勘測設計規范》(TB 10017-99),采用典型斷面法對棧橋進行壅水分析計算(壅水的長度和高度),根據《公路工程水文勘測設計規范》對其進行沖刷分析(沖刷分析分為一般沖刷和局部沖刷)。
楊家河本次工程涉及主要的防洪評價分析計算,堤防穩定、滲流方面等計算并沒有涉及到,現對內容及方法做以下補充:
水文分析計算的主要內容應包括:
(1)水文資料進行可靠性、一致性、代表性的核查與分析。
(2)所需的水文資料有殘缺不全或長度不夠,應適當地對其進行補插和延長。
(3)在壅水和沖刷計算時,常采用《鐵路工程水文勘測設計規范》和《公路工程水文勘測設計規范》中的經驗公式進行計算,選用不同的經驗公式計算之前,應根據建設項目的工程結構型式、所在河道的特性等時機情況對其進行適應性分析。如若施工期間占用河道過水斷面,需要補充計算施工期的洪水。最終將壅水高度、壅水長度和一般沖刷、局部沖刷或是淤積列出計算結果。
(4)堤防穩定計算包括滲流穩定計算和抗滑穩定計算。滲流穩定計算采用二維滲流有限元計算方法,利用AutoBank 軟件進行分析計算,得出浸潤線和滲流量??够€定計算采用簡化畢肖普法,利用AutoBank 穩定分析計算軟件,計算出最危險滑弧和相應的邊坡穩定系數。
(5)排澇影響分析計算需要考慮排澇設施外形的結構大小,工作運行的方式,計算方法及公式的選取,得到排澇流量■