導語：河道綜合治理工程設計論文一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一、項目概況

北川河由于河床比降大，水流湍急，洪水因暴雨形成，陡漲陡落，峰量高，歷時短，又多發生在夜晚，防不勝防。本次北川河治理防洪標準采用百年一遇，百年一遇洪峰流量430m3/s。查閱北川河多年的泥沙統計資料可知，北川河泥沙含量并不大，但是泥沙顆粒非常細，小于0.05mm細顆粒占65.7%，夏季水色黃濁，感官較差，影響景觀效果。而這一季節正是人們渴望親水的季節，水質制約著西寧市人居環境的改善，也不利于提升城市品位和旅游形象。因此，市委市政府提出了“清水入城”的總體要求。對于超細顆粒泥沙的沉淀處理方案也成為本項目的一個難點和挑戰。

二、工程設計總體方案

1.泥沙沉淀方案

從項目基本情況可以看出，要實現“清水入城”的總體目標，核心是解決水色黃濁的問題，也就是超細顆粒的沉淀問題。北川河水量豐沛，多年平均流量17.4m3/s，汛期7—9月，月平均流量大于30m3/s，若對全部天然來水進行沉淀處理后再進入城區，難度非常大。因此，對泥沙的處理方案總體思路確定為“以排為主、按需處理”，在工程總體布局上，將河道分為內河和外河，內河是城區的生態景觀核心，外河在城區外側，肩負著防洪保安的作用，根據河道位置和功能的不同區別對待，僅對內河所需的生態水量進行沉沙處理，保證內河為清水，外河仍然以泄洪排沙為主。經計算，從水環境角度，內河所需生態水量為2.7m3/s。也就是說，只對這一部分水量進行泥沙處理，其余水量通過外河排走。根據工程實際情況，對常規泥沙處理方法、排沙漏斗、超磁工藝等泥沙處理方案進行了比較。（1）常規沉沙池方案常規沉沙池多用于灌溉、供水、引水發電等，為減少田間淤積或降低水輪機、水泵磨蝕而設，多用于處理0.05mm以上的泥沙。沉沙條渠可根據進出口建筑物控制，對泥沙沉降進行一定調節，使沉降效果較好，但長度大、占地大。經初步計算，本工程若采用傳統沉沙條渠，處理2.7m3/s的流動水量，需要池長8.1km、水深2.5m、寬200m。針對西寧市區用地緊張的情況，常規沉沙條渠池是不適用的。（2）排沙漏斗清水分離裝置排沙漏斗對粒徑大于0.5mm的泥沙排除率接近100%，對粒徑為0.5～0.05mm的泥沙可排除90%以上。排沙耗水量平均僅占總引水量的3%～5%，但是常規排沙漏斗對小于0.05mm的泥沙沉降率不理想。近年，周著教授等科技工作者在常規排沙漏斗的基礎上，針對小于0.05mm以下粒徑的泥沙，進一步研制出了排沙漏斗清水分離裝置，可對超細顆粒的渾水進行沉淀、分離，達到很好的效果，但僅在農村飲水等少量工程中應用，還沒有較大流量的實際工程經驗。排沙漏斗清水分離裝置的優點：占地小，無須外加動力，運行管理簡單，排除泥沙直接沖走，不需清淤。缺點是需要較大的高差，對本工程而言，需要8m左右的高差。（3）超磁工藝處理高濁度水超磁工藝處理高濁度水的工作原理是：渾水經提升至混凝反應池，與一定濃度磁粉均勻混合，形成以磁粉為“核”的微磁絮團；混凝反應池出水流入超磁分離設備，在高強度磁場作用下，磁性微絮團吸附在磁盤上，磁盤在旋轉過程中絮團被帶出水面，通過位于水面之上的刮渣條將吸附的絮團從磁盤上刮離，實現微磁絮團與水體的分離，出水返回景觀水體。由磁盤打撈出來的微磁絮團經磁回收系統實現磁粉和非磁性污泥的分離，磁粉循環使用，污泥進入污泥池，處理或外運。本處理方案的優點是占地小，處理效果好，且有保證。缺點是投資大，后期運行費較高。（4）沉沙方案及建議根據以上比較分析，沉沙條渠占地大，不適用于本工程，本工程可以采用湖泊形沉沙池，通過對沉沙池出口節制閘進行控制，采用靜置沉沙的方式，以利于細顆粒懸移質的沉淀，當分水閘放水入沉沙池沉淀至水變清后，再向景觀水系內河放水。根據工程實際情況推薦方案：主沉沙池選用靜置沉沙方案，同時在岸邊建設1個1m3/s的排沙漏斗渾水分離清水裝置試驗工程，進行懸移質泥沙處理實驗，若實驗效果較好，可在大沉沙池淤積滿后不進行清淤，作為后期利用土地。

2.工程總體布局

從防洪角度來講，汛期時應以“泄”為主，最好保持河道通暢，排泄泥沙，安全度汛，但是汛期水量大、不穩定，水質渾濁，景觀效果差。如果主河道多級蓄水形成水面，汛期運行操作復雜，存在安全隱患，水質問題同樣難以處理。項目組通過對泄洪、景觀河道結合的方案，雙層河道方案，河道分槽方案，分離河道方案進行了多方位比選，選擇了分離河道方案，即泄洪與生態景觀河道分離布置，分為內河和外河。外河在城區外側，以泄洪功能為主；內河布置在主城區側，以生態景觀功能為主。

三、外河設計

西寧市地形呈現“四山夾三河”的“十”字形分布，市區位于河谷地帶，市區的土地資源非常緊張。外河設計防洪標準為100年一遇，流量為430m3/s。為防洪安全，外河需要足夠大的過流斷面。但洪水是有一定幾率的，北川河多年平均流量僅17.4m3/s。鑒于此，本次設計創造性提出“利用河底空間資源，考慮洪水幾率，河底生態化”的治理方案。首次嘗試在國內打造北方河流的“清溪川”模式。考慮不同流量狀態的幾率性和其呈現的效果及用地資源的緊張狀況，設計外河底寬40m，河底設子槽，子槽寬16～25m，深1.2m，可保證夏季一般流量下不出子槽，使子槽兩岸灘地成為人們的親水活動場所。子槽采用格賓石籠防護，在滿足較大的抗沖流速下兼具一定的生態性，利于水生植物生長。沿子槽間隔設置親水臺階與景觀平臺，充分利用了河底空間資源；兩岸采用臺階狀分級處理，親水節點位置降低單級臺階高程，有利于安全疏散。

四、內河設計

內河為生態景觀河道，全長4.6km，無防洪任務。在內河設計中，以景觀為主線，生態理念貫穿始終，營造了蜿蜒曲折、跌水、深潭、淺灘等多樣化生境，采用了自然石、木樁、自然緩坡等透水、多孔隙的生態護岸形式。在岸邊5m寬范圍內，水深0.3～0.5m，保證人們的親水安全。北川河縱坡較陡，由于河道縱比降較大，全段高差約25m，為保證景觀效果，需要形成水面，設計共布置6級蓄水建筑物，采用溢流堰的形式，設計提出“一堰一景”的目標，結合城市歷史、周邊環境，打造了靈活多樣的溢流堰形式，使其成為工程的新亮點。

五、濱水景觀

濱水地帶是城市景觀的核心，更是城市文化的展示之地。以生態的視角打造北川河，通過大面積的風景林和生態修復，形成綠色廊道；以“水”為線索，以純樸大氣的高原生態濕地環境為基底，打造西寧周邊最大的綜合性濕地休閑文化旅游區；以青海和西寧文化為亮點，形成線性的文化展示廊道，最終實現“生態之河、綠色廊道、以水興城、城河一體”的目標。沿河景觀分區由北向南以歷史時間為脈絡，可分為5個景觀區（園）：①遠古神話園。以遠古文化及昆侖文化為線索，講述遠古時期5000年前馬家窯文化及漢代以前的古羌文明，結合昆侖文化的神奇傳說，共同演繹中華民族共有的精神家園和文明根基。以祭天圣地、西王圣母、盤古開天、古羌憶事、文明碎片等節點和雕塑一一展示。②感悟靜思園。以高原生態濕地環境為基底，將現狀水面擴大，并形成大小不一的多個島嶼、半島，增加水體的流經長度和過水面積。在濕地西側，以生態科普濕地展示景觀為主，結合木棧道、生態亭廊、觀鳥塔等建筑，還原自然的生態濕地環境。濕地東側是以養生休閑為主要內容，以宗教帶給人的感悟為主題，根據從各個宗教中提取出的共同要素———對宇宙的思索、對人生的思考等精神探索，構建整個園區的支線，將整個園區營造成一片靜逸的“心靈圣地”。③河湟史詩園。分別設置了西平初現、銅印鑒古、河湟驛路、烽火連臺、墻影昔現、古道交融、文成西行等節點，以歷史的發展線索來展示西寧的歷史變遷，結合特定時期出現的重大歷史事件，展現河湟地區及北川的地域文化，展示西寧深厚的歷史積淀及其對中華民族文化史的重大影響，給人以歷史的厚重感和身為西寧人的自豪感。④民族文化園。以多族合鳴、水筑圣境、醫顯五源、草原盛會等節點展現各民族的輝煌歷史文化、民族之間的團結友愛。⑤夏都魅力園。以大水面為中心，商業、綠地、廣場等沿水邊布局，結合上位規劃，在水面的西側濱水地帶規劃有三個多層商業建筑群，在建筑群的南北兩側形成兩個大型節點，分別取意于昆侖金鑲玉和銀鑲玉，即靈泉彩韻和會商聚寶。在大水面東側，與西側相呼應，形成一個以昆侖玉為主題的大型圓形景觀空間。以現代的設計手法、景觀元素來展現新時代的西寧魅力。

六、結語

城市河道水生態治理涉及諸多方面的問題，是規劃、水文、水工、景觀、市政等多學科的融合，是一項十分復雜的綜合性系統性工作。本工程在建設前期方案及后期建設過程中，業主、城市規劃單位、水利工程設計單位、景觀工程設計單位、市政工程設計單位等進行了多次溝通和協調，最終拿出了相對合理、科學、可操作的方案，為北川河工程的順利實施奠定了基礎。北川河的設計，在保證河流安全的基礎上，響應了水生態文明設計理念，通過多角度、多專業的協調和統籌規劃，實現了“清水入城”的目標，營造了“水清、岸綠、景美”的水景觀，形成了“親水、近綠、怡人”的生態環境新格局，是設計人員對城市河道水生態設計的一次大膽嘗試與探索。

作者:周風華 關靖 李勇昌 單位:黃河勘測規劃設計有限公司