渭河临潼城区段滩区治理工程水量分析

(陕西水环境工程勘测设计研究院，陕西 西安 710018)

上起临潼区与高陵县交界处(渭河秦王一号桥上游1.2 km处)，下至渭河新丰大桥下游2.0 km，河道总长度约12 km。该段主河槽宽度150～250 m，左岸滩地比较连续，秦王一号桥上游滩地比较窄，下游滩地比较开阔。滩地最宽部分约1 200 m，滩面平均宽度在900 m左右；右岸滩地面积相对较小，多为嫩滩，秦王一号桥以上滩面平均宽度约500 m，在建的秦王二号桥以下滩面为三小块滩地，滩面宽度约800 m。

目前，工程段河道由于挖沙，多数滩面高低起伏不平，沙坑旁堆土较滩面高3～5 m，当遭遇漫滩洪水时会严重碍洪，易形成堤河、横河，近堤行洪，直接威胁堤防安全。除沙坑外其余滩地上基本为附近村民所耕种，个别区段还存在有大棚。滩区耕地在汛期多种植高杆、密植的玉米等农作物，严重影响行洪畅通。

1 工程建设背景

陕西省渭河全线整治规划及实施方案提出了推进河道生态环境建设，使渭河流域生态环境得到明显改善。规划提出以主干道路为骨架，以河滨公园、沿河生态园和城市森林为主体的流域整体生态系统构架，初步建立起渭河干支流绿色生态走廊，实现人水和谐、人与自然和谐。

规划以渭河为轴线，通过滩地合理开发、堤防绿化、防护林种植及滨河公园建设，共同构筑沿渭两岸绿色生态景观长廊，把渭河建成西部“最长、最大的生态走廊和河滨公园”；堤防两侧林带建设背河侧乡村段布置经济林，城镇段布置生态景观林；水景观工程在泾河口以上河段提倡河道水面、湿地，泾河口以下河段提倡堤外水面或滩地内挖砂成湖。

渭河下游已布设了治导线，治导线外滩地可大力开发利用。根据滩地形状、大小及所处位置，建设包括单纯生态景观用地(防护林带、防浪林带、绿地等)、生态旅游休闲用地(生态景观旅游带、渔场、天然浴场等)、休闲健身用地(沙滩排球场等)、生态农业用地(农业示范区、农业观光区、农业体验区等)等。

2 工程总体布局

河道治理段以高陵至临潼界为起点，新丰渭河大桥下游2 km处为终点，治理段总长约12.0 km，整个项目区分为堤外和堤内两部分，其中堤内又分为北侧湿地景观区，南侧主行洪区和滩地景观区。

堤外景观区范围为两侧大堤堤脚向外延伸200 m，布设景观绿化区及景区服务设施。堤内区域北侧湿地景观区与主行洪区之间布设滩区道路和上下游的橡胶坝隔开，湿地景观区可防御渭河5 a一遇的洪水。

堤内湿地景观区需设泵站提水。渭河水不能直接做为景观用水，布设人工湿地系统进行净化处理，人工湿地系统按进水流程分为稳定塘、潜流湿地和景观湖三部分，湿地周边布置景观。

滩区道路与堤顶道路相连，为满足湿地景观区防洪、泄洪和排砂的需求，在滩区道路上下游各设置一座橡胶坝，橡胶坝坝顶高程与滩区道路相同。

南侧主行洪区不改变现状河势的前提下，进行疏浚和边坡防护。河道疏浚主要选择在凸岸及滩地广阔防护条件好的河段。边坡防护主要选择在凹岸及容易受到冲刷的河段。

景观工程将透水路面、生态草沟、雨水花园、滨河缓冲带等设计理念应用到湿地景观区及堤外两侧景观区，并利用动植物构建完善的水生态系统，达到安全、生态、和谐、美丽的效果。

3 水面工程

3.1 水面工程开挖

设计景观水面从1号橡胶坝一直到3号橡胶坝结束，水面长度8 390 m，水面面积239.7万 m2。

秦王一号桥上下游以湿地景观为主，秦王二号桥及新丰渭河大桥主要以水面景观为主。主要利用现状堤防加高培后在滩面形成的取土坑，适当地开挖形成景观湖面。考虑到现状取土坑底高程为355.9 m，距离滩面高差约为2 m。现状取土坑边坡较陡，多数坡比陡于1:1，如维持现状，后期不但景观性较差，也存在较大的安全隐患。设计景观水面一方面需考虑蓄水后的景观性，另一方面需考虑到后期的安全性，综合考虑设计水面蓄水深度为1.5 m，1号和2号橡胶坝之间水面高程为355.80 m，水面平整底高程为355.40～353.20 m；2号和3号橡胶坝之间水面高程为353.20 m，水面平整底高程为353.20～351.70 m。两岸边坡按照不小于1:5进行开挖。

3.2 湖底防渗设计

根据地质资料，本次工程段内地层结构为上下二元结构，上部为粉土，下部为中砂。粉土层厚度在0.6～1.7 m，中砂厚度大于3m。砂层渗透系数为3.3.×10-2m/s，湖水渗透量较大，因此需对湖底采取防渗处理。

为了解决蓄水区严重的渗漏问题，需要对蓄水区采取一定的防渗处理措施以满足湿地湖泊的蓄水要求。因此对蓄水区湖底进行防渗设计。

考虑到工程区左岸渭北塬区黄土储量丰富，壤土层适合植物生长、水生物栖息，不破坏生物生态系统，不影响湖区的水质，因此推荐采用粘土对湖泊底部进行防渗处理。铺筑回填50 cm厚粘土，铺设于整个蓄水区域。

3.3 水量供需平衡分析

3.3.1 工程用水量分析

橡胶坝建成后，橡胶坝蓄水区正常蓄水深度为0.40～1.90 m，蓄水长度8 390 m，水面面积239.7万 m2，静态蓄水量为359.55万 m3。由于橡胶坝比较高，在水量充足的情况下，可以形成1.5～2.0 m的水深。在运行期间，因蒸发、渗漏会引起部分水量损失，汛期塌坝运行后需重新蓄水，因此需进行用水量计算分析。

1)坝袋需水量。一号坝和二号坝充水量共为3.80万 m3。根据《橡胶坝技术规范》要求，坝袋充坝时间一般为5 h，坍坝时间一般为1.5 h。

2)水面蒸发损失水量。兴建水生态工程后，水生态工程蓄水区由陆面变成了水面，因水面蒸发大于陆面蒸发，故需进行蓄水区蒸发增损计算。水生态工程蒸发增损为水生态工程蓄水区多年平均蒸发量减去建水生态工程前蓄水区多年平均陆面蒸发量。

临潼区渭河城区段水生态建设工程以上流域多年平均面雨量为553.3 mm，流域径流深为66.7 mm，则流域陆面蒸发为486.6 mm，水生态工程蒸发增损量为512.0 mm。

根据规划区气象观测资料，蒸发增损为512 mm，本次橡胶坝蓄水区面积239.7万 m2，计算得水面增损为122.73万 m3。

3)渗透损失水量。据本次地勘工作揭示该段处渭河盆地中东部开阔地带，渭北黄土台塬南缘和渭河下游冲积平原区，第四系风积黄土、冲洪积物、湖积物广布，岩性为黄土、壤土、砂壤土、砂土、砂砾石等。近河地带地下水埋深4～10m。从现场及室内渗透试验可知，蓄水区土层渗透系数不大，由于蓄水区蓄水后水头差仅1.5 m，且均位于现状滩面以下，因此，蓄水后蓄水区渗漏量不会太大。渗漏损失量2 030.55万 m3。

4)水体更新水量。为避免橡胶坝蓄水区水体水质恶化，水体应保持流动性，不断地更新置换，夏季按照15 d更新补水1/3蓄水量，则夏季三个月更新需补水719.10万 m3；春秋两季按照20 d更新1/3蓄水量，则完全置换水体共需水1 078.65万 m3；冬季按照30 d更新1/3蓄水量水体一次，则水体共需水359.55万 m3。另外，遇到洪水或者检修按照一年平均塌坝5次，需要水量1 797.75万 m3。合计全年橡胶坝蓄水区需更新水体量为3 955.05万 m3。

5)总需水量。经过以上分析计算，本次水面工程年总需水量包含橡胶坝坝袋需水量、蒸发损失量、水体更新水量，合计为6 112.13万 m3。

3.3.2 可利用水资源量

1)渭河地表水。渭河属于雨源性河流，径流泥沙随降雨而变化，并具有年内分配不均，年际间变化大等特点。根据临潼水文站1961～2011年共51 a实测资料统计，临潼水文站多年平均径流量64.92亿 m3，年最大径流量为176.4亿 m3，年最小径流量为18.19亿 m3，变幅达9.70倍；实测最大洪峰流量为7 610 m3/s，最小流量为1.50 m3/s。

渭河也是一条多泥沙河流，并具有水沙异源的特点，径流主要来源于咸阳水文站以上干流和右岸支流，而泥沙主要来源于泾河等北岸支流。临潼水文站多年平均输沙量2.88亿 t，多年平均含沙量44.4 kg/m3，最大年输沙量为9.97亿 t，最小年输沙量为0.408亿 t，变幅达24.4倍。实测最大含沙量为996 kg/m3。

渭河年内水沙量主要集中在汛期(6～10月)，其中多年平均汛期水量为41.91亿 m3，占多年平均水量的65.0%；多年平均汛期沙量为2.77亿 t，占多年平均沙量的95.2%。

临潼水文站多年平均径流量64.92亿 m3，渭河在汛期洪水比较大，洪水挟带大量泥沙不可利用，因此扣除70%左右不可利用的洪水45.44亿 m3，扣除10%含泥沙含量不达标的水6.49亿 m3，扣除10%水质不达标的水6.49亿 m3，河道可利用径流量为6.49亿 m3。

2)地下水。根据工程区附近区域水文地质资料，工程区附近地下水主要为其下40～50 m深度内赋存第四系孔隙潜水，一般水位埋深4～10 m。承压水与潜水水力联系密切。由于地势低平，洼地面积大，潜水矿化度高，氟含量也普遍较高，是典型的饮水型地氟病分布区。受北高南低地势控制，区内整体上北岸漫滩及阶地地下水补给河水，河水则补给南岸的漫滩及阶地地下水。由于河道附近地下水和河水的相互补给关系，所以不宜在河道附近取地下水。

3)污水处理厂达标排放水。远期可考虑利用渭北工业园区污水处理厂处理过的中水。

4)在工程秦王一号桥北侧4.5 km处的北田镇马陵村有泾惠渠九支渠的斗渠，可以利用该斗渠农闲时的退水，沿北田镇至行者街办的公路通过铺设4.5 km长的PE管道来实现汛期和枯水期的补水。

经过以上分析，渭河来水作为橡胶坝蓄水的主要水源，在汛期和枯水期可考虑用地下水作为应急水源为橡胶坝汛期和枯水期补水。

3.3.3 供需水量平衡分析

渭河临潼站多年平均径流量为64.92亿 m3，河道可利用径流量为6.49亿 m3(扣除洪水和不达标的水)，橡胶坝年总需水量为6 112.13万 m3，水量可以满足橡胶坝需水要求。若遇枯水年或枯水期，可由该区域地下水补给。

4 水量水质保障措施

渭河现状水质难以满足橡胶坝对水质的要求。需要在工程区设置湿地净化区来净化水质。需要注意的是在工程建成后，不能在工程区及橡胶坝上游设排污管道，禁止污水进入渭河，使渭河水质满足《城市污水再生利用—景观环境用水水质》的湖泊类景观用水标准。

(1)达标排放水水质要达标。污水深化处理水作为远期的主要水源，其水质必需要满足河道外湖泊类景观用水。

(2) 排污口限制性要求。为了保证工程区用水水质，排水按照污水集中处理原则布置排水系统，规划区范围内其它零散排污口一律关闭，均引入污水处理厂处理后达标排放。

(3) 完善水质监测体系。要实时监测橡胶坝区和湖区水质情况，建立完善的入河排污监测与监督管理体系，强化入河排污监督管理，提高地下水、规划区外入河排污口、取水口等的实时监测水平。

(4) 区域水体水质改善措施。当湖区水体中的悬浮物(如泥、沙、有机物)增多，水体的透明度下降，水质发浑时，可以通过引水、换水的方法，稀释水中的杂质浓度，以此来降低杂质的浓度。另外，考虑了应急水源方案：引用地下水作为补水方案，利用水量稀释水中污染物浓度，改善水质。

另外，可利用培育的生物或培养、接种的微生物的生命活动，对水中污染物进行转移、转化及降解作用，从而使水体得到恢复。

5 结语

(1)通过详细分析计算坝袋需水量、水面蒸发损失水量、渗透损失水量、水体更新水量，得出总需水量，根据当地水资源现状，提出渭河地表水、地下水、污水处理厂达标排放水、渠道退水等水源综合供水方案，实现了多泥沙、缺水地区生态治理工程供水问题。

(2)针对蓄水区严重渗漏问题，提出采用粘土对湖底进行防渗处理措施，黄土储量丰富，壤土层适合植物生长，水生物栖息，不破坏生物生态系统，不影响湖区的水质，实现了生态性。

(3)针对现状水质难以满足用水要求问题，提出了水质保障措施，确保工程安全、正常运行。