黄河干流刘-盐段综合治理工程设计方案比选

刘玉瑞

(甘肃省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，甘肃兰州734000)

1 概况

永靖县位于甘肃中部西南，临夏回族自治州北部，是新中国水电事业的摇篮、西北重要的水电能源基地，永靖县城位于黄河干流刘家峡水电站下游至盐锅峡水电站库区段，依河而建，受刘家峡水电站排沙及盐锅峡水电站库区淤积影响，县城段黄河干流水位逐年上升，严重威胁县城防洪安全。自2017年汛期开始，永靖县黄河干流刘-盐段汛期水位出现明显抬升，2019年7月，刘家峡水电站泄洪致使永靖县城区及乡村部分区域长时间被淹，对永靖县交通、生产生活、旅游产业发展等造成较大影响。

黄河干流刘-盐段实际防洪标准仅为约2 a一遇，河道防洪标准严重不足对永靖县人民群众的正常生产生活和生命财产安全构成严重的潜在威胁，因此，提高黄河干流刘-盐段防洪标准已迫在眉睫。

2 治理范围的界定及现状堤防防洪标准复核

黄河干流刘-盐段总长度约33 km，根据地形条件大体可以分河谷段与峡谷段两部分，河谷段上游始于刘家峡水电站，下游止于太极镇牛鼻子拐，总长度约14 km，牛鼻子拐以下为峡谷段，总长度约19 km。

根据现场调查，并结合《永靖县“多规合一”城乡统筹总体规划》(2015-2030)，峡谷段除局部有鱼塘分布外并无其他重要保护对象，因此本次工程治理范围为刘家峡大坝-太极镇牛鼻子拐段黄河干流。

本阶段对黄河干流刘-盐段河道现状行洪能力进行全面复核，复核的原则如下：

(1)河道范围界定

1)刘家峡大坝-太极桥段：河道两侧天然岸坡内即为河道；

2)太极桥-德灵黄河楼段：左岸以南滨河路以界，右岸以临河步道为界；

3)德灵黄河楼-折达公路黄河桥：两岸均以滨河路为界；

4)折达公路黄河桥-牛鼻子拐：左岸以沿河道路为界，右岸以兰永一级公路为界；

(2)防洪标准：20 a一遇，相应洪峰流量4290 m3/s；

(3)判断标准：20 a一遇洪水不淹没河道范围外区域即视为满足治理要求，河道范围内建筑物、公园、绿地等淹没属正常淹没。

图1 河道范围界定示意图

基于上述界定的河道范围，对现状堤防防洪标准进行复核，刘家峡大坝-牛鼻子拐段黄河干流不满足要求的区段有6段，分别为太极桥-德灵黄河楼(右岸)长度1221 m、德灵黄河楼-金河湾大桥西侧段(右岸)长度1052.6 m、如意公园至折达公路黄河大桥西侧段(右岸)总长度1296 m、金河湾渡口段(右岸)总长度940 m、黄河明珠大酒店-枣园码头段(右岸)长度3400 m、魏家村-白家川段(左岸)5260 m。

据现场调查，黄河明珠大酒店-枣园码头段现状为鱼塘、金河湾渡口段目前局部建有城市步道，而根据《永靖县“多规合一”城乡统筹总体规划》(2015-2030)，上述区段分别为太极岛湿地及千年枣林公园，目前太极岛湿地尚未启动建设，千年枣林区域修建了部分旅游设施，因上述湿地及公园设计方案尚未明确，因此对上述两区域防洪问题建议与湿地及公园同步设计与建设，以保证湿地及公园设计的完整性。

魏家村-白家川段(左岸)区段防洪标准亦不满足要求，根据《永靖县“多规合一”城乡统筹总体规划》(2015-2030)，该区域为乡村建设用地，根据水利计算成果，该区域农田防洪标准不足2 a一遇(2200 m3/s)，要达到20 a一遇洪水标准，需要修建高度约3 m，长度约6 km的围堤，不仅工程造价高，而且美观程度差，因此，对该段建议将临河不满足防洪标准的房屋，依据新农村建设进行后迁，其余区域待土地开发时一并解决其防洪问题。

综上所述，本工程重点对黄河干流太极桥-德灵黄河楼(右岸)长度1221 m、德灵黄河楼-金河湾大桥西侧段(右岸)长度1052.6 m、如意公园至折达公路黄河大桥西侧段(右岸)总长度1296 m进行加高加固处理，使其防洪标准达到20 a一遇。另考虑对现有堤防进行加固(护脚)，加固段东起金河湾大桥东侧西至刘化水厂附近，总长度200 m。

3 设计方案初拟

通过水文水利计算，永靖县黄河干流刘-盐段防洪标准不满足的区段共有6段，本次需要进行治理的区段有3段，均位于黄河右岸，分别为太极桥-德灵黄河楼段、德灵黄河楼-金河湾大桥东侧段、如意公园-折达公路黄河桥段。

(1)方案一：盐锅峡水电站汛期降低水位运行

盐锅峡水电站汛期降低运行水位1 m，永靖县现有堤防将能够满足20 a一遇洪水标准。

(2)方案二：河道清淤，增加行洪面积

根据《黄河盐锅峡水电站技施设计书》(盐锅峡水电站设计文件)及我单位水文专业计算成果，盐锅峡水库回水上接刘家峡水库尾水，即永靖县城均处于盐锅峡水库库区，受水库回水影响，河道清淤对水面线的影响很小，根据水面线计算结果，仅靠清淤使永靖县城区段现状已建堤防满足20 a一遇洪水标准，则河道清淤总量约1800万m3，相当于整个河段整体降低约2.0 m，不同清淤量下河道水面线见图2。

图2 不同清淤量下的河道水面线

(3)方案三：现状堤防加高加固

经过对水面线推算成果及本次全河段实测资料进行对比分析，现有堤防不能满足防洪要求，需要加高加固的区段有3段，均位于黄河右岸，分别为太极桥-德灵黄河楼段、德灵黄河楼-金河湾大桥东侧段、如意公园-折达公路黄河桥段，总长度约3.57 km。

4 方案比选

初拟的三个方案均具有一定的可行性，但因盐锅峡水电站隶属国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司，汛期由黄河水利委员会统一调度，降低水位运行对其经济效益有较大影响，方案协调难度很大，实际可操作性较差，故本阶段对方案一不做推荐，重点就方案二与方案三进行比较。

(1)投资相对较少

方案二工程量巨大，经实测大断面分析计算，清淤总量约为1800万m3，参考项目区已实施类似工程经验，经初步匡算工程直接投资约5.4亿元。方案三加高加固堤防总长度3.57 km，参考黄河干流治理报告，匡算工程直接投资约4000万元。两方案相比较，方案三较方案二节约工程投资约5.0亿元。

(2)工程发挥作用的时间较长

黄河为世界上著名的多泥沙河流，根据黄河水利委员会相关资料，全流域年均输沙量高达16亿t，根据盐锅峡水电站入库水文站—小川水文站的监测资料，盐锅峡水库年均入库泥沙量5450万t，根据焦恩泽主编的《黄河水库泥沙》盐锅峡水库至1964年淤积总量已达1.54亿m3(占总库容的71%)[1]，这与《黄河盐锅峡水电站技施设计书》(水利电力部西北勘测设计院)中盐锅峡水电站在投入运行的3 a～4 a间即被淤满的结论是一致的。

而根据实测资料现状黄河干流刘家峡水电站-盐锅峡水电站间平均纵坡约1/3100，远小于原河道天然纵坡1/660[2]，简而言之，经过多年运行，目前黄河干流-刘盐段已基本淤平。本次若对水库进行清淤，必然打破现状冲淤平衡状态，加之盐锅峡水库常年维持1619.0 m的运行水位，水库冲沙能力弱，必然导致泥沙大量淤积至库内，清淤所腾库容将在短时间内再次被淤满，工程效益难以长时间发挥。

(3)工程对环境影响小，易于实施

方案二清淤总量达1800万m3，必然产生大量弃渣，对环境的影响相对较大，且经过初步选择，沿黄两岸并无可以利用的大型弃渣场地，分散布置不仅投资高，而且环境影响大。加之清淤河段亦为盐锅峡水库库区，河道清淤深度较深，方案二大范围的河道清淤，施工较为困难。

(4)带动作用强，有利于提升黄河沿岸景观，增强人民幸福感

习近平总书记2019年8月视察黄河时发出了“黄河之滨也很美的”感叹，并指出要将黄河建设成为“造福人民的幸福河”，方案二仅能短期解决县城防洪问题，并不能提升黄河岸线景观，无益于将打造很美的黄河之滨。

方案三通过加高河堤，虽局部区域将高出现状地面/路面，但通过技术与艺术相结合手段均能避免出现“临河建城墙”的问题。通过增加投资可以对现状岸线景观进行提升改造，打造环境更加优美的黄河之滨，进一步增强人民幸福感。

5 方案选定

(1)从工程投资上讲，方案三较方案二节省投资约5.0亿元，经济效益明显。

(2)从工程发挥效益的时间上讲，方案三可以彻底解决黄河干流刘-盐段防洪标准不足的问题，优于方案二。

(3)从工程实施难度和环境影响程度上讲，方案三避免了深水清淤、大量弃渣等不利因素，工程实施难度和环境影响远低于方案二，且工程的实施有利于提升沿岸景观，增强人民幸福感。

综上，推荐现状堤防加高加固方案作为本工程设计方案。

6 结语

本文对黄河干流刘-盐段综合治理工程可行的设计方案进行综合分析比较，择优选择适合本工程实际、具有较强操作性、工程效益显著的设计方案，工程的实施对彻底解决黄河干流刘-盐段防洪标准不足的问题具有重要意义，可为类似综合治理工程提供借鉴。