滕州市新薛河人工湿地水质净化工程防洪评价

张冠英，刘 菲

（山东省水利勘测设计院有限公司，山东 济南 250014）

滕州市新薛河流域（新薛河片区）人工湿地水质净化工程位于新薛河中下游，湿地进水口位于京福高速上游约700 m 处，湿地出水口位于柴张大桥下游约800 m 处，河道桩号为K15+690～K20+300（K0+000 为新薛河入湖口处，以下同）。

1 工程概况

本工程主要包括表面流湿地、液压升降坝、溢流堰、加固迷宫堰、输水管道及其它附属建筑物。本次主要对溢流堰、液压升降坝、表面流湿地工程进行评价。

表面流湿地：包括主河道区、西区表面流湿地、东区表面流湿地和稳定塘。根据经验选取适合挺水植物的推荐水深0.3～0.5 m，该水深适合挺水植物生长。靠近主河道设置深水区，种植浮叶植物和沉水植物。

液压升降坝：位于新薛河河道桩号15+690处，包括液压坝主体(建于河槽)工程、上下游连接段工程、油管路及升降设备等。坝体为6 m 一扇，共17 块，预制混凝土弧形坝体，采用液压升降装置控制坝体的升落，坝高2.0 m，坝顺水流方向长4.65 m，垂直水流方向长102.3 m。堰上游采用C25 钢筋混凝土铺盖，厚0.4 m，长10 m，底部铺设0.1 m 厚C15 混凝土垫层。铺盖坡比为1∶50，铺盖上游侧为顺水流5 m 长浆砌块石护底。消力池为消力坎式，采用C25 钢筋混凝土结构，消力池长顺水流长6.8 m，垂直水流方向长102.3 m，池深1.0 m。海漫长顺水流长10 m，垂直水流方向长102.3 m，采用浆砌石结构，厚0.4 m，下铺10 cm厚碎石垫层。防冲槽顺水流长7.5 m，深1.5 m，里面填乱抛石，上游坡比1∶2，下游坡比1∶3。

溢流堰：新建溢流堰共2 座，溢流堰（1）位于新薛河河道桩号K19+600 处，溢流堰（2）位于新薛河河道桩号K18+500 处，两座溢流堰型式结构相同，包括堰体布置，防渗排水布置和消能防冲工程等。溢流堰采用C25 钢筋混凝土结构，堰体高0.8 m，堰顶宽0.8 m，两侧有0.2 m 抹角，上游采用直墙，下游边坡为1∶1，堰底板厚0.6 m，顺水流方向长2 m，垂直水流方向长105 m。溢流堰上游采用C25 钢筋混凝土铺盖，厚0.4 m，长4.0 m。下游消力池为深挖式，采用C25 钢筋混凝土结构，消力池顺水流长4.0 m，垂直水流方向长105 m，前端有1∶1 的斜坡，池深0.5 m。海漫顺水流长5.0 m，垂直水流方向长105 m，采用浆砌石结构，厚0.4 m，下铺10 cm 厚碎石垫层。防冲槽顺水流长3.5 m，深1.0 m，里面填乱抛石，上游坡比1∶2，下游坡比1∶3。

迷宫堰：位于河道桩号K16+440 处，为浆砌石结构迷宫堰，本工程对其进行维修加固，对现有浆砌石墙体进行接长。

2 防洪评价计算

2.1 水文分析计算

依据《山东省淮河流域综合规划》（山东省发展和改革委员会、山东省水利厅，2013.11）《枣庄市防洪规划》（枣庄市水利局，1999），新薛河除涝标准为5 年一遇，防洪标准为20 年一遇，远期50年一遇防洪标准。

通过水文比拟法，可得溢流堰（1）堰址处5 年一遇设计洪水为1 843 m3/s，20 年一遇设计洪水为3 182 m3/s，50 年一遇设计洪水为4 213 m3/s；液压升降坝坝址处5 年一遇设计洪水为1 867 m3/s，20 年一遇设计洪水为3 233 m3/s，50 年一遇设计洪水为4 307 m3/s；溢流堰（2）与溢流堰（1）距离较近，因此直接采用溢流堰（1）堰址处的洪水计算值。

2.2 新建建筑物泄流能力复核

在新薛河河道泄洪时，溢流堰泄流按薄壁堰计算，滩地过流一般按明渠均匀流计算。经计算，溢流堰（1）5 年一遇、20 年一遇和50 年一遇洪水时水位壅高值分别为0.15 m、0.13 m、0.12 m；溢流堰（2）5 年一遇、20 年一遇和50 年一遇洪水时水位壅高值分别为0.11 m、0.10 m、0.09 m。对上游河道的行洪安全影响较小。

液压升降坝5 年一遇除涝流量按最不利情况即升坝时考虑其泄洪，经计算，水位壅高值为0.31 m，对上游河道的行洪安全有一定影响，所确定的尺寸及条件基本能满足过流要求。20 年一遇和50 年一遇按照液压升降坝活动坝面放倒考虑，由于是大流量高水位淹没状态，几乎不产生壅高，对上游河道的行洪安全影响较小。

2.3 冲刷与淤积计算

2.3.1 溢流堰和液压升降坝

1）消能防冲计算。施工图中设计单位对溢流堰及液压升降坝进行了消能防冲防护，本次对堰（坝）后防护的长度和厚度进行复核。经计算，溢流堰和液压升降坝消力池底板长度分别为5.2 m、7.5 m，消力池厚度分别为0.57 m、0.74 m；设计中溢流堰和液压升降坝的消力池长度分别为4.0 m、6.8 m，消力池厚度分别为0.5 m、0.6 m，不满足堰（坝）下局部冲刷的消能防冲要求，应进一步核算修正。

2）淤积分析。溢流堰、液压升降坝均高于河底高程，由于水流挟沙作用，容易在堰（坝）前部位产生淤积，为保障建筑物安全运行，在日常维护中需定期对堰（坝）前部位进行清淤处理。

2.3.2 水生植物

小面积的水生植物不会产生壅水影响，在低流量时水生植物能部分改变水流的流动结构、增大水流的阻力、减缓水流流速，起到保护岸边不被小洪水冲蚀的作用，一定程度上可减小河道的冲刷；但大洪水时，大面积的水生植物对河道内水流有影响，会对河道行洪产生一定的影响。

3 防洪综合评价

3.1 与现有水利规划的关系及影响

依据《山东省淮河流域综合规划》（山东省发展和改革委员会、山东省水利厅，2013.11），新薛河除涝标准为5 年一遇，防洪标准为20 年一遇，远期防洪标准为50 年一遇。

项目建成后，溢流堰和液压升降坝处20 年一遇设计洪水堰（坝）上水位加安全超高值（取1 m）均低于堰（坝）址处对应最低堤顶高程，因此设计方案能够满足现状及规划河道断面的要求。

3.2 对行洪安全的影响分析

新建溢流堰和液压升降坝在5 年一遇、20 年一遇和50 年一遇洪水时水位壅高值较小，对上游河道的行洪安全影响较小，所确定的尺寸及条件能够满足过流要求。

河道行洪区范围内所种植的植物对水流有阻滞作用，并且随着植物的生长，其阻滞作用越大。湿地所种植的植物采用的沉水植物、挺水植物及浮叶植物，多为草本、禾本植物，且湿地植物的种植面积占比不大，这类植物对水流的阻滞作用虽有影响，但并不产生显著影响。

3.3 对河势稳定的影响分析

项目建成后将改变河道断面的原有状况，使水流的流态流势发生变化，影响水流的挟沙能力，有可能促使堰（坝）址上游区段内发生泥沙淤积，堰（坝）下游发生河道冲刷现象，对河势稳定产生一定影响。表面流湿地和水生植物对河道行洪会产生一定阻水，但影响较小，对河势稳定产生影响较小。

3.4 对现有防洪工程、河道整治工程影响分析

加固迷宫堰位于柴张大桥桥址处，迷宫堰的加固加大了阻水面积，且迷宫堰的下游无消能设施，会加大水流对桥墩的冲刷，对桥梁的稳定产生一定影响。

3.5 对防汛抢险的影响分析

新薛河堤顶宽度约5 m，汛期为防汛道路。建设项目均在河槽和边滩，且河道内建筑物施工主要安排在非汛期进行，对防汛抢险影响较小。

4 工程影响防治措施

4.1 堤防恢复

项目建设期，由于施工运输的需要，施工临时道路会破坏部分堤防，施工完毕后，应按照原设计标准进行恢复重建。

4.2 河道护砌

新建溢流堰、加固迷宫堰和液压升降坝增加了阻水面积，干扰了河道水流流态，给河势的稳定造成了一定的影响。需对河岸采取护砌措施，减少不利影响。