郭富興

(遼寧省鞍山水文局，遼寧 鞍山 114002)

1 楊柳河流域概況

1.1 水文氣象

楊柳河全長(zhǎng)58.5 km，流域面積287.92 km2，河道平均比降2.38‰，多年平均徑流量4 201萬(wàn) m3。楊柳河集水面大，河床上窄下寬，堤防高低不均，多彎曲，每遇洪水，太子河回水頂托，時(shí)間長(zhǎng)，河水易漫堤成災(zāi)。

楊柳河流域?qū)倥瘻貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，四季分明，氣候宜人。根據(jù)鞍山市氣象局1961-2000年40年氣象資料統(tǒng)計(jì)，主要?dú)庀笠貫椋憾嗄昶骄鶜鉁貫?.4℃，其中7月最高為25℃，1月最低為-9.2℃，年極端最高氣溫為36.5℃，年極端最低氣溫為-29.9℃；多年平均降水量為703.7 mm，年內(nèi)分配不均勻，主要集中在5-9月，約占全年降水量的80%，其中7月份最大，占全年降水量的30%，最大年降水量1 041.8 mm，最小年降水量為383.8 mm；多年平均蒸發(fā)量為1 750.2 mm(20 cm蒸發(fā)皿)，5月蒸發(fā)量最大為300.3 mm，1月蒸發(fā)量最小為37.2 mm；該地區(qū)日照充足，大部分地區(qū)全年日照時(shí)數(shù)為2 540 h；多年平均相對(duì)濕度為60%；多年平均風(fēng)速為3.5 m/s，最大風(fēng)速為21 m/s，最多風(fēng)向SSW；最大積雪深度為2.7 cm；最大凍土深度為118 cm。

1.2 河流水系

楊柳河為太子河左側(cè)支流。楊柳河上游分為唐家房支流和大屯支流，大屯支流發(fā)源于海城市大屯鎮(zhèn)的朱大砬子，海拔高程為620.8 m，流經(jīng)腰屯、白石寨、駙馬營(yíng)、大屯、大團(tuán)山、中所屯；唐家房支流發(fā)源于千山區(qū)唐家房鎮(zhèn)摩云山雙塔嶺的偏嶺，流經(jīng)馮家屯、太平溝、什間房、東果子園、英家堡子、唐家房、地所屯、解家堡、兩支流在千山區(qū)東鞍山鎮(zhèn)房身村匯流。楊柳河流經(jīng)鞍山市千山區(qū)、海城市和遼陽(yáng)市的遼陽(yáng)縣，于新臺(tái)子鎮(zhèn)小河口匯入太子河。楊柳河全長(zhǎng)58.5 km，流域面積287.92 km2，河道平均比降2.38‰，多年平均徑流量4 201萬(wàn) m3。其中騰鰲堡以上為山區(qū)，控制面積264.63 km2，全長(zhǎng)41.62 km，河道比降3.82‰，騰鰲堡至河口為平原區(qū)。楊柳河集水面大，河床上窄下寬，堤防高低不均，多彎曲，每遇洪水，太子河回水頂托，時(shí)間長(zhǎng)，河水易漫堤成災(zāi)。

2 工程項(xiàng)目概況

2.1 工程項(xiàng)目區(qū)域概況

工程地處的遼寧省鞍山市現(xiàn)轄1市、2縣和6個(gè)區(qū)，38個(gè)街道辦事處，58個(gè)鎮(zhèn)和7個(gè)鄉(xiāng)，總?cè)丝?44.7萬(wàn)人?？偼恋孛娣e92.52萬(wàn) hm2，耕地面積24.3萬(wàn) hm2。工業(yè)總產(chǎn)值為1 398.2億元；農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值55.6億元。農(nóng)民年人均純收入3 782元，城市居民年人均純收入6 851元。城市交通便利，四通八達(dá)。以千山風(fēng)景區(qū)為龍頭的旅游業(yè)成為牽動(dòng)全市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新產(chǎn)業(yè)，近幾年國(guó)民經(jīng)濟(jì)保持了較快的增長(zhǎng)。

項(xiàng)目建設(shè)場(chǎng)地位于通海大道西側(cè)，哈大客運(yùn)高鐵東側(cè)，楊柳河北岸，日處理量50 000 m3，平均流量為0.578 7 m3/s。建設(shè)場(chǎng)地主要為河灘地。本項(xiàng)目規(guī)劃紅線占地22.41 hm2，設(shè)計(jì)水生植物種植面積約90 000 m2。處理后出水達(dá)到楊柳河功能區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)，并通過(guò)分段設(shè)置攔水壩形成階梯狀水面，達(dá)到蓄水效果，同時(shí)打造出沿河生態(tài)景觀帶。鞍山楊柳河人工濕地凈化工程建設(shè)項(xiàng)目地理位置圖見(jiàn)圖1。

圖1 鞍山楊柳河人工濕地凈化工程建設(shè)項(xiàng)目地理位置圖

2.2 楊柳河濕地凈化工程具體方案

楊柳河人工濕地工程具體選址于騰達(dá)大道楊柳河橋至楊柳河高速鐵路橋區(qū)間河段上，河段長(zhǎng)度約2.2 km。本工程應(yīng)用生態(tài)修復(fù)原理，以恢復(fù)河道自身的凈化能力為根本出發(fā)點(diǎn)，凈化水質(zhì)。建設(shè)自由表面流人工濕地，并配套景觀、堤防及道路等工程，本工程內(nèi)原有主河道保留，在河道的灘涂地修建為人工濕地。在人工濕地內(nèi)種植蘆葦、香蒲等水生植物，以達(dá)到凈化河水水質(zhì)的效果。

楊柳河沿途排出的污水通過(guò)污水管網(wǎng)排入到寧遠(yuǎn)屯污水處理廠進(jìn)行處理。本工程主要對(duì)寧遠(yuǎn)屯污水處理廠排出的水進(jìn)行凈化，將污水處理廠經(jīng)過(guò)處理后的水通過(guò)排水渠，引入濕地前端的人工生物塘，然后通過(guò)進(jìn)水溢流堰自流到人工濕地凈化區(qū)進(jìn)一步凈化。本工程依據(jù)現(xiàn)有地形，將原有河灘地下挖，使沿原有河道自然形成子堤，將主河道和人工濕地分隔開(kāi)。利用挖出土方將北側(cè)部分區(qū)域墊高，形成護(hù)坡頂部比較平坦的區(qū)域，在此修建人工假山和景觀亭，同時(shí)還準(zhǔn)備修建濕地監(jiān)測(cè)站。

人工濕地范圍內(nèi)現(xiàn)狀河道概況，人工濕地現(xiàn)狀左岸堤頂高程為20.5～21.0 m，右岸堤頂高程為20.5～21.0 m，最低河底高程為14.5～15.0 m，水面高程為15.1～15.6 m。人工濕地建成后，左右岸堤頂高程保持現(xiàn)狀堤頂高程不變。

3 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算分析

3.1 計(jì)算依據(jù)及已有成果引用

項(xiàng)目位置位于楊柳河下游騰鰲堡大橋處，控制流域面積264.63 km2。楊柳河發(fā)源于千山區(qū)唐家房鎮(zhèn)摩云山。于東鞍山與其它支流匯合后越過(guò)中長(zhǎng)路，經(jīng)騰鰲堡鎮(zhèn)在小河口入太子河，騰鰲堡以下為遼陽(yáng)市與鞍山市界河，楊柳河全長(zhǎng)58.5 km，流域面積287.92 km2，河道平均比降2.38‰，多年平均徑流量4 201萬(wàn) m3。

楊柳河上沒(méi)有水文站，無(wú)實(shí)測(cè)水文資料計(jì)算本河流的設(shè)計(jì)洪水。本次設(shè)計(jì)洪水采用《鞍山市城市防洪規(guī)劃》(遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院2005年3月)報(bào)告中的計(jì)算成果。本次設(shè)計(jì)楊柳河以騰鰲堡橋上作為水面線推算起始控制斷面。騰鰲堡以上為山區(qū)，設(shè)計(jì)洪水采用《遼寧省中小河流設(shè)計(jì)暴雨洪水計(jì)算方法》(1998年)計(jì)算，騰鰲堡以上設(shè)計(jì)洪水成果見(jiàn)表1。楊柳河騰鰲堡以上20 a一遇設(shè)計(jì)洪峰為866 m3/s。

表1 楊柳河騰鰲堡以上設(shè)計(jì)洪水成果表

起始斷面水位流量關(guān)系曲線依據(jù)曼寧公式推求。在計(jì)算過(guò)程中，過(guò)水?dāng)嗝鏋?004年測(cè)量成果，糙率參照河床組成選定，水面比降參照河底比降。騰鰲堡橋上水位流量關(guān)系參數(shù)見(jiàn)表2和圖2。

圖2 楊柳河騰鰲堡橋上水位流量關(guān)系圖

表2 楊柳河騰鰲堡橋上斷面水位流量關(guān)系計(jì)算參數(shù)表

3.2 水面線計(jì)算

3.2.1 計(jì)算采用參數(shù)

水面線計(jì)算范圍為下游騰鰲堡橋至鞍山城橋。起點(diǎn)水位采用騰鰲堡橋上游實(shí)測(cè)斷面的水位流量關(guān)系曲線。橫斷面斷面間距一般為500～1 000 m，各橋梁等跨河建筑物處設(shè)置橫斷面，橫斷面為實(shí)測(cè)斷面。

糙率結(jié)合現(xiàn)狀河勢(shì)、河床質(zhì)及植被等情況選用，各計(jì)算斷面主槽糙率在0.025～0.030之間選用，灘地糙率在0.050～0.080之間選用。

3.2.2 擬定方案設(shè)計(jì)水面線計(jì)算成果

楊柳河擬定方案設(shè)計(jì)水面線和最低河底高程見(jiàn)圖2。經(jīng)計(jì)算求得新建工程處20年一遇洪峰流量為866 m3/s，所對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)水位為23.78 m。

圖3 楊柳河擬定方案設(shè)計(jì)水面線和最低河底高程

3.3 沖刷與淤積分析計(jì)算

按照設(shè)計(jì)圖，選擇典型斷面進(jìn)行沖刷計(jì)算。選用《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50286-98)公式(1)進(jìn)行沖刷計(jì)算，具體如下：

(1)

式中：hB為局部沖刷深度(m)；hp為沖刷處水深(m)，以近似設(shè)計(jì)水位最大深度代替；vcp為平均流速(m/s)；v允為河床面上允許不沖流速(m/s)；n為與防護(hù)岸坡形狀有關(guān)，一般取n=1/4。

根據(jù)河道土壤性質(zhì)，允許不沖流速選取1.10。具體計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 典型斷面沖刷深度計(jì)算表

3.4 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算成果

本項(xiàng)目按照20年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水文計(jì)算，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算，新建工程設(shè)計(jì)斷面處20 a一遇的洪峰流量866 m3/s所對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)水位為23.78 m，新建工程處堤防標(biāo)準(zhǔn)未達(dá)到20 a一遇規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，楊柳河濕地項(xiàng)目為濕地恢復(fù)和生態(tài)凈化工程，按照20 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水文計(jì)算，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算，新建工程設(shè)計(jì)斷面處20 a一遇的洪峰流量為866 m3/s，所對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)水位為23.78 m，新建工程處堤防標(biāo)準(zhǔn)未達(dá)到20 a一遇規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)。本項(xiàng)目建設(shè)后，對(duì)河流流態(tài)和河勢(shì)的穩(wěn)定不會(huì)產(chǎn)生不利影響，對(duì)現(xiàn)有防洪工程沒(méi)有影響。