清坝防洪保护规划初探

清坝防洪保护规划初探

清水库是一座古老的防洪项目，与避暑山庄是同时进行的。水库坚固而厚，形状优美而雄伟。这是清代水利工程的杰作。清坝始建于康熙四十八年(1709年),为抵御武烈河洪水,增扩山庄面积,护佑避暑山庄安全而兴建。《承德府志》载“热河地方,武烈河一道并大坝十二里,北起狮子沟,南尽沙堤”(今武烈河铁路桥一代)。清代武烈河大坝全长约4300m,大致以今德汇门外为界分为北段和南段,北段北起狮子沟,南至德汇门,长约十华里,南段由德汇门至草市街一带。1阅读古籍，解读水库的历史1.1武烈河大坝中国海清坝是因避暑山庄及城区安全而兴建,据史料记载先后经历了康熙初建、乾隆兴建、道光等历代皇帝的岁修加固。避暑山庄在建设之初,首先是引武烈河水经暖流暄波引入山庄之内,辟为塞湖。康熙四十八年～康熙五十二年,是山庄扩建的第二期工程,向外扩展了湖区东部和南部的宫墙,增辟了镜湖、银湖。随着避暑山庄湖区面积的增加,宫墙的东扩,为抵御武烈河水威胁修建了与山庄宫墙并行的武烈河大坝,也就是现存的清坝北段(见图1)。随着康熙、乾隆把避暑山庄作为避暑、秋狝,巩固北方安定的第二个行政中心后,周围的行政、商业市井和来往的人员越来越多。在乾隆四十三年(1743年),由于承德市区四面环山,居住条件地窄居广,于是建大坝用以防御武烈河水,此段属于清坝南段。另外道光十年(1830年)热河道兵备道道台海忠,为防止武烈河洪水泛滥,集资捐募修筑今草市至大桥一段堤坝,人们习惯上把此段也包括在清坝南段内(见图2)。清坝的兴建,使整个城区越来越向东扩展,北段堤坝建成后,在原武烈河滩上扩建了现山庄东部区域,进而随着南段堤坝的建成和加固,大面积的原河床被填平垫高,成为居民居住和商业活动的场所。1.2武烈河上游清坝据《热河志》记载,避暑山庄“以山得名,而胜趣在于水,瀑之溅,泉之淳,溪之流,咸汇于湖中”,山庄内康熙和乾隆帝定名的72景中有23景是因水而定名的。避暑山庄用水源自山庄引水工程,从武烈河上游暖流暄波水闸引入山庄,沿山蜿蜒而行,通过内湖、如意湖、澄湖、水心榭、银湖、德汇门回归武烈河。在清代武烈河上游没有控制性工程来调节引入山庄水量,须在引水沿途设置多处闸门用来调控山庄用水平衡,当山庄内水丰溢满就要从疏水工程进行下泄,乾隆三十六年(1771年)修建的内坝(又称迎水坝)北起德汇门五孔闸向南至草市段与外坝连接在一起,用于山庄内水的疏导。在道光十年(1830年)修建的今草市至大桥段清坝,用于疏导和抵御武烈河及二仙居旱河的洪水,保护山庄和城区安全。清坝承担了山庄内水及旱河洪水的疏导和山庄外水屏障作用,集中体现了古代治水智慧和内疏外障的治水思想。2坝体结构及施工技术特点清坝为古代水利防洪工程杰出之作,其结构特征和古代水利工程的工艺值得探究。通过发掘发现,清坝坝体基础由直径20～30cm的柏木桩支撑,南北间隔约20cm,由东向西间隔不等且逐渐变疏,木桩间有横体木桩相连,最外一排高出坝基约20cm,自下而上依次为沙泥、细沙、河卵石,上部依次由白灰、黄土、砂三合土灌浆和不规则的沉积岩石块垒砌。距坝基2m处规则排列着直径约40cm,间距60cm的木桩,木桩间有约15cm的木板,用长23cm四周有棱无帽及12cm、9cm不等四周光洁有帽等铁钉固定,从铁钉的特征判断,兼有古今痕迹。通过对清坝基础结构的研究,清坝基础的施工工艺——一种乃古创同时又是沿用至今的一种堤防抢险施工技术“打桩厢埽”,在此得到运用。清坝的内坝和外坝坝体结构基本相同,两侧用虎皮石和条石砌筑,坝体5～10层,每层向后错5cm,层条石各高约60cm,每层条石砌筑齐整,灰缝均一呈水平线,虽长度和宽度尺寸限制不严,但高度尺寸却一致,偏差仅在厘米以内。条石用白灰、黄土、糯米浆进行粘结砌筑,坝的外层石条均用银锭扣连接,坝体经历数载的风雨后外层石条虽局部有所风化,但坝体内部仍稳固坚实(见图3)。3洪水灾害概况清代,武烈河水汇聚三源之后,水势浩大,水量充沛。据史料记载,康熙四十二年,康熙由汤泉返回避暑山庄时,曾经弃马登舟,顺流而下,至山庄附近登岸。武烈河水以其水势迅猛、陡涨陡落、破坏性和冲击力大一直以来威胁着避暑山庄和城区安全。自1737～1909年间,发生洪水灾害49次,平均每3年半一次,在清代曾出现过“叠被水灾,地方不堪其苦,官民交困,几至不能存立”的现象。流域近百年来发生10次较大洪水,其中1938年洪峰流量高达4500m3/s,1994年“7·13”洪水,洪峰流量1420m3/s,虽不到20年一遇,但市区多处堤坝出现漫顶,承德大桥被冲断,造成了巨大的经济损失。上述历史可见,清坝在近300年的历史中,一直为避暑山庄和城区的屏障,起到了抵御洪水的作用。4加强了典型大坝的建设清坝由于所处地理位置的重要,历代对于清坝的修缮和保护工作极其重视,据《武烈河西崖大坝岁修章程碑记》记载:“热河大坝关系全郡之安危,尤必格外慎重。倘遇有损伤之处,随时修补”。解放后,从1949年至今也曾数次对清坝进行加固、修补。4.1基础加固措施1999～2000年,检查发现六合塔附近300m清坝和旅游桥上游240m清坝,因处于武烈河凹岸,坝基淘刷严重,冲坑最深达3m,导致坝体出现不均匀沉降和裂缝,承德市水务局结合河道综合整治对清坝实行了加固工程。为不扰动清坝基础使塌陷情况恶化,基础加固措施采取在距清坝坝基4m处,用冲击钻机冲孔至基岩,孔径80cm,间距为70cm,孔与孔之间嵌入套接,再灌注水下混凝土直至成为长540m、厚0.8m的混凝土防冲墙体。防冲墙与清坝之间设钢筋混凝土铺盖,坝基础保护工程完成后,经观测显示,坝体沉降趋势得到遏制,裂缝没有进一步扩展(见图4)。2004年,在原基础加固下游约200m处建设承德市一道橡胶坝工程,为防止橡胶坝蓄水对清坝坝体和由于水流绕渗作用对城市公路和山庄城墙基础造成损害,在原铺盖上部随清坝走势修筑了约20cm厚度的钢筋混凝土墙,墙体内部采用锚栓固定钢筋网片,按清坝条石高度分层进行浇筑,墙体顶高程以橡胶坝设计坝高为准。经过多年橡胶坝蓄水运行,所修补区域的坝体、公路及山庄城墙未出现异常。4.2清坝堤顶设计清坝坝体原为石灰三七土建成,由于多年历经风雨蚕食,表面变形受损严重,坝体两侧路基变形,路面凹凸不平,并且坝体上多处长满杂草及野树,对整体景观产生严重影响。随着山水园林城市建设,城区段武烈河防洪与水景观工程实施,根据《承德市城市总体规划(2008—2020)》总体要求,于2009年实施了清坝景观改造工程。景观改造遵循传承山庄文化的宗旨,打造清坝功能与景观相融合的水景观工程。按照设计要求,改造清坝堤顶全长3.6km(北起正阳酒店南堤岸,南止武烈河铁路桥),坝顶浇筑100cm厚C15商品混凝土,根据清坝周边环境状况及历史文貌,以及不同地段坝体分担的功能及景观要求,合理设计铺装面层,共分四段分别铺砌烧结砖、青石板、木板、石材,形成钢架木栈道和石材甬道两种形式。精细之处必有精巧,在有特色的地理位置设置钢化玻璃框,让人们用眼睛去感受清坝的古风古貌。在设置坝顶铺装的同时依地段不同在坝顶两侧设置汉白玉及防腐木栏杆。园林部门在其沿岸进行绿化美化,丰富了植物品种,栽植了6个品种的鲜花和200多株造型植物,增加了草坪灯等绿地夜景亮化设施。在清坝迎水面侧敷设电缆线路、设置照明灯管,坝顶布置宫廷样式照明灯具,夜晚清坝灯光南接旧铁路桥上多彩霓虹,北衬水幕电影、音乐喷泉的梦幻风情,中间点缀古色的昏黄灯影,在水波的映衬下,让人不知觉已醉在其中。清坝外部景观改造集美化、亮化、文化于一身,让人们对清坝有了特殊的理解,使其山庄文化韵味浓厚(见图5)。4.3武烈河水景观的特色承德市大城区建设,根据城市定位、分区功能,涵盖了避暑山庄、外八庙老城区,清坝的保护、运用也在规划之中。为了创造和谐、自然的亲水环境,使人能自在地融入武烈河水景观氛围之中,在清坝西侧用天然条石建设登坝台阶,在武烈河上建设跨河步行桥与居住小区相连,形成了以清坝为主题的园林特色和人居环境。目前武烈河上的梯级橡胶坝已形成规模,橡胶坝群的建设提高