臺州市柵嶺汪排澇調(diào)蓄工程的生態(tài)建設(shè)

黃若秋

(臺州市水利水電勘測設(shè)計院,浙江 臺州 318000)

1 問題的提出

臺州市柵嶺汪排澇調(diào)蓄工程是浙江省溫黃平原排澇骨干工程之一,重點改善路橋區(qū)桐嶼、螺洋澇區(qū)的澇災(zāi)問題。工程按照“南水北排,蓄排結(jié)合”的治理思路,在桐嶼澇區(qū)中心開挖調(diào)蓄區(qū)攔蓄部分山洪,多余洪澇水由排澇河道、隧洞等往北排入外江。工程建設(shè)內(nèi)容包括4部分:一是開挖桐嶼低地調(diào)蓄區(qū),水域面積1.8 km2,總庫容621萬m3;二是河道整治,長度17.65 km;三是新開柵嶺汪排澇隧洞,長1 295m;四是水閘建設(shè),包括河道出口排澇閘擴建及調(diào)蓄區(qū)周邊新建4座節(jié)制閘。

按照城市總體規(guī)劃[1].,臺州市將致力于生態(tài)城市建設(shè),以城市中部的生態(tài)綠心為核心,向外輻射6條綠脈。桐嶼低地調(diào)蓄區(qū)正位于城市綠心,故城市規(guī)劃將其作為綠心山水生態(tài)景觀的突出節(jié)點;而柵嶺汪排澇調(diào)蓄工程的河道也構(gòu)成了綠心向外輻射的一條綠脈主線,成為生態(tài)新城拓展的方向標(biāo)。服務(wù)于農(nóng)村排澇、農(nóng)業(yè)灌溉的水利建設(shè)傳統(tǒng)模式顯然不能滿足臺州城市發(fā)展對柵嶺汪排澇調(diào)蓄工程的需求,進行生態(tài)化建設(shè),突顯現(xiàn)代水利對社會經(jīng)濟發(fā)展及生態(tài)環(huán)境改善的貢獻,柵嶺汪排澇調(diào)蓄工程從功能定位、建筑物設(shè)計、施工方案、水質(zhì)保障等方面進行了積極地創(chuàng)新與嘗試。

2 綜合利用的功能定位

柵嶺汪排澇調(diào)蓄工程作為流域治澇骨干工程,可使路橋城區(qū)、螺洋、桐嶼、路北等區(qū)域約130 km2易澇區(qū)的排澇標(biāo)準(zhǔn)提高至20 a一遇,可減輕溫黃平原其它排澇工程的壓力,有助于提升流域整體排澇標(biāo)準(zhǔn)。按照臺州生態(tài)城市建設(shè)的高要求,工程定位為綜合型的現(xiàn)代水利工程,從單純?yōu)榕艥撤?wù)擴展為集防洪排澇、水環(huán)境改善及水資源利用于一體,綜合效益突出。

2.1 改善水生態(tài)環(huán)境

由于工業(yè)的發(fā)展和城市化的推進,大量的河道水域被填埋,路橋城區(qū)一帶河道水面率從20世紀(jì)80年代的6%下降至目前的4%[2].,水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量也不斷下降。柵嶺汪排澇調(diào)蓄工程建設(shè)后,路橋城區(qū)一帶水面率可提高至5.2%,有效恢復(fù)水域面積,河網(wǎng)蓄水容量也相應(yīng)增加,水體自凈能力增強;通過調(diào)蓄區(qū)攔蓄周邊山水,適時補充下游河道生態(tài)用水,對改善河網(wǎng)水生態(tài)環(huán)境有積極的促進作用。

2.2 提升城市生態(tài)景觀

桐嶼低地調(diào)蓄區(qū)建成后,四周封山育林,不但可以改善局地氣候,且有利于水土保持、四周植物生長和發(fā)展生物多樣性,將帶動整個綠心的生態(tài)保護和生態(tài)建設(shè),對改善整個城市生態(tài)風(fēng)貌將起重要作用。

通過建設(shè)生態(tài)護岸等措施,呈現(xiàn)“水清、流暢、岸綠、景美”[3].的景觀,河道也將成為城市一道獨特的風(fēng)景線,對提升城市形象、改善人居環(huán)境等,都有著重要作用。

2.3 增加供水能力

目前路橋主城區(qū)供水水源單一,當(dāng)工業(yè)用水主水源受突發(fā)事件影響不能正常供水時,只能將水質(zhì)基本為Ⅴ類或劣Ⅴ類的河網(wǎng)水作為備用水源。通過配套水環(huán)境保護措施,桐嶼低地調(diào)蓄正常情況下可儲備約400萬m3的Ⅳ類以上水體,水質(zhì)優(yōu)于河網(wǎng)水體,可代替河網(wǎng)水作為工業(yè)用水的應(yīng)急備用水源,也可作為路橋區(qū)灌溉用水水源,有助于緩解水資源供需矛盾。

3 突破傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

生態(tài)化的建設(shè)理念在工程主體建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案中表現(xiàn)最為直觀。柵嶺汪排澇調(diào)蓄工程在總結(jié)傳統(tǒng)水利工程設(shè)計模式的基礎(chǔ)上,借鑒城建、交通等類似工程的有益經(jīng)驗,強調(diào)與周邊環(huán)境的和諧相融,促進生態(tài)系統(tǒng)的培育及生態(tài)景觀的構(gòu)筑,在河、湖、洞、閘等建筑物設(shè)計中均有突出表現(xiàn)。

3.1 隧洞設(shè)計

柵嶺汪排澇調(diào)蓄工程建設(shè)項目中技術(shù)難度最大的屬柵嶺汪隧洞。隧洞寬12m,高11 m,是臺州市第一大排澇隧洞,且中部穿越1條溪坑,上覆巖體厚度薄,地質(zhì)條件復(fù)雜,成洞條件差,如此難度的隧洞設(shè)計在全省也為數(shù)不多。在滿足安全穩(wěn)定的前提下,隧洞設(shè)計方案的確定也將保護周邊生態(tài)環(huán)境作為重要的參考因素:一是洞線布置。主要針對中部岙里坑段進行直洞與彎洞的路線比較:直洞方案距離短,水流條件好,但岙里坑段需明挖,開挖工程量大,且岙里坑為下游井馬水庫集水區(qū),明洞的施工會影響井馬水庫水質(zhì)和集水;彎洞方案在岙里坑前后設(shè)2個彎道,保證岙里坑段成洞通過,施工方便,投資省,水流條件相對略差。從對周邊生態(tài)環(huán)境影響及施工難易等因素進行分析,選擇了彎洞成洞方案。二是進出口開挖、支護。由于隧洞進出口山體坡度較緩,傳統(tǒng)的巖層進洞方式必將造成山體的大面積開挖,山林破壞十分嚴(yán)重。經(jīng)對水利、交通等隧洞開挖方式的對比、分析,工程對水利隧洞的設(shè)計、施工進行了創(chuàng)新、改進,隧洞進口采用了交通隧洞的開挖方式,采用管棚法施工,大大減小了洞臉的開挖及對山體的破壞,在全省水利隧洞工程中尚屬首次。

3.2 水岸設(shè)計

在滿足行洪過水、岸坡穩(wěn)定、防沖的前提下,河道、桐嶼低地調(diào)蓄區(qū)水岸設(shè)計注重對濱水生物系統(tǒng)的保護,展示人與自然和諧共處的理念,在斷面型式及護岸材料的選擇上表現(xiàn)最為突出。

河道斷面主要選擇自然土坡與局部護砌結(jié)合的復(fù)式斷面,分上、中、下3部分:中部水位經(jīng)常變動區(qū)為防止河岸土體的侵蝕、坍塌,采用對水生動植物生存影響較小的材料進行防護;上部采用緩于1∶5.0的綠化土坡連至河岸;下部采用邊坡1∶3.5的自然土坡延至河底。中部防護區(qū)材料按河段不同的使用功能進行選擇:城市設(shè)計中希望河岸總體能夠呈現(xiàn)自然綠化景觀,故河岸中部護砌主體材料選擇了生態(tài)袋,袋中填充黏土,砌筑完成后生態(tài)袋表面可遍長青草,綠化效果十分理想;對于靠近河岸分布有建筑,沒有足夠空間全斷面設(shè)置護坡的河段,則采用榮勛砌塊砌筑矮墻[4].進行防護,生態(tài)砌塊中間的空隙可生長植物,也可供魚類等繁衍、棲息;對提供親水、嬉戲為主要功能的河段,則考慮采用卵石灘護坡;隧洞進出口連接河段的防護則采用生態(tài)混凝土,以加大防沖能力,且仍可保證植被的生長,但費用相對較高;隧洞出口的新開河道穿越城市規(guī)劃景觀湖,景觀湖的建設(shè)滯后于河道建設(shè),為滿足新開河道的防護需要,減少重復(fù)建設(shè),該段河道中部采用松木樁進行防護,易于改造,投資也較為節(jié)省。

3.3 節(jié)制閘設(shè)計

桐嶼低地調(diào)蓄區(qū)周邊配套建設(shè)了4座節(jié)制閘,同步開展的綠心生態(tài)景觀規(guī)劃提出的要求是:努力營造一個以山水為主題的城市綠心,盡量減少人工建筑的痕跡,對水閘等建筑物要求具有一定的隱蔽性,尤其要避免傳統(tǒng)水閘上部高大聳立的啟閉機房,以保證自然生態(tài)景觀不被破壞。因此,上部起吊的傳統(tǒng)水閘型式不能滿足綠心生態(tài)景觀的要求,經(jīng)調(diào)查,最后選用了新式的單孔底橫軸翻轉(zhuǎn)式水閘[5].。水閘完全開啟時閘門臥倒于水下,無上部啟閉機房及閘門板、起吊設(shè)備外露等問題,保證了周邊自然生態(tài)景觀的完整性;閘門可任意角度傾斜,方便控制調(diào)蓄區(qū)內(nèi)水位,閘門頂溢流利于排出調(diào)蓄區(qū)水面漂浮物,不會形成傳統(tǒng)水閘閘前漂浮物聚集的現(xiàn)象,有助于保障水質(zhì)。

4 土方工程施工方案

柵嶺汪排澇調(diào)蓄工程土方開挖總量約741萬m3,土方工程費用占建筑工程投資的比例高達45%。工程部分棄土需外運約25 km,用于東部沿海的三山北涂圍區(qū)造地,長距離外運土方不僅是控制工程造價的關(guān)鍵,且最易造成沿途泥漿散漏、污染環(huán)境等問題,故土方運送方案的合理選擇,也是本工程實現(xiàn)生態(tài)化建設(shè)的一個重點。工程通過車運、船運、管道運送3種方案進行比較,選取最優(yōu)施工方案。

4.1 車運方案

采用自卸汽車將土方運送至三山北涂圍區(qū),主要缺點是泥漿易散落。由于工程區(qū)至三山北涂圍區(qū)的公路穿越路橋城區(qū),土方運送所需運輸車輛較多,不僅增加了城區(qū)道路的交通壓力,泥漿散落對沿途尤其是城區(qū)環(huán)境影響很大。

4.2 船運方案

采用泥駁將土方運送至圍區(qū)內(nèi)塘,再由吸泥船將泥漿吹填至三山北涂圍區(qū)內(nèi)。平原河網(wǎng)航運暢通,通過合理安排相互錯開施工時間,航道基本可滿足泥駁通行要求。

4.3 管道運送方案

采用海貍絞吸式挖泥船結(jié)合管道輸送土方至三山北涂圍區(qū),沿途每2.5 km設(shè)置接力泵。采用全封閉管道泵送,雖然避免了土方運輸中的泥漿散落污染環(huán)境,但加壓泵站存在噪音擾民,且由于運輸距離較遠,施工可靠性方面還有待進一步加強安全保障研究。

車運、管道運送均需經(jīng)過路橋城區(qū),泥漿散落、機械噪音等將對城區(qū)環(huán)境及人居環(huán)境帶來較大干擾;采用船運方案投資最省,通過選擇城區(qū)外圍的航線,并加強管理,可基本避免運送過程對城區(qū)環(huán)境的影響,故工程選用了船運方案進行土方運輸。

5 綜合治理保障水質(zhì)

保證桐嶼低地調(diào)蓄區(qū)Ⅳ類以上的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),是關(guān)系整個城市綠心生態(tài)建設(shè)成敗的關(guān)鍵。在綠心范圍全面截污、控污的前提下,工程更從調(diào)蓄區(qū)控運、水量補充等方面進一步強化保障水質(zhì)。

5.1 獨立控運

考慮目前平原河網(wǎng)水質(zhì)惡劣,基本在Ⅴ類至劣Ⅴ類[6].,時有發(fā)黑發(fā)臭現(xiàn)象出現(xiàn)。為避免河網(wǎng)水體影響調(diào)蓄區(qū)水質(zhì),通過建設(shè)節(jié)制閘將調(diào)蓄區(qū)與外河均分隔開,作為獨立控運的水域,以保證水質(zhì)不受外部環(huán)境影響。

5.2 利用山區(qū)來水

桐嶼低地調(diào)蓄區(qū)西北面靠山,集水面積11.7 km2,多年平均徑流量約1 100萬m3,據(jù)水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果,上游支流水質(zhì)基本上能夠達到Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。調(diào)蓄區(qū)正常庫容415萬m3,周邊山區(qū)來水量可供調(diào)蓄區(qū)自身1 a換2～3庫水。通過加強水體保持,植樹護林,設(shè)置導(dǎo)流渠引水,并在山水匯入口設(shè)沉淀過濾池等措施,可保證調(diào)蓄區(qū)充分利用山區(qū)潔凈來水進行水量補充。

5.3 引水、換水

對于枯水季節(jié),僅靠周邊山區(qū)來水難以保證調(diào)蓄區(qū)維持Ⅳ類以上的水質(zhì)[7].。工程區(qū)上游的大型水庫長潭水庫向平原河網(wǎng)輸送灌溉水量約4.0億m3/a,其中非灌溉期(11月至次年3月)約4000萬m3。長潭水庫分配至調(diào)蓄區(qū)附近河道的供水流量為18m3/s,通過設(shè)引水河、閘,引長潭水庫灌溉水入調(diào)蓄區(qū),可使調(diào)蓄區(qū)水質(zhì)在枯水期得到進一步保障。

6 結(jié) 語

臺州市柵嶺汪排澇調(diào)蓄工程通過科學(xué)論證、創(chuàng)新求變,工程中的各個環(huán)節(jié)均貫穿著生態(tài)化建設(shè)的先進治水理念,實現(xiàn)了安全水利、生態(tài)水利、資源水利的相互協(xié)調(diào),具有突出的經(jīng)濟、社會及生態(tài)效益,被列為浙江省 “十二五”重點水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目,同時也將成為臺州市展示生態(tài)城市建設(shè)的一張新名片。

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[4].徐榮華.生態(tài)護岸技術(shù)在麗水市河道治理中的應(yīng)用 [J]..浙江水利科技,2011(5):20-21.

[5].朱雪坤,秦福華.杭州西溪國家濕地公園水閘設(shè)計探討[J]..浙江水利科技,2007(6):43-45.

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