鹽龍湖飲用水水源地水土保持設(shè)計(jì)探討

陳 燕，周 航，陳煜權(quán)，朱雪誕

（上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院，200434，上海）

一、工程背景

鹽城市位于江蘇省黃海之濱，地勢(shì)低洼，境內(nèi)的蟒蛇河既是里下河地區(qū)排澇入海的主要通道，也是鹽城市居民的主要飲用水水源。由于地處淮河下游，位于蘇北里下河腹部地區(qū)，長(zhǎng)期以來飲用水受上游影響較大，水質(zhì)問題困擾多年。

為實(shí)現(xiàn)市區(qū)飲用水水源水質(zhì)安全標(biāo)本兼治，當(dāng)?shù)卣疀Q定在鹽都區(qū)龍岡鎮(zhèn)建設(shè)一座飲用水水源生態(tài)湖（鹽龍湖工程），該工程主要功能是對(duì)飲用水水源進(jìn)行生態(tài)凈化，兼作生態(tài)調(diào)蓄水庫(kù)。工程運(yùn)用生態(tài)濕地對(duì)水質(zhì)的凈化作用，使蟒蛇河原水凈化處理后水質(zhì)提升一個(gè)類別，穩(wěn)定達(dá)到Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，部分時(shí)段除極個(gè)別指標(biāo)外，可達(dá)到Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)，滿足市區(qū)遠(yuǎn)期60 m3/d的供水規(guī)模。同時(shí)，利用蓄水功能，在發(fā)生突發(fā)性水污染事件時(shí)，能保證市區(qū)7天的正常供水，保障市區(qū)飲水安全。

二、工程規(guī)模

鹽龍湖占地3 342畝 （15畝=1 hm2，下同），工程包括預(yù)處理區(qū)、生態(tài)濕地凈化區(qū)、深度凈化區(qū)3個(gè)主要部分，此外工程還構(gòu)建了生態(tài)河道、配水渠、收集渠、涵洞、溢流堰調(diào)節(jié)閘及管理區(qū)等。

在鹽龍湖外圍的蟒蛇河、朱瀝溝、東渦河上培土構(gòu)建生態(tài)圍埂，河道灘岸種植蘆葦?shù)葍艋δ茌^強(qiáng)的水生植物，形成河濱緩沖帶。

預(yù)處理區(qū)是生態(tài)凈化工程的重要前置單元，總面積305畝，采用跌水增氧、微泡增氧、均勻布水、自然沉淀、人工介質(zhì)生物膜及水生植物攔截等技術(shù)，具有緩沖調(diào)節(jié)、沉降大顆粒泥沙、削減細(xì)顆粒懸浮物、增加水體溶解氧、提高水體透明度和初步凈化水質(zhì)的功能。

生態(tài)濕地凈化區(qū)是生態(tài)凈化工程核心組成部分，總面積1 219畝，由挺水植物區(qū)及沉水植物區(qū)串聯(lián)而成，挺水植物區(qū)水流通過滾水壩溢流至沉水植物區(qū)。

圖1 凈水處理工藝流程

工藝流程為：河道原水→取水泵站→預(yù)處理區(qū)→生態(tài)濕地凈化區(qū)→深度凈化區(qū)→出水。

三、水土保持設(shè)計(jì)主要內(nèi)容及特點(diǎn)

以減少邊坡的水土流失，施工結(jié)束后對(duì)相應(yīng)的臨時(shí)排水設(shè)施進(jìn)行場(chǎng)地整治。圍堤及導(dǎo)流堤的堤頂種植喬灌木，林下及邊坡撒播草籽。

④生態(tài)圍埂區(qū)邊坡開挖排水土溝及沉沙池，施工結(jié)束后對(duì)臨時(shí)排水設(shè)施進(jìn)行場(chǎng)地平整。生態(tài)圍埂區(qū)采用2 m×1 m×1 m的箱形石籠構(gòu)建生態(tài)護(hù)岸，所有護(hù)坡堤頂均栽植喬灌木，林下及邊坡撒播草籽。

⑤余土堆放區(qū)，堆放土方之前先進(jìn)行表土剝離并設(shè)專區(qū)隔離堆放，四周用塑料鋼板、袋裝土圍護(hù)攔擋，堆土區(qū)外圍開挖排水溝及沉沙池。堆土區(qū)表面撒播草籽，來不及撒播草籽的區(qū)域可采用塑料彩條布遮蓋。

⑥施工生產(chǎn)生活區(qū)的道路采取了硬化措施。

鹽龍湖飲用水水源地水土保持措施詳見表1。

隔堤、導(dǎo)流堤的護(hù)堤采用生態(tài)石籠（即填石鐵籠，見圖2），是一種生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)。生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)起源于2 000多年前的竹籠、羊圈工藝，李冰時(shí)期在都江堰工程中已經(jīng)使用，這是傳統(tǒng)意義上的生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)。如今作為新工藝、新技術(shù)、新材料的新型生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)，成功地應(yīng)用于水利工程、道路

總而言之，肌理作為一種新的繪畫語(yǔ)言，就應(yīng)該在繪畫作品中體現(xiàn)的恰如其分，不多不少，不偏不倚，這樣才能使肌理在工筆花鳥畫中得以繼續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新。

結(jié)合鹽龍湖飲用水水源地主體工程分區(qū)，共劃分為6個(gè)水土保持分區(qū)，即預(yù)處理區(qū)、生態(tài)濕地凈化區(qū)、深度凈化區(qū)、生態(tài)圍埂區(qū)、余土堆放區(qū)和施工生產(chǎn)生活區(qū)。

①預(yù)處理區(qū)水土流失主要存在于湖內(nèi)開挖過程中，湖泊開挖邊坡防護(hù)主要是湖泊開挖斜坡上修建擋水土埂，圍堤、導(dǎo)流堤堤頂栽植喬灌木，林下及邊坡撒播草籽。

②生態(tài)濕地凈化區(qū)分為挺水植物區(qū)和沉水植物區(qū)兩個(gè)部分，該區(qū)種植大量的水生植物，構(gòu)造生態(tài)濕地對(duì)來水進(jìn)行凈化，因此在施工開挖時(shí)先剝離表土，待主體工程布置完成再將表土回填，為水生植物提供適宜生長(zhǎng)的耕植土層。人工生態(tài)溝渠、堰閘工程是連通鹽龍湖內(nèi)外水體的主要通道，施工期間開挖排水土溝及沉淀池，施工結(jié)束后對(duì)臨時(shí)排水設(shè)施等進(jìn)行場(chǎng)地平整。此外，挺水植物區(qū)的隔堤邊坡采取砌石硬化，挺水植物區(qū)的導(dǎo)流堤以及圍堤堤頂種植喬灌木，林下及邊坡撒播草籽。

③深度凈化區(qū)面積大，采用分區(qū)施工的辦法，將該區(qū)域開挖形成人工湖。湖區(qū)開挖前進(jìn)行表土剝離，然后將土方運(yùn)至余土堆放區(qū)，堆土表面進(jìn)行表土覆蓋。施工期間，人工湖區(qū)的圍堤斜坡邊界建擋水土埂，并開挖排水土溝及沉沙池，進(jìn)行攔擋和排水，邊坡、堤防的保護(hù)工程中，較好地實(shí)現(xiàn)了工程結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境的有機(jī)結(jié)合，其特點(diǎn)是耐腐蝕性能強(qiáng)，整體柔軟性和穩(wěn)定性好，其優(yōu)勢(shì)有：①柔性結(jié)構(gòu)能適應(yīng)邊坡的變動(dòng)而不被破壞，比剛性結(jié)構(gòu)具備更好的安全穩(wěn)定性；②抗沖刷能力較強(qiáng)，能承受最大的水流速度可達(dá)6 m3/s；③該結(jié)構(gòu)本質(zhì)上都具有透水性，石縫的間隙可供植物生長(zhǎng)，因此對(duì)水土也起到一定的保護(hù)作用，對(duì)地下水的自然作用及過濾作用具有較強(qiáng)的包容性，水中的懸移物和淤泥沉淀于填石縫中，從而有利于自然植物的生長(zhǎng)，逐步恢復(fù)原有的生態(tài)環(huán)境。

表1 鹽龍湖飲用水水源地水土保持措施一覽表

石籠網(wǎng)兜由單層網(wǎng)片卷制而成，其網(wǎng)眼、網(wǎng)絲、鍍鋅及PVC覆膜屬性與網(wǎng)箱相同，可以自由拆裝和折疊，運(yùn)輸和裝配極其方便。通過吊裝、載運(yùn)到達(dá)指定地方，將合金網(wǎng)兜相互連接成一個(gè)更大整體，施工拋投時(shí)方便、快捷、高效，經(jīng)濟(jì)性能好。鹽龍湖的圍堤采用了雙絞六邊形的金屬網(wǎng)箱，這種蜂巢形結(jié)構(gòu)最符合力學(xué)原理，具有承受張力的功能，并可吸收未知的壓力，較好地實(shí)現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境的有機(jī)結(jié)合，是保護(hù)河床、防止落石兼顧環(huán)境保護(hù)的首選結(jié)構(gòu)形式。

鹽龍湖所在地區(qū)屬北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，季風(fēng)性氣候明顯，具有四季分明、氣候濕潤(rùn)、雨量充沛的氣候特點(diǎn)，兼有海洋性氣候特征。在草籽選擇方面，首先考慮草籽在當(dāng)?shù)貧夂?、土壤等生長(zhǎng)環(huán)境的適應(yīng)性，其次考慮所選物種及維護(hù)成本的經(jīng)濟(jì)性。鹽城市位于我國(guó)南北氣候過渡地帶，冬季低溫潮濕，因此從當(dāng)?shù)貧夂?、土壤條件等角度考慮，選擇了暖季型和冷季型草籽混合撒播的方案。

狗牙根是理想的暖季型選播草籽。狗牙根（又稱百慕達(dá)），是禾本科，喜光稍耐陰，較抗寒，淺根系，少須根，耐踐踏，喜肥沃排水良好的土壤，在輕鹽堿地上生長(zhǎng)也較快，且侵占力強(qiáng)，常侵入其他草坪地生長(zhǎng)。

冷季型草籽選擇了耐寒性良好的高羊茅。高羊茅適于寒冷潮濕和溫暖濕潤(rùn)過渡地帶生長(zhǎng)，是最耐旱、最耐踐踏的冷季型草坪草之一。

草籽選用高羊茅與狗牙根1∶1混合草籽，采用人工撒播，一般選在秋季和春季雨季來臨之前10～15天播種，撒播密度100 kg/hm2，撒播前先進(jìn)行土地平整，有水的地方可以通過人工供水，不必等到雨季施工。為防止施工期坡面水土流失，在圍堤、隔堤、導(dǎo)流堤的堤頂及坡面均撒播草籽，撒播完畢再人工耙覆耕土2～3 cm，根據(jù)土壤潮濕程度進(jìn)行必要的灑水養(yǎng)護(hù)。

湖面風(fēng)浪拍打?qū)?xiàng)目區(qū)的生態(tài)圍堤、導(dǎo)流堤、隔堤、擋水壩、收集渠堤坡可能造成水力沖刷和土壤侵蝕，同時(shí)考慮到圍堤外的河道具有通航功能，水位變化及水流沖刷亦可能造成圍堤外側(cè)的水土流失，因此受水力侵蝕的坡面區(qū)域均種植了蘆葦。蘆葦生長(zhǎng)在灌溉溝渠旁、河堤沼澤地等環(huán)境中，地下有發(fā)達(dá)的匍匐根狀莖，是水生或濕生的理想物種，且在當(dāng)?shù)貜V泛生長(zhǎng)。蘆葦種植密度為15株/m2，扦插法種植。

其他陸域多采用點(diǎn)網(wǎng)狀植被覆蓋，主要包括沿湖的草皮綠化，豎向配置主要采用鹽城當(dāng)?shù)匾咨L(zhǎng)的植物，如女貞、烏桕、紅葉石楠、紫薇、水杉、樸樹、雪松、香樟等。喬木、灌木、草地三者相結(jié)合，相互搭配、映襯，做到立體綠化。

四、實(shí)施水土保持設(shè)計(jì)前后的效果分析

鹽龍湖飲用水水源地實(shí)施了水土保持設(shè)計(jì)的各項(xiàng)措施，江蘇省水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站于2010年3月—2012年6月開展了水土保持監(jiān)測(cè)工作，在預(yù)處理區(qū)設(shè)1個(gè)調(diào)查監(jiān)測(cè)點(diǎn)，生態(tài)濕地凈化區(qū)設(shè)1個(gè)調(diào)查監(jiān)測(cè)點(diǎn)，深度凈化區(qū)設(shè)1個(gè)調(diào)查監(jiān)測(cè)點(diǎn)，生態(tài)圍埂區(qū)設(shè)1個(gè)徑流小區(qū)，棄土堆放區(qū)設(shè)5個(gè)調(diào)查監(jiān)測(cè)點(diǎn)、2個(gè)徑流小區(qū)，施工生產(chǎn)生活區(qū)設(shè)1個(gè)調(diào)查監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)成果表明整個(gè)監(jiān)測(cè)期間累計(jì)土壤侵蝕共17 152t，其中2010年7月—2011年12月土壤流失量通過分析各施工年度的施工強(qiáng)度、對(duì)不同地表擾動(dòng)程度和擾動(dòng)面積，依據(jù)各年度降雨量強(qiáng)度，類比項(xiàng)目后期監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行推算。隨著各項(xiàng)防護(hù)措施的投入運(yùn)行，工程范圍內(nèi)土壤侵蝕強(qiáng)度總體呈下降趨勢(shì)。

五、結(jié) 語(yǔ)

鹽龍湖飲用水水源地是平原挖湖構(gòu)造人工濕地的一次探索，水土保持設(shè)計(jì)結(jié)合這一特點(diǎn)，對(duì)大面積挖土區(qū)域進(jìn)行表土剝離，并設(shè)專區(qū)堆放，人工濕地開挖完畢再回填表土，保證水生植物提供不可缺少的耕植土層。植物措施在物種篩選方面，考慮了氣候及土壤等生長(zhǎng)環(huán)境因素，選取了適宜當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的喬灌木、草籽，采取永久及臨時(shí)相結(jié)合的辦法，使得水土保持措施更加經(jīng)濟(jì)合理。部分護(hù)岸采用生態(tài)石籠，在滿足河道生態(tài)功能的同時(shí)，也具有良好的水土保持效果。

總體而言，項(xiàng)目水土保持措施的實(shí)施一方面減輕了項(xiàng)目區(qū)域的水土流失，提高了土地生產(chǎn)力，同時(shí)也為構(gòu)建風(fēng)景優(yōu)美的生態(tài)型水源地提供了有力保障，促進(jìn)了地區(qū)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展走上良性循環(huán)。

[1]江蘇省水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站.鹽城市飲用水源生態(tài)凈化工程水土保持監(jiān)測(cè)總結(jié)報(bào)告[R].2012.