桂林市南溪河補(bǔ)水方案研究

蘇武艷

(桂林市水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院，廣西 桂林 541001)

1 工程概況及補(bǔ)水的必要性

1.1 工程概況

南溪河發(fā)源于桂林市區(qū)與臨桂縣接壤的東邊山西側(cè)，經(jīng)琴潭巖、官橋村、八一橋，繞南溪山北麓，流入漓江，全長約11km。

南溪河流域面積小，流程短，水資源匱乏，自凈能力與納污能力均十分微弱。近年來，由于琴潭～鐵西一帶城市建設(shè)發(fā)展迅速，而截污治污措施沒有同步完善，排向南溪河的污水污物日益增多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出南溪河所具有的自凈能力與納污能力，致使南溪河水質(zhì)日益變壞，并影響漓江水質(zhì)。

2010年，桂林市南溪河環(huán)境綜合整治工程初步設(shè)計(jì)獲批并開始實(shí)施。批復(fù)的桂林市南溪河環(huán)境綜合整治工程包括截污、水利、公園、景觀四個部分。其中水利工程的建設(shè)規(guī)模和主要內(nèi)容為:對南溪河路口村～斗雞山全長9．975km的主河道進(jìn)行清淤;沿河兩岸建設(shè)一級護(hù)岸，新建兩座壅水橡膠壩，新建和改建翻板閘6座;對現(xiàn)有湘桂鐵路排洪溝進(jìn)行簡易清淤，清淤總長度為3168m。

南溪河通航游覽采取分段通航游覽方式。東段為中山路八一橋至漓江(主要為南溪公園范圍)，西段為西環(huán)路象山公安分局至規(guī)劃中隱路(主要為植物園一、二期及濕地公園范圍)，游船按江南水鄉(xiāng)木質(zhì)烏棚船考慮。為滿足南溪河環(huán)境綜合治理的景觀與分段旅游通航要求，擬利用南溪排澇泵站自排閘壅水，以滿足南溪公園內(nèi)的水面景觀與旅游通航要求。擬在南溪河湘桂鐵路橋上游約300m建黑山橡膠壩、在翡翠山莊與官橋村處建官橋橡膠壩，以滿足園林植物園一期、二期及濕地公園內(nèi)的水面景觀與旅游通航要求。南溪泵站壅水工程的正常高水位為145．60m，黑山橡膠壩的正常高水位為147．00m，官橋橡膠壩的正常高水位為148．00m，為此，南溪河中隱路下游段的分段通航均按上述三個水位運(yùn)行。

南溪河經(jīng)過疏浚拓寬后枯水期流量較小，為保持河道的水面景觀及灌溉的要求，通航范圍以外的河道除應(yīng)改建原有的堰壩外，還應(yīng)根據(jù)需要修建翻板壅水壩?，F(xiàn)狀根據(jù)實(shí)地踏勘共計(jì)3座需改建堰壩，改建后正常高水位列于表1中。

表1 南溪河現(xiàn)狀堰壩表

以上各壅水建筑物將南溪河分成了6級水面，從上至下的正常高水位分別151．50m、150．50m、149．10m、148．00m、147．00m、145．60m。

1.2 補(bǔ)水的必要性

兩江四湖環(huán)城水系的成功改造，為桂林城市旅游的發(fā)展注入了新的活力。為進(jìn)一步挖掘桂林濱水景觀的天然優(yōu)勢，打造一個多元化的城市水系景觀鏈，對南溪河的綜合治理必不可少。同時，南溪河流經(jīng)臨桂、秀峰、象山三個行政區(qū)域，沿岸餐飲、工業(yè)企業(yè)眾多，居民聚集地多，生產(chǎn)生活污水直接排入南溪河，嚴(yán)重影響周邊居民的生活環(huán)境。南溪河綜合治理工程的完工，將大大改善這一區(qū)域的生態(tài)條件，提升沿岸居民的生活品質(zhì)。此外，南溪河綜合治理工程的完工，將黑山植物園、南溪公園及漓江風(fēng)光連接一體，增加了市內(nèi)水上游的看點(diǎn)。南溪河綜合治理工程完工后環(huán)境得以改善，但南溪河枯水期嚴(yán)重缺水。補(bǔ)水稀釋是解決南溪河污染問題的方式之一。由于南溪河本身的水資源匱乏，需要尋找可靠的水源并通過專門的工程措施，才有可能實(shí)現(xiàn)向南溪河補(bǔ)水。

南溪河補(bǔ)水的主要目的是營造南溪河沿岸水面景觀。由于社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生活水平的提高，人們對居住環(huán)境的要求日益提高，除了滿足遮風(fēng)避雨的基本功能外，追求依山傍水、近山近水、樂山樂水、親山親水的山水情結(jié)也與日俱增。在桂林這樣一個以山清水秀聞名于世的旅游城市里，營造一片怡人的水面景觀是非常必要的。

2 水文分析計(jì)算

南溪河流域內(nèi)無水文測站。流域附近有桂林水文站。桂林水文站是國家基本站，設(shè)立得比較早，是全流域資料觀測系列最長的站，而且資料精度較高，質(zhì)量好，代表性好。

水文分析計(jì)算采用桂林水文站作為設(shè)計(jì)依據(jù)站推求設(shè)計(jì)徑流。桂林站是國家基本站，將桂林站1946年～2011年年平均流量、枯水期平均流量系列用數(shù)學(xué)期望公式進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算，用矩法公式初估統(tǒng)計(jì)參數(shù)。徑流頻率曲線的線型，采用皮爾遜Ⅲ型，見圖1。

圖1 桂林水文站枯水期平均流量頻率曲線

南溪河補(bǔ)水工程采用水文比擬法將桂林水文站枯水期徑流移至南溪河，同時考慮漓江流域與南溪河流域下墊面條件的不同，對徑流系數(shù)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，成果見表2。

表2 南溪河流域枯水期流量成果表單位:m3/s

3 南溪河補(bǔ)水標(biāo)準(zhǔn)與供需水分析

3.1 南溪河補(bǔ)水標(biāo)準(zhǔn)

由于南溪河補(bǔ)水工程對桂林市南溪河環(huán)境綜合治理工程的重要性，經(jīng)研究確定，根據(jù)有關(guān)方面提出的要求，枯水期設(shè)計(jì)保證率應(yīng)大于90%。南溪河的汛期是每年的3月～8月，枯水期為每年9月至次年2月，枯水期水位最低，對應(yīng)于漓江枯水期流量30m3/s時的保證率為南溪河補(bǔ)水工程枯水期設(shè)計(jì)保證率。

3.2 供需水分析

由水文分析計(jì)算可知，南溪河流域保證率為90%的枯水期流量為0．09m3/s，考慮了蒸發(fā)滲漏損失，加之南溪河源頭的城市建設(shè)改變了原有的水流環(huán)境，現(xiàn)狀南溪河在枯水期已基本干涸。為此，南溪河補(bǔ)水工程設(shè)計(jì)為全程全量的完全補(bǔ)水方式，即從南溪河環(huán)境綜合治理工程的上游端開始補(bǔ)水。南溪河全段經(jīng)過環(huán)境綜合整治后總的水量為278774m3，其六個梯級水面共將南溪河全段分為六個較大湖塘，其中容積最大的湖塘為中隱路下游段濕地公園，其容積為114794m3，補(bǔ)水考慮到六個湖塘為串聯(lián)，補(bǔ)水流量僅考慮對最大湖塘進(jìn)行換水即可。為此，補(bǔ)水流量參照兩江四湖一期工程分別考慮每10天、15天、20天換一次水，經(jīng)計(jì)算確定設(shè)計(jì)需水流量，此流量即為南溪河的補(bǔ)水流量。南溪河補(bǔ)水計(jì)算成果詳見表3。

表3 南溪河補(bǔ)水成果表

參照兩江四湖一期換水標(biāo)準(zhǔn)，推薦采用每10天一換，從而確定設(shè)計(jì)需水流量為0．133m3/s，取為Q=0．14m3/s，需補(bǔ)水天數(shù)為125天，補(bǔ)水水量為975749m3。

4 南溪河補(bǔ)水方案

實(shí)現(xiàn)向南溪河補(bǔ)水的工程措施有以下四種方案:(1)方案一:由青獅潭灌區(qū)西干渠桂林支渠補(bǔ)水方案;(2)方案二:引水與加壓泵站相結(jié)合方案;(3)方案三:直接引水方案;(4)方案四:提水方案。

4.1 由青獅潭灌區(qū)西干渠桂林支渠補(bǔ)水方案

青獅潭水庫灌區(qū)位于桂林市近郊。灌區(qū)范圍北到靈川縣大青山，南到臨桂縣良豐河，東起桂林市七星區(qū)堯山腳下，西與臨桂縣義江引水工程相接。灌區(qū)范圍包括靈川縣、臨桂縣及桂林市的疊彩區(qū)、象山區(qū)、雁山區(qū)、穿山區(qū)、七星區(qū)等2縣5區(qū)的16個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))，總控制面積為984km2。灌區(qū)所處的桂東北自古以來是廣西通往中原的必經(jīng)之地，是湘桂鐵路和桂東北公路干線交匯點(diǎn)，有桂柳高速公路經(jīng)過，聞名中外的漓江貫穿整個灌區(qū)，水陸兩路交通十分便利。

在青獅潭灌區(qū)西干渠41km處(臨桂縣城內(nèi)，機(jī)場路收費(fèi)站南1km處)分流出桂林支渠，沿臨桂～桂林大道右側(cè)行走到熊家向南拐，穿湘桂鐵路，在絹紡廠沿遇龍路進(jìn)入市區(qū)，途經(jīng)橡膠機(jī)械廠、化工機(jī)械廠、環(huán)城西路、桂林南站、穿萬福路、5871廠前，到常家村有分出左支渠穿越大風(fēng)山大道到陽家村南止，右支渠經(jīng)額頭村、佛殿村、北芬大村、周家村止。

由青獅潭灌區(qū)西干渠的桂林支渠對南溪河補(bǔ)水是很方便的。桂林支渠與機(jī)場路、南溪河走向均為東西向，三者基本平行，相距較近。從路口村上游20m的桂林支渠由北自南修建一條長約80m的補(bǔ)水管道補(bǔ)至牛頭潭山北端的南溪河，便可實(shí)現(xiàn)對南溪河全程全量自流補(bǔ)水，但枯水期間西干渠及其桂林支渠需要維護(hù)檢修，因此由桂林支渠給南溪河補(bǔ)水受到制約。

4.2 引水與加壓泵站相結(jié)合方案

引水與加壓泵站相結(jié)合方案的補(bǔ)水線路為:漓江—桃花江—琴潭千年荷塘—加壓泵站—南溪河整治起點(diǎn)。本方案的水源點(diǎn)為漓江，漓江上游三座水庫建成后，水源有保證。補(bǔ)入南溪河的水流入漓江，沒有減小漓江水量。

原兩江四湖二期工程可行性研究報(bào)告中桃花江共有四個補(bǔ)水方案，分別為:黃塘水庫引水方案、青獅潭西干渠引水方案、道光河引水方案、烏金河引水方案。報(bào)告推薦的是烏金河引水方案。

但近年來，隨著城市化建設(shè)的發(fā)展，烏金河引水線路已基本被房地產(chǎn)開發(fā)商占用，已無修引水渠的空間。為此，桂林市環(huán)城水系建設(shè)指揮部提出，沿著已建兩江四湖一期工程引水渠另增并排修建到桂湖的補(bǔ)水渠，通過連通水系向桃花江補(bǔ)水。目前，此補(bǔ)水方案尚處于初步探討階段，尚無深入研究，亦無定論。

4.2.1 琴潭千年荷塘補(bǔ)水方案設(shè)計(jì)

鑒于琴潭千年荷塘還處于規(guī)劃階段，本次補(bǔ)水主要考慮從肖家壩上游修建長約3km的暗涵通至千年荷塘的北端，肖家壩上游的正常高水位取為149．00m，荷塘的正常高水位取為148．25m，通過荷塘南端與南溪河交接處可引水至中隱路口南溪河段，與濕地公園正常水位148．00m相銜接，補(bǔ)水渠全長3．6km，擬采用暗管型式。意即通過漓江向桃花江補(bǔ)水，桃花江向千年荷塘補(bǔ)水，千年荷塘向南溪河補(bǔ)水，通過上述途徑可實(shí)現(xiàn)自流補(bǔ)水至南溪河中隱路下游段。

4.2.2 南溪河中隱路上游段補(bǔ)水方案設(shè)計(jì)

通過漓江向桃花江補(bǔ)水，桃花江向千年荷塘補(bǔ)水，千年荷塘的正常高水位為148．25m，比南溪河最上游一級翻板閘的正常蓄水位 151．50m低3．25m，需在適當(dāng)位置修建一座加壓泵站，并修建補(bǔ)水管道，將千年荷塘的水輸送至南溪河進(jìn)口，以達(dá)到全程補(bǔ)水目的。該補(bǔ)水管道全長4km。

4.3 直接引水方案

南溪河是漓江的一級小支流，在臨桂縣城內(nèi)桂康新城一帶與相思江上源的沙塘河為鄰，分水嶺高程約159m。在鐵西、琴潭一帶與桃花江為鄰，分水嶺高程約152m。兩道分水嶺均比較低矮，具有跨流域調(diào)水的地形條件。

根據(jù)桂林水電院2011年8月編制的《桂林世界旅游城水系連通論證報(bào)告》，桃花江通過靈川縣定江鎮(zhèn)大宅壩的壅水，其上游的劉家村處水面高程為155．00m，從桃花江的劉家村處修建一條長約7km的引水管道可直接向南溪河進(jìn)口補(bǔ)水。南溪河進(jìn)口的水面高程為151．50m，與劉家村處桃花江水面相差3．5m，可自流補(bǔ)水，且可對南溪河全線進(jìn)行補(bǔ)水。但劉家村一帶地面高程多在160．0m高程，此引水線路挖方工程量大，施工困難。

同樣，桃花江本身在枯水期水量較小，尚需補(bǔ)水，若采用此方案還需對桃花江進(jìn)行補(bǔ)水。桃花江補(bǔ)水可通過其上游的金陵水庫(已建成但需維修加固)或新建黃塘水庫。

4.4 提水方案

提水方案是在南溪河出口的漓江河段修建提水泵站，經(jīng)配套的輸水工程，向南溪河實(shí)施補(bǔ)水。

(1)提水方案線路的初步探討

提水泵站可選擇在南溪河出口的漓江沿岸適當(dāng)位置，輸水線路可沿南溪河走向布置，以減少對市區(qū)建筑物及市政基礎(chǔ)設(shè)施的影響，輸水線路末端可視需要而定。

(2)提水方案水源的初步探討

提水方案的直接水源為漓江，在南溪河匯入口上游的漓江干支流及其區(qū)域內(nèi)所有蓄水與調(diào)水工程均可作為提水方案的水源。

4.5 方案比較

方案一的優(yōu)點(diǎn)是方便、線路短、工程投資少且不需調(diào)用漓江的水，僅需修建80m長自流補(bǔ)水管道便可對南溪河全段進(jìn)行補(bǔ)水。但此方案在枯水期間西干渠及其桂林支渠每年需要維護(hù)檢修，由桂林支渠給南溪河補(bǔ)水受到制約。

方案二的優(yōu)點(diǎn)是水源點(diǎn)為漓江，漓江上游三座水庫建成后，水源有保證。補(bǔ)入南溪河的水復(fù)流入漓江，沒有減小漓江水量。同時該方案可對琴潭千年荷塘進(jìn)行補(bǔ)水，可謂一舉兩得。但方案與漓江、桃花江聯(lián)系緊密，占地較大，對市區(qū)建筑物及市政基礎(chǔ)設(shè)施的影響較大，實(shí)施困難;要實(shí)現(xiàn)南溪河補(bǔ)水需要采取相應(yīng)的工程措施，建設(shè)期較長，建成后需要投入較大運(yùn)行管理費(fèi)用。

方案三的優(yōu)點(diǎn)是可直接對南溪河全線全程進(jìn)行補(bǔ)水，與漓江無干擾。但劉家村一帶地面高程多在160．0m高程，此引水線路挖方工程量大，施工困難且需要投入較大的工程建設(shè)費(fèi)用與工程征地費(fèi)用。同時，桃花江本身在枯水期水量較小，尚需補(bǔ)水，若采用此方案還需對其上游的金陵水庫進(jìn)行維修加固或新建黃塘水庫。

方案四的優(yōu)點(diǎn)是輸水線路沿南溪河走向布置，對市區(qū)建筑物及市政基礎(chǔ)設(shè)施的影響較小，工程建設(shè)占地較小且施工方便;通過提水泵站抽取漓江水給南溪河全段進(jìn)行補(bǔ)水，對漓江水量沒有損失，但該方案管線較長，水量損失較大，需投入較大運(yùn)行管理費(fèi)用。

綜上所述，南溪河補(bǔ)水推薦采用提水方案。根據(jù)估算，提水方案總投資為860萬元，每年的運(yùn)行費(fèi)為30萬元。

5 結(jié)論

(1)南溪河流域保證率為90%的枯水期流量為0．09m3/s，考慮了蒸發(fā)滲漏損失，加之南溪河源頭的城市建設(shè)改變了原有的水流環(huán)境，現(xiàn)狀南溪河在枯水期已基本干涸。為此，本次南溪河補(bǔ)水工程設(shè)計(jì)為全程全量的完全補(bǔ)水方式，即從南溪河環(huán)境綜合治理工程的上游端開始補(bǔ)水。參照兩江四湖一期換水標(biāo)準(zhǔn)，推薦采用每10天一換，從而確定設(shè)計(jì)需水流量為 Q=0．14m3/s。

(2)實(shí)現(xiàn)向南溪河補(bǔ)水的四種方案，經(jīng)方案比較后，推薦采用提水方案。

(3)通過工程措施，南溪河補(bǔ)水是可以實(shí)現(xiàn)的，項(xiàng)目的實(shí)施對提高桂林國際知名度、增添桂林特色旅游資源、提升桂林旅游資源的號召力、改善桂林城市環(huán)境等是極為有利的。

［1］桂林市中心城環(huán)城水系規(guī)劃研究報(bào)告(水利篇)［R］．桂林:桂林市水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院，1999．

［2］桂林市南溪河流域環(huán)境綜合治理工程水利部分初步設(shè)計(jì)報(bào)告［R］．桂林:桂林市水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院，2010．

［3］桂林世界旅游城水系連通論證報(bào)告［R］．桂林:桂林市水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院，2011．