江陰市綺山應(yīng)急備用水源地工程設(shè)計(jì)

馬寧，李雷

（1.上?？睖y設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海200434；2.江陰市重點(diǎn)水利工程建設(shè)管理處，江蘇江陰214431）

江陰市綺山應(yīng)急備用水源地工程設(shè)計(jì)

馬寧1，李雷2

（1.上海勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海200434；2.江陰市重點(diǎn)水利工程建設(shè)管理處，江蘇江陰214431）

江陰市綺山應(yīng)急備用水源地工程作為應(yīng)急備用水源，在設(shè)計(jì)的過程中充分考慮結(jié)合當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有條件，合理布局，并充分融合景觀與生態(tài)理念，將單一的傳統(tǒng)意義上的水源地建設(shè)成具有應(yīng)急供水、生態(tài)凈化系統(tǒng)構(gòu)建及水質(zhì)維持、提升環(huán)境等綜合功能的現(xiàn)代化水利工程。

水源地；水工景觀；生態(tài)水質(zhì)；江陰市

1 工程概況

江陰市綺山應(yīng)急備用水源地工程位于江陰市東南郊、云亭鎮(zhèn)西綺山南麓，水庫庫區(qū)原為廢棄采石場，水庫東側(cè)為白屈港河道、南側(cè)為應(yīng)天河、北側(cè)為綺山及坡地、西側(cè)有一小丘陵。工程以應(yīng)急供水為主，兼顧改善周邊生態(tài)環(huán)境功能，水庫總庫容348萬m3。主要包括水庫工程、取水工程、輸排水工程三部分，取水工程由自流式引水渠道、沉砂池、取水泵閘、活水渠道等組成，輸排水工程由輸水泵站、輸水管線及排水涵閘等組成，水庫由庫區(qū)及庫岸等組成，水庫區(qū)根據(jù)水質(zhì)維持需要設(shè)置淺水區(qū)（生態(tài)強(qiáng)化凈化區(qū)）、深水區(qū)（生態(tài)蓄水區(qū)）。

2 工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 工程總體布局

水源地布置在綺山南側(cè)、應(yīng)天河北側(cè)，中間為采石場廢棄的采石坑，充分利用了現(xiàn)有場地，減少了征地移民費(fèi)用。取水系統(tǒng)布置在南側(cè)應(yīng)天河新開渠道處，取水水質(zhì)條件較好，引水距離短；輸水系統(tǒng)布置在庫區(qū)東側(cè)，距離肖山水廠較近；排水系統(tǒng)布置在庫區(qū)西北側(cè)，通過自流排向庫區(qū)外側(cè)的河道。

2.2 水工建筑物

2.2.1 水庫平面布置

水庫布置在廢棄采石場內(nèi)，由于周邊已有規(guī)劃道路，水庫岸線基本走向?yàn)橛梢?guī)劃道路向內(nèi)退50m，同時(shí)考慮與水庫所處城郊附近的環(huán)境相協(xié)調(diào)及景觀需要，將水庫岸線用大小不等的圓弧線串聯(lián)，最終形成的水庫庫周水面面積為40萬m2。

水庫正常蓄水位為5.00m，水庫要保證應(yīng)急供水7d的用水量，故庫底高程設(shè)為-7.00m，水庫水深12m。根據(jù)環(huán)保需要，水庫水面需要有20%～30%的淺水區(qū)面積用來種植各種水生植物凈化水質(zhì)。淺水區(qū)設(shè)置在水流相對靜止的區(qū)域，水深1.50m，實(shí)施水體強(qiáng)制充氧、生態(tài)凈化措施和生物操縱技術(shù)，具有提高水體透明度、降低營養(yǎng)鹽、提升生態(tài)景觀效果的作用。

由于是采石后形成的，所以庫區(qū)除北側(cè)及西南側(cè)有山體臨近水庫外，其余部位地面較平。整個(gè)工程對水質(zhì)要求較高，堤防設(shè)計(jì)采用生態(tài)型斜坡式護(hù)坡，這樣既保證整個(gè)庫區(qū)的生態(tài)性，又增強(qiáng)景觀效果。

相對于一般的平原水源地來說，庫區(qū)水較深，故將水庫庫岸設(shè)計(jì)成下陡上緩的兩級坡面形式，其中：在3.50m高程以下設(shè)計(jì)成陡坡，坡度1.00∶0.75；在3.50m高程以上設(shè)計(jì)成緩坡，坡度為1∶3。為安全考慮及環(huán)保、景觀需要，在水庫庫周3.50m高程設(shè)置不小于3.0m寬的淺水平臺，平臺總水面面積占整個(gè)水面面積的27.3%。

由于坡腳附近受波浪淘刷影響較大，在坡腳至4.20m高程處和坡腳內(nèi)側(cè)3m范圍內(nèi)的平臺上增加150mm厚C25混凝土螺母空心塊，間植水生植物，這樣既有效保護(hù)了坡腳安全，又兼顧了生態(tài)景觀要求。

2.2.2 取水泵閘

直接從長江引水需建設(shè)的涵管較長，引水運(yùn)行需要的動力也較大。應(yīng)天河及白屈港每年均從長江引水，加速河網(wǎng)水體交換，換水期間水質(zhì)可滿足應(yīng)急備用水源地的水質(zhì)要求，故將就近的應(yīng)天河作為庫區(qū)的補(bǔ)水水源。在庫區(qū)南側(cè)的應(yīng)天河上游（與白屈港交界處）新開引水渠道，當(dāng)水庫庫內(nèi)水位低于同時(shí)期應(yīng)天河水位時(shí)，利用水閘向水庫內(nèi)自流引水，當(dāng)水庫水位與外河持平但沒達(dá)到正常蓄水位或者水庫由于滲漏、蒸發(fā)等原因水位雖然高于外河水位但沒達(dá)到正常蓄水位時(shí)，利用補(bǔ)水泵站向水庫內(nèi)補(bǔ)水。

泵閘前的渠道為引水提供了一定的停留時(shí)間，引水中的大部分泥沙可在此沉淀，輔以表面綠化植物帶后，經(jīng)由泵閘的入庫河水透明度大大提高。

2.2.3 輸水泵站

輸水泵站的主要功能是從水庫提取原水，通過10km原水管道輸送至肖山水廠。肖山水廠位于工程正北偏西，因此輸水泵站應(yīng)布置在水庫北側(cè)。由于水庫背靠綺山，管線需要繞開山體，輸水泵站只能布置在西北或東北側(cè)。從水庫到水廠需要穿越部分市區(qū)，征地拆遷難度大，管線沿白屈港河道布置，白屈港位于水庫東側(cè)，因此輸水泵站選址位于水庫東北側(cè)。

輸水泵站布置在東北側(cè)庫區(qū)岸邊，直接從庫區(qū)取水，縮短了取、出水建筑物長度，取水方便，出水管減少了不不必要的轉(zhuǎn)彎，且該處地質(zhì)條件較好，節(jié)約了投資。

2.2.4 排水涵閘

排水涵閘的作用是經(jīng)常性換水時(shí)作為排水通道使用，同時(shí)，在汛期排泄洪水使用。水庫排水涵閘位于水庫西北側(cè)，通過自流向應(yīng)天河排水，節(jié)省了能源。

2.3 水泵配置

2.3.1 取水泵站

取水泵站單泵流量2.5m3/s，揚(yáng)程范圍1.7～3.55m，采用立式軸流泵。

立式軸流泵是國內(nèi)外廣泛使用的泵型，有成熟的設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行、管理經(jīng)驗(yàn)。其電機(jī)安裝在地面上，運(yùn)行維護(hù)方便，安全可靠。水泵和電機(jī)結(jié)構(gòu)常規(guī)，可以在泵房內(nèi)拆分、檢修、更換部件，一般不需要到制造廠檢修維護(hù)。

2.3.2 輸水泵站

輸水泵站單泵流量1.67m3/s，揚(yáng)程范圍27.02～38.52 m，采用立式抽芯混流泵。

混流泵采用立式布置，由于其轉(zhuǎn)速較離心泵低，泵軸粗，且泵軸設(shè)套筒布置在出水的泵管內(nèi)，套筒內(nèi)有保護(hù)泵軸的中間軸承，運(yùn)行穩(wěn)定性較好?；炝鞅昧⑹桨惭b，采用抽芯結(jié)構(gòu)，不需要拆除泵殼就可方便葉輪和泵軸的抽取、更換；電動機(jī)等設(shè)備布置在地面層，可避免電機(jī)的水淹事故，且方便日常對電動機(jī)的巡視。

2.4 景觀設(shè)計(jì)

結(jié)合徐霞客對江陰為“南龍正脈”的定位，突出基地山水環(huán)境特色——即以北側(cè)綺山為主山、西南小山包為案山，環(huán)抱一汪湖水的優(yōu)質(zhì)風(fēng)水格局。充分利用采石場山體肌理、場地特征，提煉當(dāng)?shù)厣矫}、水脈、文脈，融合山水文化、海江文化、采石后工業(yè)文化、生態(tài)水科技等科技文化特色，將曾經(jīng)的江南優(yōu)美山水環(huán)境，通過現(xiàn)代景觀手法提煉、重構(gòu)、再現(xiàn)。

2.4.1 庫區(qū)南側(cè)——水生態(tài)展示區(qū)

該區(qū)域由應(yīng)天河引水，以“南龍正脈”為構(gòu)思源泉，在入口解說廣場象征“龍目”、在植物凈化池部分象征“龍鱗”、進(jìn)水口廣場象征“龍尾”，整體水生態(tài)凈化系統(tǒng)結(jié)合堤頂?shù)缆非€布置，形成龍騰之勢。

2.4.2 庫區(qū)西側(cè)——跌瀑山水漫步區(qū)

該區(qū)域以西南角小山包造景為重點(diǎn)，將廢棄采石山加以綠化整治，并將其巖石肌理改造為符合傳統(tǒng)國畫“皴法”的獨(dú)特景觀；并由引水口引一支流上山，在山頂布置蓄水池，以涓涓細(xì)流自山頂落入深潭，仿佛湖水由山泉而來，創(chuàng)造視覺、聽覺的雙重體驗(yàn)。往來游人可由山腳旁棧橋近觀瀑布山水，也可將小山瀑布作為遠(yuǎn)觀背景，提升湖區(qū)整體環(huán)境品質(zhì)，更增加了山水環(huán)境的詩情畫意。

2.4.3 庫區(qū)北側(cè)——管理休閑區(qū)

該區(qū)域以綺山為背景，為湖區(qū)東、南、西三側(cè)主干道觀景的遠(yuǎn)景。此區(qū)域環(huán)境相對幽靜，主要為管理人員所用，與外界環(huán)境應(yīng)加以適當(dāng)隔離。因此，利用北側(cè)原有地形較高，營造小地形與背景林帶相結(jié)合的景觀特色，將外部道路與管理區(qū)域分隔開來。

2.4.4 庫區(qū)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1）緩坡入水，與水面交接處采用水生植物的形式布置。

2）局部臨水區(qū)域，設(shè)置親水木棧道，連接陸地與水域，增加濱水空間人的參與性。景觀園路至市政道路，根據(jù)造景需要局部堆置起伏地形，盡可能做到土方就地平衡。

3）西南角依坡堆勢，形成疊瀑景觀。4）庫區(qū)不規(guī)則布置小浮島。

2.5 生態(tài)設(shè)計(jì)

綺山應(yīng)急備用水源地以水安全為前提，保障湖區(qū)優(yōu)良水質(zhì)，突出景觀效應(yīng)，水體的生態(tài)凈化系統(tǒng)構(gòu)建及水質(zhì)維持是工程建設(shè)的核心問題。水源地建成后的水域及周圍陸域?yàn)橐粋€(gè)統(tǒng)一的、有機(jī)的、完整的生態(tài)系統(tǒng)，庫區(qū)水體的生態(tài)凈化系統(tǒng)構(gòu)建及水質(zhì)維持必須根據(jù)生態(tài)完整性原理，通盤考慮區(qū)域整體生態(tài)現(xiàn)狀條件及規(guī)劃情況，根據(jù)陸域的規(guī)劃、引水河道的水文條件、庫區(qū)形態(tài)等條件進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建，使庫區(qū)及周邊湖濱帶成為一個(gè)完整的水生態(tài)系統(tǒng)，能夠具有較強(qiáng)的水質(zhì)凈化功能、自我更新及自我維持能力。生態(tài)設(shè)計(jì)特點(diǎn)主要由以下四部分。

2.5.1 預(yù)處理區(qū)

在庫區(qū)南側(cè)的應(yīng)天河上游（與白屈港交界處）新開引水渠道，將應(yīng)天河河水輸至取水泵閘后，利用水頭落差自流或利用泵站提升進(jìn)入庫區(qū)。

泵閘前的引水渠道為引水提供了一定的停留時(shí)間，引水中的大部分泥沙可在此沉淀，輔以表面綠化植物帶后，經(jīng)由泵閘的入庫河水透明度大大提高，并具有較強(qiáng)的景觀效果。

2.5.2 生態(tài)強(qiáng)化凈化區(qū)

生態(tài)強(qiáng)化凈化區(qū)是生態(tài)凈化工藝的主體和核心部分，包括A區(qū)、B區(qū)、活水渠道及C區(qū)四部分。

1）生態(tài)強(qiáng)化凈化A區(qū)設(shè)在庫區(qū)東南部的淺灘區(qū)，與庫區(qū)主體相溝通。此區(qū)域是庫區(qū)水質(zhì)凈化及維持的重要組成部分，在庫區(qū)不取水的情況下，通過活水河道將B區(qū)的部分水體引至A區(qū)，充分發(fā)揮A區(qū)的生態(tài)強(qiáng)化凈化作用，并可防止靜水狀態(tài)下，水體流動不暢可能導(dǎo)致的庫區(qū)水質(zhì)變差。

2）生態(tài)強(qiáng)化凈化B區(qū)為庫區(qū)西南側(cè)的取水口門區(qū)域及西北側(cè)的區(qū)域，是生態(tài)凈化系統(tǒng)和景觀建設(shè)的關(guān)鍵區(qū)域，考慮生態(tài)凈化效果的同時(shí)需兼顧景觀要求。作為庫區(qū)主湖區(qū)水質(zhì)凈化及維持的最重要的組成部分，通過水生系統(tǒng)的構(gòu)建及其他水質(zhì)強(qiáng)化凈化措施，對入庫來水進(jìn)行凈化，通過植物、動物的聯(lián)合作用，達(dá)到去除水體營養(yǎng)物質(zhì)的效果。在水生植被的配置上，選用具較強(qiáng)的生態(tài)凈化作用的物種，同時(shí)該區(qū)也是庫區(qū)水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建的重要組成部分。

3）活水渠道是生態(tài)強(qiáng)化凈化A區(qū)和B區(qū)間的連接通道。河道蜿蜒曲折，沿途設(shè)置跌水、小型透水壩、卵石溪流、水生植物種植塊等多種景觀，在美化環(huán)境的同時(shí)，可起到一定的充氧作用；透水壩、卵石等還可自然形成生物膜，起到一定的過濾效果。

4）生態(tài)強(qiáng)化凈化C區(qū)為庫區(qū)東側(cè)的出庫口門，設(shè)置水生植物與物理圍隔相結(jié)合的保護(hù)設(shè)施，可在一定程度上防止富營養(yǎng)化影響庫區(qū)出水水質(zhì)。

2.5.3 生態(tài)湖心區(qū)

水源地中心區(qū)域水較深，通過強(qiáng)制充氧等技術(shù)的應(yīng)用，可以充分發(fā)揮體量較大水體的凈化作用，并通過生物操縱技術(shù)，維持庫區(qū)中心穩(wěn)定的生物量，達(dá)到深度凈化水質(zhì)，防止富營養(yǎng)化的作用。

2.5.4 湖濱綠帶環(huán)庫綠帶是生態(tài)凈化系統(tǒng)的輔助區(qū)域，具有以下功能：1）對岸坡徑流帶來的污染物及懸浮物進(jìn)行吸附攔截，提高水體透明度，降低水體污染物濃度；

2）完善水生態(tài)系統(tǒng)的布局，有利生物多樣性發(fā)展。

3 結(jié)語

江陰綺山應(yīng)急備用水源地工程作為一個(gè)應(yīng)急備用工程，平面布置充分利用當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有地形條件，結(jié)合庫區(qū)周邊自然環(huán)境及水質(zhì)條件進(jìn)行取輸水建筑物選址，充分考慮建成后庫區(qū)與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性及對周邊環(huán)境的提升，從單一的水源建設(shè)轉(zhuǎn)變一個(gè)系統(tǒng)工程，突破了常規(guī)水利工程與景觀、生態(tài)專業(yè)脫節(jié)的弊病，將幾方面綜合在一起考慮，提升了水源地的質(zhì)量與品質(zhì)，摸索出現(xiàn)代水利工程建設(shè)的新思路，為今后的相關(guān)設(shè)計(jì)工作提供了有利的參考。

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