六塘河水環(huán)境治理工程研究

李 卉，趙 燕，雷 寧，王 霄，茆福文

（淮安市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 淮安 223001）

0 引言

河水可為城市提供水源，改善城市生態(tài)環(huán)境。城市長(zhǎng)期發(fā)展過(guò)程中，對(duì)河道生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響[1～3]。近年來(lái)，國(guó)家經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，政府逐漸重視河道生態(tài)環(huán)境恢復(fù)工程建設(shè)，通過(guò)一定的工程措施，改善城市水環(huán)境較差的現(xiàn)象。常熟市、深圳市、揚(yáng)州市、南京市等[4～7]已經(jīng)采取相關(guān)措施對(duì)城市污染水體進(jìn)行治理，促進(jìn)了當(dāng)?shù)厮鷳B(tài)的恢復(fù)。結(jié)合江蘇省宿豫區(qū)六塘河水環(huán)境治理工程，對(duì)城市水系環(huán)境恢復(fù)恢復(fù)進(jìn)行研究。

六塘河，源出駱馬湖楊河灘，向東流經(jīng)宿遷市湖濱新區(qū)、宿豫區(qū)、泗陽(yáng)縣和淮安市淮陰區(qū)，注入淮沭河西偏泓，河道全長(zhǎng)76 km，六塘河流域總面積710.4 km2，流域范圍主要為中運(yùn)河和總六塘河之間區(qū)域，另外也涉及六塘河以南（左岸）少部分區(qū)域。

1 水土保持工程

部分支溝岸坡土質(zhì)為砂性土，遇降雨后沖刷嚴(yán)重，兩岸塌滑，水土流失嚴(yán)重。為滿足支溝水土保持和水生態(tài)需求，本次對(duì)12條支溝進(jìn)行生態(tài)護(hù)砌。常見(jiàn)的河道生態(tài)護(hù)岸型式有箱式聯(lián)鎖墻、階梯式擋墻、石籠擋墻、組合生態(tài)樁、木樁護(hù)岸、魚(yú)槽式擋墻、三維快速植生墊護(hù)坡等。

表1 常見(jiàn)河道護(hù)岸比選

根據(jù)河道位置、周邊建筑物等實(shí)際情況，結(jié)合不同型式護(hù)岸特點(diǎn)，結(jié)合表1常見(jiàn)河道護(hù)坡護(hù)岸的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，本次在經(jīng)一河、八農(nóng)溝、一支溝、曹高溝、順堤河、胡沖溝、同意一組排澇溝、二分支排澇溝、三分支排澇溝等8條重要支溝采用土石籠+三維快速植生墊組合式護(hù)坡，其余河道采用三維快速植生墊護(hù)坡。

2 蓄水工程設(shè)計(jì)

2.1 新建鋼壩

2.1.1 壩址選擇

本工程為新建工程，目的是抬高上游城區(qū)段河道水位，增加河道蓄水量，保證河道沿線工農(nóng)業(yè)用水及生態(tài)用水，同時(shí)對(duì)上游支流牡丹江河、世紀(jì)河、泰山河等城區(qū)支流匯入的水進(jìn)行攔截、凈化。根據(jù)城區(qū)段六塘河沿線的地形、地貌和河道特征，選擇在六塘河樁號(hào)12+900處新建鋼壩工程。該處距上游泰山河匯入口約900 m，運(yùn)行期間受支河水流影響較小。該處河道上下游順直、河勢(shì)穩(wěn)定，兩岸地形開(kāi)闊，上下游均有跨六塘河橋，便于施工場(chǎng)地布置和對(duì)外交通，附近無(wú)老百姓房屋，施工、征遷矛盾少。河道斷面為梯形斷面，河底寬50 m，河底高程為11.40 m，邊坡 1∶3。

2.1.2 建筑物選型

目前蓄水工程擋水建筑物常用的結(jié)構(gòu)型式有橡膠壩、鋼壩、氣盾壩和液壓壩等，每種壩型有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，由于橡膠壩易破損、使用壽命低，本次在比選方案中不再考慮。根據(jù)擋水高度、工程施工、管理運(yùn)行、工程投資、景觀要求等條件進(jìn)行全方位比選。具體比選結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 壩型比選

本工程推薦設(shè)計(jì)方案為鋼壩結(jié)構(gòu)，閘門采用臥式鋼閘門結(jié)構(gòu)型式，見(jiàn)圖1。

圖1 鋼壩實(shí)例

2.2 破損橡膠壩維修

六塘河上建設(shè)了4座橡膠壩，從上游至下游依次為周石莊橡膠壩、盧集橡膠壩、逸奇橡膠壩、苗沖橡膠壩。橡膠壩建設(shè)時(shí)間較長(zhǎng)，運(yùn)行多年，年久失修，目前均不能正常發(fā)揮功能。為保證荷塘泵站及來(lái)龍灌區(qū)內(nèi)提水泵站的設(shè)計(jì)水位，本次計(jì)劃對(duì)盧集橡膠壩、逸奇橡膠壩、苗沖橡膠壩等3座橡膠壩進(jìn)行維修改造，使其能發(fā)揮蓄水功能，保證六塘河沿線水位能夠滿足荷塘泵站及來(lái)龍灌區(qū)內(nèi)提水泵站的灌溉水位，提高當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)用水保證率。

3 點(diǎn)、面源污染防治工程設(shè)計(jì)

3.1 生態(tài)溝建設(shè)

本次在八農(nóng)溝、一支溝、曹高溝、順堤河、胡沖溝、同意一組排澇溝、二分支排澇溝、三分支排澇溝等8條重要支溝上建設(shè)生態(tài)攔截溝，在匯入口利用穿堤涵閘控制溝內(nèi)水位，使其保持一定水深，溝內(nèi)種植水生植物、濕生植物，既能攔截農(nóng)田徑流污染物，也能吸收徑流水、滲漏水中的氮磷養(yǎng)分，達(dá)到控制污染物向水體遷移和氮磷養(yǎng)分再利用的目的，見(jiàn)圖2。

圖2 生態(tài)溝實(shí)例

3.2 河濱緩沖帶工程設(shè)計(jì)

河濱緩沖帶主要布置在六塘河兩岸邊坡有平臺(tái)的河段，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查在六塘河下游27+700～36+500段有條件建設(shè)，總長(zhǎng)17.6 km。結(jié)合六塘河邊坡植物防護(hù)設(shè)計(jì)在邊坡平臺(tái)位置設(shè)置下凹式綠地，構(gòu)件河濱緩沖帶。下凹式綠地是指通過(guò)人工建造的土壤-植被系統(tǒng)，其原理是在一定長(zhǎng)寬比及地面坡度的洼地中，填充一定的填料（如土壤、礫石、碎石、砂等）形成填料床，在填料床表面種植具有處理性能好、成活率高、抗水性強(qiáng)的濕生植物，從而構(gòu)建一個(gè)獨(dú)特的動(dòng)植物生態(tài)系統(tǒng)。河濱緩沖帶通過(guò)過(guò)濾、沉淀、吸收有害物質(zhì)，能夠有效改善六塘河兩側(cè)匯入河道雨水的水質(zhì)。

具體做法：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)河道邊坡平臺(tái)寬度，設(shè)置3 m寬左右的下凹式綠地，深度0.6 m左右，底部和邊坡回填卵石、粗砂、種植土作為填料，在表面種植既耐水濕又耐一定干旱的植物，如,千屈菜、黃菖蒲、蒲葦、芒草等。再結(jié)合平臺(tái)上下邊坡無(wú)絮楊、狗牙根等植物形成植物防護(hù)帶，見(jiàn)圖3。

圖3 河濱緩沖帶示意圖

3.3 水生植物防護(hù)工程

為凈化六塘河主河道水質(zhì)，對(duì)六塘河西楚大道至柴塘河口之間河道水面以下實(shí)施水生植物防護(hù)5.88萬(wàn)m2，根據(jù)所處位置和不同水深分別種植挺水、浮葉、沉水植物。

具體做法：

（1）挺水植物布置在常水位線以上0.2 m至常水位線以下0.5 m水深范圍內(nèi)，重點(diǎn)布置在跨河橋梁兩側(cè)和建筑物附近300 m范圍內(nèi)，主要采用蘆葦、黃菖蒲、香蒲等水生植物單品不規(guī)則片植。

（2）浮葉植物布置在水深0.8 m附近，浮葉植物種植主要是為了豐富水生植物層次、提升景觀效果，重點(diǎn)點(diǎn)綴種植在跨河橋梁兩側(cè)50 m范圍內(nèi)，品種主要有睡蓮、芡實(shí)。

（3）沉水植物布置在水深1 m～2 m處，平均種植寬度2 m，其對(duì)于改善水質(zhì)效果最為明顯，本次工程設(shè)計(jì)采用全線分段栽植沉水植物，每段長(zhǎng)200 m，每?jī)啥伍g隔600 m，品種主要有穗花狐尾藻、黑藻、苦菜、篦齒眼子菜等。

3.4 水景觀設(shè)計(jì)

在馬河匯入口處打造1處生態(tài)型景觀節(jié)點(diǎn)，主要分布在現(xiàn)狀橋梁兩側(cè)各1 km范圍，總長(zhǎng)度2 km。其做法主要是通過(guò)在河道藍(lán)線范圍內(nèi)、主河槽的兩側(cè)增加坑塘，并與主河槽相連，擴(kuò)大水域面積，增加河流與植被的接觸面，減緩流速，對(duì)匯入六塘河的水進(jìn)行沉淀、過(guò)濾。通過(guò)河道生態(tài)改造可將水系構(gòu)建為具有一定豐度的生態(tài)多樣性和完善食物鏈（網(wǎng)）的水下森林系統(tǒng)，創(chuàng)建水系自凈能力，后期主要通過(guò)水生態(tài)系統(tǒng)自身的水體自凈能力維系水質(zhì)。

具體工程內(nèi)容：將現(xiàn)狀河坡往兩側(cè)擴(kuò)挖3 m左右，擴(kuò)大灘地面積，擴(kuò)挖后的灘地設(shè)置成相連接的坑塘，與主河槽相連。在坑塘四周點(diǎn)綴種植挺水植物，在主河槽邊坡適宜水深處種植沉水植物，并根據(jù)水生植物面積在坑塘在放養(yǎng)一定數(shù)量的蝦、河蚌、螺絲等底棲動(dòng)物。另外在兩側(cè)邊坡散置河灘石，河灘石采用3～5塊一組，每組10 m～20 m間距布置。

圖4 生態(tài)景觀布置

4 結(jié)論

六塘河在城市發(fā)展過(guò)程中河水生態(tài)環(huán)境受到擾動(dòng)，為了恢復(fù)河道水環(huán)境，采取了水土保持工程、蓄水工程、污染治理工程。通過(guò)方案比選采取土石籠、三維快速植生墊兩種護(hù)坡方案具有施工快捷、投資低、與環(huán)境協(xié)調(diào)性好等優(yōu)勢(shì)，選擇新建鋼壩作為攔蓄水工程，具有投資低、耐久性好、美觀等特點(diǎn)。同時(shí)結(jié)合一些生態(tài)、環(huán)境改善工程達(dá)到全方面、多方位改善城市水環(huán)境的目的。