壽陽縣城水環(huán)境綜合治理方案淺析

（南京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司 江蘇南京210022）

1 項(xiàng)目概況

1.1 水系概況及規(guī)劃背景

壽陽縣屬山西晉中，因處壽水之陽而得名，壽水即為白馬河。壽陽城枕山襟水，白馬、石門、東梁諸水環(huán)抱，曹河縱貫。新一輪壽陽縣城總體規(guī)劃提出“北拓南控、東西完善、中部提升”的城市發(fā)展方向。新的城市格局中，白馬河作為城市母親河西南繞郭，石門、東梁為東西兩襟，曹河為新城中心，大水系格局成為城市發(fā)展的基礎(chǔ)框架（圖1）。

1.2 存在問題

壽陽現(xiàn)狀水資源不足，降雨時空分布極為不均，暴雨源短流急，枯水期少水?dāng)嗔鳌，F(xiàn)狀河道護(hù)坡多為硬質(zhì)化，部分暗涵化，部分僅為裸土溝槽。

由于城市雨污水管網(wǎng)、場站建設(shè)尚不健全，仍有部分合流污水入河，河道水質(zhì)不佳，進(jìn)一步惡化了人水關(guān)系：荒灘、高墻的軟硬隔離成為濱水空間常態(tài)，部分河段已淪為周邊居民的垃圾傾倒場。河流除行洪排澇外的其它功能基本喪失。

圖1 壽陽縣城水系示意圖

2 設(shè)計(jì)思路

在水安全的基礎(chǔ)上，從水量、水質(zhì)、水生態(tài)三方面的綜合分析入手，體系化研究河流治理的對策與效益。把河流看作潛在的城市開放空間，它有潛力整合城市中異質(zhì)社區(qū)和生態(tài)環(huán)境，并最終走向城市化。在這里，灰色和綠色基礎(chǔ)設(shè)施交織在一起，形成一種新的共生平衡，并且經(jīng)過時間的洗禮，河流可以改變城市[1]。

3 設(shè)計(jì)方案

3.1 水安全

設(shè)計(jì)洪水計(jì)算：采用已批復(fù)《壽陽縣石門河（中曲村-下曲橋）治理工程》、《壽陽縣城市排水（雨水）防澇綜合規(guī)劃》相關(guān)成果（表1）。

表1 白馬河流域設(shè)計(jì)洪水成果表

設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算：1）河道糙率取經(jīng)驗(yàn)值0.032。2）河道沿程流量按斷面匯流面積對應(yīng)洪峰流量進(jìn)行分配。3）白馬河為山丘區(qū)河道，工程河段位于河道中上游，屬壽陽城區(qū)段，工程河段總長3.78 km。白馬河工程河段下游邊界無相關(guān)水位規(guī)劃成果，水位主要受上游來水影響，而受下邊界水位影響較小，因此通過曼寧公式確定下邊界水位，采用天然河道水面線計(jì)算方法推求得到白馬河工程河段沿程水位及流速。

設(shè)計(jì)洪水位計(jì)算：采用HEC-RAS 軟件搭建工程河段一維恒定非均勻流數(shù)學(xué)模型，推算工程河段斷面的洪水水面線。

根據(jù)計(jì)算，堤頂高程按照設(shè)計(jì)洪水位+1.2 m（安全超高）考慮。1）白馬河：工程段50年一遇設(shè)計(jì)洪水位為1 046.33～1 032.41 m，其中已建段4#橡膠壩-浮堆橋段兩岸堤頂高程不達(dá)標(biāo)。2）石門河：工程段50年一遇設(shè)計(jì)洪水位為1 051.78～1 038.32 m，其中中曲村-下曲橋部分段落兩岸堤頂高程不達(dá)標(biāo)。3）曹河：工程段50年一遇設(shè)計(jì)洪水位為1 068.64～1 038.32 m，其中G307 橋-暗涵段兩岸堤頂高程不達(dá)標(biāo)。4）東梁河：工程段50年一遇設(shè)計(jì)洪水位為1 051.39～1 032.41 m，其中賓陽路圍墻-鐵路涵洞段兩岸堤頂高程不達(dá)標(biāo)。詳見圖2所示。

圖2 壽陽縣城各河道防洪不達(dá)標(biāo)段示意圖

3.2 水量

經(jīng)計(jì)算，按照白馬河、石門河、東梁河、曹河50年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)洪峰流量分別為1 512、458、125.7、67.5 m3/s。分析表明，曹河、東梁河可采用大斷面行洪、淺流蓄水的斷面形式，石門河、白馬河下游段寬闊河灘有充分利用空間。

為有效調(diào)節(jié)降雨不均，進(jìn)一步削峰滯洪，對多個河流交匯處進(jìn)行水面拓挖，結(jié)合分級設(shè)壩攔蓄豐水期徑流，白馬河、石門河、東梁河、曹河分別新增水面積1.3、12.7、20.2、5.2 萬m2。

經(jīng)分析，考慮蒸發(fā)滲漏等因素，白馬河、石門河、東梁河、曹河生態(tài)需水量分別為0.43、0.12、0.04、0.02 m3/s。石門河、東梁河、曹河需分別從白馬河調(diào)水至上游形成活水循環(huán)，引水路線可結(jié)合規(guī)劃中水管網(wǎng)延伸敷設(shè)。計(jì)算白馬河日均總損失水量約1 萬m3，枯水期日徑流量為3.13 萬m3，可滿足工程位置段白馬河生態(tài)需水，河道基本不斷流。

規(guī)劃一、二中水廠供水用于城市澆灑用水和工業(yè)冷卻水，蔡莊水庫為平頭工業(yè)園區(qū)供水；石門、鄭家莊水庫由于防洪標(biāo)準(zhǔn)不足、淤積、滲漏等問題已無法發(fā)揮綜合效益，均難以作為補(bǔ)水水源考慮。如能開展石門、鄭家莊水庫清淤整治，可釋放庫容約220 萬m2，進(jìn)一步增強(qiáng)對下游河道的補(bǔ)水效益和保障。

森林作為天然水庫在涵蓄降雨、保持水土、調(diào)節(jié)河水流量等方面有著良好效益[2]。在縣城上游匯水區(qū)開展水源涵養(yǎng)林建設(shè)，按照新增總量535 hm2計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)總蓄水量26.8 萬t，年固土量1.6 萬t。

3.3 水質(zhì)

2019年3月14日縣環(huán)境監(jiān)測站水質(zhì)采樣數(shù)據(jù)表明，城區(qū)段石門河水質(zhì)V 類；白馬河劣V 類，氨氮超標(biāo)；東梁河、曹河部分河段重度黑臭，氨氮和COD 超標(biāo)嚴(yán)重?，F(xiàn)場調(diào)查城區(qū)多個排口旱天出流，影響河道水質(zhì)。正在開展的污水治理行動完成后，理論上可以實(shí)現(xiàn)污水不下河，但仍建議開展已建截污系統(tǒng)回頭看，徹底解決污水下河問題。加快推進(jìn)雨污分流和雨水調(diào)蓄建設(shè)，減小污水處理廠站負(fù)荷，充分利用雨水資源。

3.4 河道岸坡生態(tài)化改造

在控源截污的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步采用河道平斷面形態(tài)優(yōu)化、岸坡生態(tài)化改造、動植物群落培育以及礫間接觸氧化、海綿城市技術(shù)等方法，優(yōu)化水質(zhì)，優(yōu)美河岸，全面改善河流生境。

石門河下游段、白馬河下游段、東梁河下游段利用河灘地將河道部分修復(fù)成蜿蜒性面貌，構(gòu)建深槽淺灘，形成多種水力條件，為河流生態(tài)的生物多樣性提供條件，創(chuàng)造適宜的生物棲息環(huán)境，增強(qiáng)河道水體的自凈能力（圖3）。駁岸形式采用鋼筋石籠或柳編石籠結(jié)合草坡，兼顧行洪防沖的同時，滿足生態(tài)要求。河床底部采用苦草、輪葉黑藻等沉水植物形成水下森林。

圖3 河灘改造典型斷面

東梁河上游段洪水位以下斷面采用河灘石防護(hù)結(jié)合環(huán)保草毯的形式，兼顧淺溪清流效果、礫間接觸氧化功效及行洪防沖功能（圖4）。城市段因用地條件限制，對洪水位以上硬質(zhì)化護(hù)坡進(jìn)行軟化覆綠。多級蓄水壩自然式布置，與當(dāng)?shù)貞?yīng)用較為普遍的地下潛截流壩合建，發(fā)揮蓄水、節(jié)水、凈水的綜合效益。

圖4 東梁河改造典型斷面

3.5 濱水環(huán)境提升

濱水環(huán)境提升的設(shè)計(jì)思路為開放（Open）、生活（Living）、生態(tài)（Ecologic），總結(jié)為項(xiàng)目愿景“OLE，為城市喝彩！”

根據(jù)總規(guī)中綠地規(guī)劃、水系規(guī)劃要求，加快建設(shè)石門河濱河公園，自西環(huán)路以下，重點(diǎn)打造麻花溝匯流節(jié)點(diǎn)，拓挖水面，滯洪蓄水，建設(shè)濱河城市廣場和多樣水岸體驗(yàn)空間（圖5）。

圖5 麻花溝匯流點(diǎn)鳥瞰圖

下曲橋下游以多級石籠平臺和淺灘濕地勾勒岸線，凌空彩橋作為西大門地標(biāo)亮點(diǎn)不僅豐富了濱河體驗(yàn)，同時可成為“冷壽陽”冰封期的一抹亮色（圖6）。

進(jìn)一步東西向延伸白馬河濱河公園。壽水街橋以南重點(diǎn)打造三河匯流節(jié)點(diǎn)連接石門河濱河公園，結(jié)合現(xiàn)狀條件和水文分析，加強(qiáng)河流的蓄洪能力，減緩流速以恢復(fù)植被；在河流交匯處進(jìn)行區(qū)域尺度的雨水處理；建設(shè)濕地公園，加強(qiáng)沿途的公共設(shè)施開放性，為市民提供棲息地[3]。新建跨河人行橋和子堤通道貫通三河六岸，串聯(lián)隔河相對的兩片特色蓮池。鋪裝和景觀構(gòu)件均選用鮮亮、耐久的新型材料，改善秋冬蕭瑟景象（圖7）。

圖6 石門河鳥瞰圖

圖7 三河匯流鳥瞰圖

白馬河、石門河濱河公園的連片，將整體提升城市西、南外環(huán)區(qū)域品質(zhì)，塑造壽陽現(xiàn)代化城市建設(shè)的特色和亮點(diǎn)。

太舊高速以南完善白馬河下游河道，與東梁河綠廊連接。充分利用河灘地，形成深槽淺灘結(jié)合，生態(tài)宜人的生態(tài)河段。東梁河下游整合河灘、林地、天然水塘建設(shè)濕地灘林，涵養(yǎng)水源、進(jìn)一步削減入白馬河污染量，并與白馬河下游共同成為城南綠肺，老城與城南工業(yè)園之間的生態(tài)廊道。

曹河上游結(jié)合規(guī)劃用地條件打開河岸，結(jié)合分級蓄水打造淺池清流、綠草花溪，形成新城中心參與互動、休閑游樂的濱河開放空間。重點(diǎn)打造壽陽文化公園，俯視主城，形成城市縱向主軸的制高點(diǎn)。307 國道旁林地打開水岸，構(gòu)建小型濕地涵養(yǎng)林，成為新城發(fā)展的生態(tài)引導(dǎo)。307 下游以深渠形式穿行于老城，充分利用河槽內(nèi)空間改造為公共濱河活動區(qū)域，解決老城用地受限，開放空間不足的問題。夏季短期暴雨時需加強(qiáng)預(yù)警管理。

4 結(jié)語

在城鎮(zhèn)化建設(shè)的推進(jìn)過程中，城市河道空間作為潛在的公共開放空間應(yīng)得到更高的關(guān)注。以壽陽為例，城因水而名，亦應(yīng)水而興。隨著壽陽縣啟動石門河整治作為先導(dǎo)工程，該區(qū)域?qū)⒊蔀榭h城北大門的城市名片。