寶教寺湖生態(tài)修復(fù)工程設(shè)計(jì)探究

【摘要】空港國(guó)際小鎮(zhèn)寶教寺湖生態(tài)修復(fù)工程位于合肥新橋科創(chuàng)示范區(qū)，項(xiàng)目踐行海綿城市低影響開發(fā)建設(shè)的理念，構(gòu)建一套分質(zhì)排水系統(tǒng)，在常規(guī)雨水排水系統(tǒng)基礎(chǔ)上，引入清潔雨水管道系統(tǒng)，收集海綿設(shè)施處理后的干凈雨水，對(duì)湖泊及支流提供生態(tài)基流。經(jīng)濟(jì)適用、可持續(xù)發(fā)展的理念，結(jié)合地塊開發(fā)，采用近遠(yuǎn)期結(jié)合的生態(tài)處理措施，永久+臨時(shí)措施結(jié)合，既保障當(dāng)前建成效果，又能保障未來(lái)開發(fā)的需要。多專業(yè)整合的理念，寶教寺生態(tài)修復(fù)工程是一個(gè)綜合性工程，涵蓋市政排水、防洪排澇、海綿城市建設(shè)、水處理、水利工程及景觀工程等多專業(yè)整合，實(shí)現(xiàn)寶教寺湖良好的水生態(tài)效果，為類似湖泊、水庫(kù)生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目提供借鑒和指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】海綿城市；生態(tài)修復(fù)；市政排水；清潔雨水系統(tǒng)

【中圖分類號(hào)】TU985" " " "【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A" " " "【文章編號(hào)】1673-6028（2024）01-0162-03

2015年起，全國(guó)各城市新區(qū)、各類園區(qū)、成片開發(fā)區(qū)全面落實(shí)海綿城市的建設(shè)要求。在此背景下，安徽省出臺(tái)《關(guān)于全面打造水清岸綠產(chǎn)業(yè)優(yōu)美麗長(zhǎng)江（安徽）經(jīng)濟(jì)帶的實(shí)施意見》及《關(guān)于全面加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)堅(jiān)決打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的實(shí)施意見》。為打造具有江淮丘陵高低特色的生態(tài)海綿小鎮(zhèn)，空港國(guó)際小鎮(zhèn)寶教寺湖生態(tài)修復(fù)工程建立多個(gè)數(shù)學(xué)模型，結(jié)合具體的實(shí)施項(xiàng)目和實(shí)際的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行了模型的細(xì)化和更新，并構(gòu)建多個(gè)方案進(jìn)行比選，設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化和確定建設(shè)方案。

1 項(xiàng)目概況

空港國(guó)際小鎮(zhèn)毗鄰新橋機(jī)場(chǎng)，是未來(lái)核心智慧型產(chǎn)業(yè)、物流產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)的組成部分，是臨空經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略高地和核心支點(diǎn)，承接長(zhǎng)三角產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移和經(jīng)濟(jì)輻射的要地。寶教寺湖自身集水區(qū)面積為6.2km2，水面面積為70hm2，集水區(qū)面積相對(duì)較小，也面臨著水資源平衡的問題。

為避免周邊地塊開發(fā)對(duì)湖體造成生態(tài)破壞和水質(zhì)污染，確保寶教寺湖良好的水生態(tài)環(huán)境和防洪排澇安全，圍繞寶教寺湖和支流的生態(tài)修復(fù)和水環(huán)境質(zhì)量提升開展寶教寺湖生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目[1]。

隨著城市的開發(fā)，水質(zhì)面臨污染的可能，水平衡可能無(wú)法維持，因此建立可持續(xù)的生態(tài)水系統(tǒng)極為必要，實(shí)現(xiàn)排水系統(tǒng)和水系系統(tǒng)的同步生態(tài)化。

本項(xiàng)目圍繞寶教寺湖生態(tài)修復(fù)及水質(zhì)保障需求，提出的在普通城市雨水和污水管網(wǎng)系統(tǒng)之外，新增一套清潔雨水管系統(tǒng)，將經(jīng)過分散海綿措施，比如植草溝等凈化后的清潔雨水，通過一個(gè)獨(dú)立的管網(wǎng)，送到水庫(kù)中，避免了與可能的雨水管網(wǎng)中的污染物重新混合，增加處理成本（見圖1）。

2 設(shè)計(jì)目標(biāo)和技術(shù)路線

2.1 水質(zhì)目標(biāo)

近期目標(biāo)水平年為2020年，遠(yuǎn)期目標(biāo)水平年為2030年。

王橋小河和寶教寺小型水庫(kù)水質(zhì)管理目標(biāo)近、遠(yuǎn)期均為Ⅲ類。由于寶教寺下游為引江濟(jì)淮水源保護(hù)區(qū)，本項(xiàng)目結(jié)合城市發(fā)展需求，確定水庫(kù)水質(zhì)為地表Ⅲ類水水質(zhì)目標(biāo)，寶教支流為地表Ⅳ類水水質(zhì)目標(biāo)。在相應(yīng)措施完全實(shí)施前，近期為地表Ⅳ類水水質(zhì)，遠(yuǎn)期Ⅲ類水水質(zhì)。寶教寺支流近遠(yuǎn)期按照Ⅳ類水的水質(zhì)要求來(lái)實(shí)現(xiàn)[2]。

雨水系統(tǒng)進(jìn)入湖泊的COD年污染量不超過每年200kg/hm2，進(jìn)入寶教支流不超過每年250kg/hm2。

2.2 排水標(biāo)準(zhǔn)

寶教寺湖按照洪水50年一遇設(shè)計(jì)，500年一遇進(jìn)行校核。

城區(qū)雨水排水系統(tǒng)3年一遇排水標(biāo)準(zhǔn)，城市開放式渠道和綠廊（超標(biāo)雨水排放系統(tǒng)）按照50年一遇設(shè)計(jì)（防澇標(biāo)準(zhǔn)）。清潔雨水管網(wǎng)主要收集海綿元素的入滲水，設(shè)計(jì)流量為海綿調(diào)蓄空間與土壤滲透系數(shù)，源頭海綿元素根據(jù)12mm調(diào)蓄空間控制。環(huán)湖截流干管按6mm/h截污強(qiáng)度控制確定管徑。寶教寺支流按照50年一遇設(shè)計(jì)洪水水位（排洪標(biāo)準(zhǔn)）。

2.3 海綿城市

根據(jù)合肥海綿城市導(dǎo)則，需要達(dá)到75%～85%年徑流總量控制率，對(duì)應(yīng)降雨量為23.5～35mm。

2.4 技術(shù)路線

由于生態(tài)水系統(tǒng)復(fù)雜，相互的作用需要通過數(shù)學(xué)模型來(lái)反映和預(yù)測(cè)，因此本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)過程中主要是通過多個(gè)數(shù)學(xué)模型及其耦合來(lái)支持方案研究和設(shè)計(jì)參數(shù)的確定。

其中主要有以下幾個(gè)模型：①HE排水管網(wǎng)水動(dòng)力模型；②KOSIM水文模型；③HEC-RAS河道水力模型；④TALSIM水文及水庫(kù)管理模型；⑤SIMPLE湖泊水質(zhì)模型；⑥地下水模型。

項(xiàng)目對(duì)已經(jīng)在空港國(guó)際小鎮(zhèn)的水系統(tǒng)綜合規(guī)劃中建立的多個(gè)數(shù)學(xué)模型，結(jié)合具體的實(shí)施項(xiàng)目和實(shí)際的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行了模型的細(xì)化和更新，并構(gòu)建多個(gè)方案，進(jìn)行比選、設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化和確定[3]。

3 建設(shè)內(nèi)容

項(xiàng)目研究范圍主要為新港大道以南，團(tuán)肥路以北、綠色廊道以東、分水嶺路以西合圍范圍及長(zhǎng)崗公園收水區(qū)域。建設(shè)區(qū)域主要包括3號(hào)綠色廊道，寶教寺湖岸公園及長(zhǎng)崗公園區(qū)域，約52hm2范圍內(nèi)（見圖2）。

主要建設(shè)內(nèi)容：

（1）通過創(chuàng)新引入分質(zhì)分流排水系統(tǒng)，在傳統(tǒng)排水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，引入清潔雨水系統(tǒng)和環(huán)湖雨水截流干管和凈化系統(tǒng)，通過海綿設(shè)施及清潔雨水管等措施，提供清潔雨水，實(shí)現(xiàn)雨水資源利用，一定程度緩解在江淮分水嶺區(qū)域水資源供需矛盾突出的問題，保障湖水水質(zhì)安全、保證水資源平衡。

（2）通過全域?qū)嵤┖＞d城市建設(shè)，構(gòu)建多級(jí)海綿體系，建立大中小三級(jí)海綿體系，包括道路和公園內(nèi)的小海綿系統(tǒng)，綠廊內(nèi)的半集中式中海綿系統(tǒng)，壩下集中式生態(tài)濾池的大海綿系統(tǒng)，通過強(qiáng)化下滲、凈化、滯蓄（延遲和限流排放），實(shí)現(xiàn)全域雨水綜合控制。

（3）通過構(gòu)建3號(hào)綠色生態(tài)廊道，承擔(dān)小雨、中雨、大暴雨不同工況下的排水功能，是周邊城市地塊的重要排水通道，也是城市超標(biāo)雨水的行泄通道，保障城市排水安全。

（4）通過對(duì)大壩硬質(zhì)岸線進(jìn)行生態(tài)修復(fù)改造；保護(hù)寶教寺湖現(xiàn)有淺水區(qū)，新增淺水區(qū)，種植水生植物，修復(fù)生態(tài)岸線；設(shè)置人工島和生態(tài)浮游島，為水生動(dòng)植物提供棲息地，設(shè)置豐富的岸線形式，提高水體自凈能力，實(shí)現(xiàn)寶教寺湖良好的水生態(tài)。

（5）通過對(duì)長(zhǎng)崗公園（寶教支流）1.8km河道內(nèi)的11個(gè)主要排口進(jìn)行截流改造，采用生態(tài)濾池進(jìn)行分流和凈化，消減由于錯(cuò)接混接問題給河道帶來(lái)的面源污染。

4 項(xiàng)目創(chuàng)新性設(shè)計(jì)

（1）構(gòu)建清潔雨水系統(tǒng)：將寶教寺湖的水安全、水環(huán)境作為重中之重，創(chuàng)新引入分質(zhì)分流排水系統(tǒng)，在傳統(tǒng)排水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，引入清潔雨水系統(tǒng)和環(huán)湖雨水截流干管和凈化系統(tǒng)，保障水質(zhì)安全、保證水資源平衡。

（2）全域?qū)嵤┖＞d城市建設(shè)：構(gòu)建多級(jí)海綿體系，實(shí)施范圍內(nèi)嚴(yán)格按“海綿城市”理念建設(shè)，建立大中小三級(jí)海綿體系，包括道路和公園內(nèi)的小海綿系統(tǒng)，綠廊內(nèi)的半集中式的中海綿系統(tǒng)，以及壩下集中式生態(tài)濾池的大海綿系統(tǒng)，通過強(qiáng)化下滲、凈化、滯蓄（延遲和限流排放），實(shí)現(xiàn)全域的雨水綜合控制。

（3）完善的綜合防澇體系：充分利用綠色生態(tài)廊道作為超標(biāo)雨水排放通道，同時(shí)作為周邊住戶的休閑健身公園，多專業(yè)融合，既保障區(qū)域水安全，又體現(xiàn)優(yōu)美的生態(tài)景觀。

（4）多數(shù)學(xué)模型構(gòu)建和耦合分析：通過HE排水管網(wǎng)水動(dòng)力模型、KOSIM水文模型、HECRAS河道水力模型、TALSIM水文及水庫(kù)管理模型、SIMPLE湖泊水質(zhì)模型、WMS水文模型、FEFLOW地下水模型完成相關(guān)計(jì)算，并進(jìn)行耦合分析，為各專項(xiàng)規(guī)劃提供支撐。

5 工程目標(biāo)可達(dá)性分析

為了避免未來(lái)開發(fā)建設(shè)產(chǎn)生污染以及水生態(tài)環(huán)境的破壞，提升空港國(guó)際小鎮(zhèn)城市水環(huán)境品質(zhì)，采取了以下措施：新增一套清潔雨水管系統(tǒng)，將經(jīng)過分散海綿措施凈化后的干凈雨水不再混入雨水管網(wǎng)。沿湖敷設(shè)d1200的環(huán)湖雨水截流干管，以6mm/h的截流強(qiáng)度截流海綿城市溢流水及30%未經(jīng)過海綿處理的雨水，進(jìn)入壩下進(jìn)行生態(tài)處理。超過環(huán)湖截流干管傳輸能力的雨水通過沿湖設(shè)置的溢流堰溢流至分散式生態(tài)濾池進(jìn)行處理。通過以上海綿設(shè)施，一方面提升了入湖水水質(zhì)，另一方面延緩徑流入湖時(shí)間。項(xiàng)目實(shí)施后，近期寶教寺湖水質(zhì)可達(dá)到地表Ⅳ類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，遠(yuǎn)期區(qū)域整體實(shí)施海綿城市建設(shè)后，可達(dá)到地表Ⅲ類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（P除外），通過模型論證，需要在清潔雨水管末端增設(shè)除磷設(shè)施，通過化學(xué)沉淀除磷方法進(jìn)一步去除入湖水中磷的濃度，才能確保穩(wěn)定達(dá)到地表Ⅲ類水水質(zhì)要求[4]。

通過3號(hào)綠廊建設(shè)，將其作為周邊集水區(qū)地表超標(biāo)雨水的排放通道，確保防澇安全，同時(shí)通過建設(shè)6100m3的調(diào)蓄空間，確保了集水區(qū)范圍20mm降水量的海綿調(diào)蓄空間。同時(shí)結(jié)合景觀塑造，打造了豐富的休閑生態(tài)景觀。即生態(tài)廊道成為集蓄留、凈化、補(bǔ)充地下水、延緩排水、生態(tài)提升、景觀提升、地表超標(biāo)雨水排放通道為一體的多功能生態(tài)空間。

通過對(duì)大壩進(jìn)行生態(tài)化改造，提升了大壩迎水面及背水面的生態(tài)環(huán)境，在壩體增設(shè)連續(xù)防滲墻，確保了大壩生態(tài)化改造后的安全和穩(wěn)定性。

通過豐富的景觀塑造，把綠廊和環(huán)湖駁岸休閑空間游路貫通，為周邊居民提供親水空間。

通過長(zhǎng)崗公園沿河11個(gè)排口的生態(tài)化治理，將初期雨水、混接污水進(jìn)行截流分流及預(yù)處理，最終進(jìn)行生態(tài)濾池凈化，為河道補(bǔ)充清潔水。對(duì)河道進(jìn)行了生態(tài)化改造，塑造深潭淺灘，同時(shí)對(duì)攔水壩進(jìn)行生態(tài)聯(lián)通，提升了河道及公園水生態(tài)環(huán)境。

6 建設(shè)意義

通過項(xiàng)目實(shí)施，避免地塊開發(fā)對(duì)湖體造成生態(tài)破壞和水質(zhì)污染，確保良好的水生態(tài)環(huán)境和防洪排澇安全，貫徹執(zhí)行海綿城市低影響開發(fā)建設(shè)的理念和經(jīng)濟(jì)適用、生態(tài)可持續(xù)發(fā)展理念。具體體現(xiàn)在以下幾方面。

（1）經(jīng)濟(jì)效益：優(yōu)化后全新的清潔雨水管網(wǎng)系統(tǒng)，將凈化干凈的雨水進(jìn)行收集、利用，減少額外補(bǔ)水的需求；同時(shí)減小調(diào)蓄設(shè)施規(guī)模和市政雨水管網(wǎng)管徑，節(jié)約工程造價(jià)。較傳統(tǒng)排水截流和調(diào)蓄設(shè)施后期維護(hù)復(fù)雜且成本高，近自然的生態(tài)濾池等綠色海綿設(shè)施的人工維護(hù)較少，節(jié)約運(yùn)維費(fèi)用。

（2）生態(tài)效益：較傳統(tǒng)快排模式的徑流峰值大、防洪風(fēng)險(xiǎn)較大相比，本規(guī)劃顯著增強(qiáng)調(diào)蓄和緩排，徑流與開發(fā)前的近自然狀態(tài)基本一致。通過清潔雨水補(bǔ)水，減少缺水時(shí)間，消減徑流峰值，提升入湖水質(zhì)，多功能綠色生態(tài)廊道提供了水生動(dòng)植物棲息空間和生物多樣性，增強(qiáng)水體自凈能力，構(gòu)建穩(wěn)定的水生態(tài)系統(tǒng)，城市熱島效應(yīng)消減，人居環(huán)境顯著提升。

（3）社會(huì)效益：可持續(xù)性發(fā)展的城市公共空間與水系、綠色生態(tài)廊道將水處理功能與親水休閑娛樂、運(yùn)動(dòng)功能融合，利用本地資源創(chuàng)造獨(dú)特的生態(tài)水景觀，提升新建城區(qū)居民生活品質(zhì)。實(shí)現(xiàn)“生態(tài)融城，與水共生”的美好愿景。

（4）示范效應(yīng)：作為空港國(guó)際小鎮(zhèn)12.5km2的第一個(gè)示范工程，為實(shí)現(xiàn)水生態(tài)系統(tǒng)規(guī)劃落地及實(shí)現(xiàn)全域海綿城市建設(shè)，構(gòu)建全新的水生態(tài)系統(tǒng)重要節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)新的開發(fā)建設(shè)模式，對(duì)城市高標(biāo)準(zhǔn)海綿城市建設(shè)和管理將起到控制、示范指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1] GB50014―2021，室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].住房和城

鄉(xiāng)建設(shè)部，2021.

[2] 合肥市海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃（2016 ―2030年）[S].合

肥市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院、深圳市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究

院，2017.

[3] 合肥空港國(guó)際小鎮(zhèn)水生態(tài)系統(tǒng)綜合規(guī)劃（2019―2030）

[S].合肥市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院、安徽省建筑設(shè)計(jì)研究

總院股份有限公司、德國(guó)漢諾威水有限公司，2020.

[4] 公超，何碧瑩.城市雙修背景下開封古城水系濱水景

觀更新改造策略——以開封包公湖、龍亭湖、鐵塔

湖為例[J].工程前沿，2022（14）：40 - 42.

[作者簡(jiǎn)介]周玉生（1986—），男，安徽合肥人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：市政給排水、海綿城市。