談環(huán)城水系工程設(shè)計要點

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摘要：以某縣城環(huán)城水系工程為例，闡述平原地區(qū)城市水系的布置原則、線路選擇、縱橫斷面設(shè)計、蓄水位分析及蓄引提水建筑物布置方式。

關(guān)鍵詞：環(huán)城水系；設(shè)計要點；布置原則

環(huán)城水系工程是以水為脈，構(gòu)建城市公共親水空間。環(huán)城水系的建設(shè)，可進一步提升城市外在形象、吸引投資，同時可拉動環(huán)城水系周邊土地升值空間、促進經(jīng)濟增長，更主要的是為當(dāng)?shù)厝罕娞峁┮粋€布局合理、景色優(yōu)美的水生態(tài)環(huán)境。現(xiàn)以某縣城的環(huán)城水系工程為例，闡述平原地區(qū)城市水系的布置原則、線路選擇、縱橫斷面設(shè)計、蓄水位分析及蓄、引、提水建筑物的布置方式。

1.總體布局原則

1.1立足現(xiàn)狀，緊密結(jié)合規(guī)劃

在充分分析現(xiàn)狀地形及建筑、道路、排水等基礎(chǔ)上，根據(jù)城市總體規(guī)劃中的城市空間規(guī)劃及發(fā)展軸線，結(jié)合綠帶規(guī)劃、交通規(guī)劃、排水規(guī)劃等布置環(huán)城水系。

1.2結(jié)合現(xiàn)有調(diào)蓄工程，一水多用

水系結(jié)合現(xiàn)有配套工程，在非灌溉期灌溉水蓄至水系內(nèi)作為生態(tài)景觀用水，并補充地下水，灌溉期可將其部分蓄水用作灌溉，達到一水多用目的。

1.3充分體現(xiàn)生態(tài)理念

用生態(tài)的理念因地制宜營造水系，融入園林理水手法，形成“雖為人工，宛若天成”的大尺度城市景觀，為城區(qū)居民營造優(yōu)美自然的生活環(huán)境。挖掘河道景觀功能，使工程與城市景觀規(guī)劃相協(xié)調(diào)，水系隨彎就勢，景觀上盡量采用生態(tài)造景模式，實現(xiàn)景觀與生態(tài)有機結(jié)合。

1.4發(fā)揮系統(tǒng)優(yōu)勢，優(yōu)化工程布局

充分利用現(xiàn)有工程體系，合理安排水系總體布局。以現(xiàn)有河道、灌排系統(tǒng)為依托，結(jié)合當(dāng)?shù)嘏涮渍{(diào)蓄工程及其他工程，與蓄、引、提工程結(jié)合，構(gòu)建多源互濟、河渠溝通、調(diào)配靈活的聯(lián)合運用水網(wǎng)體系。

2.水系線路選擇

某縣城環(huán)城水系工程，通過平地開挖河渠形成，水系總體原則是基本沿現(xiàn)狀城市外環(huán)路布設(shè)，根據(jù)功能定位及實際情況擬定兩個方案進行比選。方案1：水系完全沿環(huán)城路內(nèi)側(cè)布置。優(yōu)點：一是可充分發(fā)揮環(huán)城水系排澇功能，能使城區(qū)雨水就近排入河道，實現(xiàn)分散多通道排水，避免造成內(nèi)澇；當(dāng)發(fā)生大洪水時可通過泵站將區(qū)內(nèi)水通過水系排至環(huán)城路外側(cè)，減輕防洪河道的排水壓力。二是便于城市居民就近休閑活動。三是提升環(huán)城路內(nèi)側(cè)周邊土地升值的空間。缺點：一是涉及的市區(qū)內(nèi)道路與外環(huán)銜接的橋梁多。二是環(huán)路內(nèi)側(cè)房屋密集，部分土地已劃歸至各企業(yè)，征遷難度和費用較高。方案2：水系主要布置在外環(huán)路外側(cè)。優(yōu)點：一是跨水系橋梁數(shù)量減少。二是降低了拆遷工作難度。三是便于環(huán)路附近企業(yè)出廠路與環(huán)路的銜接。四是外環(huán)路以外的瀝水直接通過外環(huán)排入下游河道，減少上游來水對城區(qū)的排澇壓力。缺點：一是總體視覺效果差，利用率不高。二是水系基本布置在環(huán)路外側(cè)，將促進環(huán)路外側(cè)土地升值和發(fā)展，但總體而言，不如布置在內(nèi)側(cè)利用價值高。三是考慮到將來城區(qū)規(guī)劃發(fā)展方向，部分水系布置在了河道內(nèi)側(cè)，便于居民就近游玩；但大部分水系布置在環(huán)城路外側(cè)，居民游玩不便。四是雨水排水出路少，槽蓄量減少，延長了排水管網(wǎng)長度和匯水時間，不利于雨水及時排出。通過比較兩方案的優(yōu)缺點，征求當(dāng)?shù)卣庖?，確定方案2為水系線路比選的推薦方案。

3.工程設(shè)計要點

3.1縱斷設(shè)計

工程區(qū)地形大體南高北低，主要行洪河道由南向北流動。目前可利用水源中的中水在縣城東北角，其它水源來水也僅能通過城區(qū)北側(cè)的現(xiàn)狀灌溉渠道進入環(huán)城水系，即補水方向為由北向南，與現(xiàn)狀地形坡度反向，故設(shè)計河底按平坡考慮。

3.2橫斷設(shè)計

河道橫斷面布設(shè)時水面距離道路時遠時近，型式豐富，達到移步換景的良好的景觀效果。因項目無行洪要求，因此河道斷面大小僅需考慮景觀視覺效果、調(diào)蓄水量和工程投資規(guī)模，此次設(shè)計依據(jù)縣城發(fā)展規(guī)劃并結(jié)合現(xiàn)狀情況，河道橫斷宜寬則寬、宜窄則窄、宜明則明、宜暗則暗”的基本原則，條件不允許的地段，根據(jù)實際情況由當(dāng)?shù)卣_定寬度，條件成熟時按規(guī)劃實施，減少當(dāng)前投資，有利于水系貫通。河道典型斷面型式據(jù)水系寬度不同，擬定4種型式：水面寬度10～15m時采用生態(tài)擋墻型式（典型橫斷4）；15～20m左右時采用自然緩坡型式（典型橫斷2）；寬度為20～25m左右為階梯式斷面式（典型斷面1）；水面寬度大于25m時采用階梯式與景觀平臺結(jié)合型式（典型斷面3）。同時，根據(jù)實際情況，4種型式結(jié)合穿插使用。典型橫斷面圖見圖1。

3.3蓄水位分析

水系蓄水位的確定應(yīng)根據(jù)區(qū)域地形高程、排水條件、水源條件、景觀河觀賞視覺及親水要求等因素綜合確定。

3.3.1現(xiàn)狀地形因素根據(jù)實測地形資料，判斷整個環(huán)城水系中地面高程變化情況。

3.3.2排水管網(wǎng)因素水系主要功能之一是作為城區(qū)中水和雨水排水通道。為保證污水處理廠出水和城區(qū)雨水能自流排放，應(yīng)將污水處理廠出水高程和雨水管網(wǎng)管底高程作為控制條件的主要因素。設(shè)計蓄水位若高于污水處理廠排水管底高程，將影響污水處理廠出水的自由出流；若設(shè)計蓄水位高于雨水排水管底高程，汛期不降低水位將影響城區(qū)排水，引起內(nèi)澇。

3.3.3次生災(zāi)害因素根據(jù)《農(nóng)田排水工程技術(shù)規(guī)范》（SL/T4-2013），地下水礦化度小于2g/L的砂壤、輕壤土質(zhì)區(qū)域，對農(nóng)作物產(chǎn)生影響的地下水臨界水深為1.0～2.1m（蒸發(fā)強烈地區(qū)宜取較大值）。為了防止土壤鹽漬化，一般將地下水位控制在臨界深度以下。工程實施后可通過加強觀測，若局部發(fā)生土壤鹽堿化問題，可通過挖截流溝或打淺井的方式降低地下水位。

3.3.4觀賞視覺及親水要求因素景觀蓄水河道從視覺及親水要求上考慮，蓄水不宜高于地面，也不宜過低。對于水面距離現(xiàn)狀地面高差較大的情況，可增設(shè)親水平臺增加水系親水性。綜上所述，河底高程越低，在蓄水深度相同條件下相應(yīng)挖深越大，投資越多，同時受現(xiàn)狀行洪河道河底高程限制，若河底高程過低將影響水系換水。河底越高，蓄水水位一定條件下，蓄水深度越小。蓄水深度一定條件下，蓄水水位越接近地面，容易引起土壤次生鹽堿化。考慮到區(qū)域內(nèi)地表水源有限，除中水來水較為均勻外，其它來水均不連續(xù)。其中河道及水庫來水主要集中在汛期，灌溉水主要在冬四月。為保證蒸發(fā)、滲漏損失后河系蓄水能維持一定深度，滿足居民行船游玩等水上活動功能，蓄水水深確定為2.0m～3.0m工程設(shè)計蓄水位低于地面高程2m。

3.4建筑物布置與作用

利用閘、堰和橡膠壩，使輸水先入人工濕地，經(jīng)人工濕地氧化后，水質(zhì)改善，再進入環(huán)城水系。利用閘、涵洞和橡膠壩等建筑物，使整個環(huán)城水系形成閉合環(huán)狀系統(tǒng)。利用閘、堰、涵洞和橡膠壩等建筑物，形成城區(qū)內(nèi)部現(xiàn)有河渠小循環(huán)水系。水系除中水水源外，無其它經(jīng)常性補水水源。當(dāng)補水量小于損失量時，水系將無流動水流。為達到水流效果，需采用泵站提升措施。因環(huán)城水系規(guī)模較大，達到整體流動效果的運行費用較高，故考慮局部水流效果。采用泵站提升措施，利用溢流堰、泵站等建筑物，在城市重點區(qū)域形成循環(huán)流動水體。

4.結(jié)論

環(huán)城水系及其周邊濕地公園建成后，能夠有效緩解城市防洪排澇壓力、有序調(diào)蓄外來水，同時還能帶動沿河經(jīng)濟發(fā)展，體現(xiàn)城市文化脈絡(luò)，增加休閑健身場所，改善局部小氣候，具有多方面的綜合效益。

作者：曹麗娟 單位：河北省水利水電第二勘測設(shè)計研究院