水系连通

2024-06-14

水系连通（精选四篇）

水系连通篇1

1 研究区概况

泗洪县位于江苏省西部, 淮河中游, 洪泽湖西岸。西与安徽泗县、五河县接壤, 南与安徽明光市、江苏盱眙县为邻, 东与泗阳县、淮安市淮阴区、洪泽县隔湖相望。全县总面积2 731.4 km2, 其中水面面积1 004 km2, 陆地面积1 727.4 km2。泗洪县境内河流从南到北构成了行洪河道和内涝河道相间排列的格局。

泗洪县城区水系包括东风大沟、华沟、早陈河、拦岗河、濉河、老濉河、团结河和老汴河, 见图1。泗洪县城区内的河流普遍缺乏连通, 尤其是城区北片的早陈河、东风大沟、拦岗河等河道, 河底高程较高、水量较少, 水流的连通性差, 在枯水季节容易形成断头河;再加上大量的工业、生活污水直接排入河流, 河道水质不断恶化, 水环境问题日益严重。这些河道亟须进行科学合理的水系连通, 以改善水体流动性, 缓解水环境恶化的状况。

2 水系连通设想

我国河湖水系连通的实践日渐增多, 但理论研究还处于起步阶段。河湖水系连通系统需要满足安全性、经济性、合理性、可行性、稳定性等多方面的要求, 因此, 河湖水系连通规划必须在以人为本、统筹兼顾、保护优先、科学治水的原则下, 以经济社会发展、水资源可持续利用、提高生态文明水平、应对气候变化、提高水安全保障程度对河湖水系连通的新要求为导向, 结合河湖水系连通现状亟需解决的问题展开[3]。

鉴于泗洪县城区水系连通性较差的现状, 在确保防洪安全的基础上, 根据地形条件, 结合水源补充注入点的布设, 在城区北部规划了小连通和大连通两套连通方案, 见图1。规划新开的连通水道主要通过现存断头支沟的疏浚、拓宽、延伸等工程措施实现, 具备较高的可行性及可操作性;同时结合城市发展需求, 对东风大沟、华沟、早陈河、拦岗河等河道实行一定规模的疏浚拓宽, 以满足河道过水需求;在河道水量严重不足时, 还可以引过境水或洪泽湖水进入城区水系。

3 基础资料及处理

本文采用泗洪站1962-1987年和1991-2005年共42年的实测降雨资料, 通过年降雨量排频, 选取1976年作为95%枯水年的典型年。

3.1 产汇流计算[4]

先根据下垫面情况的不同, 将产汇流区域划分为城内城外两部分。城内和城外产流计算分别采用降雨径流相关法和损失参数法, 城内和城外的汇流计算分别采用瞬时单位线法和推理公式法。

利用1976年实测的逐时降雨量进行产汇流计算, 得到1976年全年逐时的径流量数据, 作为MIKE11水动力模型计算的流量边界。

3.2 MIKE11模型建立

MIKE11是丹麦水力研究所 (Danish Hydraulic Istitute, 简称DHI) 开发的一系列水动力学软件之一, 是一个一维水力学模型, 用于简单和复杂河流系统模拟分析、设计、管理和调度[5]。MIKE11功能较为齐全, 包括水动力学模型 (HD Model) 、对流扩散及黏性输沙模型、非黏性沙传导模型、NAM降雨径流模型、单位线模型、洪水实时预报模型 (FF) 、地理信息系统等模型[6]。本次模型计算选用其中的水动力模块 (HD模块) 和水质模块 (AD模块) 。

MIKE11水动力模块 (HD模块) 建模需要河网形状、水工建筑物和水文测站的位置、河床断面、滩区地形资料、模型边界水文测量数据、实测水文数据、水工建筑物的设计参数及调度运行规则等。模型的计算首先需要以下数据文件:河网文件 (.nwk11) 、断面文件 (.xns11) 、边界文件 (.bnd11) 、模型参数文件 (.hd11) 和时间序列文件 (.dfs0) 。

水质模块 (AD模块) 用于模拟物质在水体中的对流和扩散过程, 可以设定一个恒定的衰减常数, 把MIKE11 AD作为简单的水质模型使用。MIKE11水质模块是在MIKE11水动力模块的基础上建立的, 在进行MIKE11 AD计算前, 只需要使用参数文件编辑器定义AD参数, 使用边界文件编辑器定义AD边界即可。

数据文件建立完成后进行模型调试, 调试成功后进行模型模拟即可得到河道中流量、水位、水质的模拟结果。

4 结果分析

4.1 水系连通对水资源的调节作用

水系连通方案实施前, 濉河以北不存在东西向的连通河道, 或者河道连通能力较弱, 片区水体不能实现有序流动, 再加上东风大沟、早陈河, 拦岗河等河道河底高程较高, 水量较少, 长期处于缺水的状况。

连通方案实施后, 经过开挖、疏浚等工程措施, 城区水系加强了东西方向的水力连通, 形成了“四纵三横”的水系格局格局, 能大大提高城区水系的水体流动性, 顺利实现大、小连通的水系循环格局, 再加上适当的引水措施, 能改善城区北部水系的缺水现状, 满足区域水资源需求。

经过模拟计算, 在95%特枯年份, 未连通情况下, 河道年平均水位为13.34 m;实施小连通方案后, 河道年平均水位13.16 m;实施大连通方案后, 河道年平均水位13.04 m。片区河底高程为9~10 m, 实施连通方案后, 即使在特枯年份, 整个河网水系的水深仍能达到3~4 m。由于实施连通方案后, 片区水面率加大, 而且河道都实施了一定程度的拓宽疏浚, 因此水位有一定程度下降, 但是仍能满足连通的水量需求。

4.2 截污对水质的影响

根据泗洪县河流水质监测资料, 选取氨氮作为评价泗洪县水体水质状况的主要标准。

泗洪县城区内的河流由于工业污水和生活用水直接排入河道, 水质很差。通过国外典型的水质改善型水系连通案例研究, 认为有效控制水体污染物排放总量才是水环境治理的根本措施[1]。经模拟计算, 截污对河道水质情况改善有很大作用, 见图2和图3。

城区点源污染物排放量截留必须达到75%以上, 城区河道水质才能在全年大部分时间达到Ⅳ类水质标准, 截留达到95%时, 城区河道水质在全年大部分时间可达到Ⅲ类水质标准。

后续计算在截污95%的基础上进行, 分别模拟计算水系连通前和水系连通后河道的水量和水质。

4.3 水系连通对水质的影响

合适的水系连通能在一定程度上使水系流动起来, 促进水循环, 提高水体更新能力, 改善河道内水质。通过MIKE11模拟计算, 得到未连通、小连通和大连通方案下濉河和早陈河的氨氮浓度情况, 见图4和图5。

把氨氮作为主要评价指标, 分析得到不同连通方案下全年濉河和早陈河的水质达标情况, 见表1。

通过模拟计算结果可以看出, 在截污达到95%后, 濉河和早陈河内的水质在全年大部分时间都能达到Ⅲ水质标准, 全年都能达到Ⅳ类水质标。同时, 水系连通增加了水面率, 对河流水质状况的改善也很有帮助。

5 结语

(1) 经过分析计算, 水系连通确实可以使河网中的水流通起来。实施连通方案后, 河网水体能顺利实现有序流动, 河道

水位虽有一定程度下降, 但是仍能满足连通的水量需求, 进而改善城区北部河道缺水现状, 满足城区的水资源需求。

(2) 通过MIKE11模型模拟计算的结果可以得出, 工业污水和生活废水的处理对河道内水质状况的改善作用明显, 同时, 水系连通对河流水质状况的改善很有帮助。

(3) 在截污的前提下, 在泗洪县县城北部规划的两套连通方案都能改善城区水系的水质情况, 近期实施小连通方案, 能使北部的河道沟通起来, 形成活水;远期实施大连通方案, 能形成更大的水系景观带, 虽然相对于只修建小连通而言会造成一定的水质下降, 但通过引水措施, 也能够得到改善。

(4) 我国河湖水系连通的实践日渐增多, 评价水系连通对于河道及周边的影响变得非常重要。本文仅分析了河网水系连通对河流中水量和水质的影响, 水系连通对于社会经济及景观生态等其他方面的影响还有待研究。

摘要：根据我国“十二五”战略规划, 河湖水系连通将作为提高河流健康性的一个重要途径。通过水系连通, 能增强水体的流动性, 使污染水体的稀释速度加快, 对改善水体水质具有重要作用。近年来泗洪县城市化进程加快, 城区水系连通性差, 水体自净能力较弱, 水质不断恶劣。通过规划的大、小连通方案, 能使河网水体实现有序流动, 满足水资源调节的需求;同时根据MIKE11模型模拟计算结果, 在结合截污措施的前提下, 河道水质能得到有效改善。

关键词：水系连通,MIKE11,模型模拟,河网

参考文献

[1]崔国涛, 左其亭, 窦明.国内外河湖水系连通发展沿革与影响[J].南水北调与水利科技, 2011, (8) :73-76.

[2]夏军, 高扬, 左其亭, 等.河湖水系连通特征及其利弊[J].地理科学进展, 2012, (1) :26-31.

[3]李宗礼, 李原园, 王中根, 等.河湖水系连通研究:概念框架[J].自然资源学报, 2011, (3) :513-522.

[4]梁忠民, 钟平安, 华家鹏.水文水利计算[M].北京:中国水利水电出版社, 2006.

[5]王领元.丹麦MIKE11水动力模块在河网模拟计算中的应用研究[J].中国水运, 2007, 7 (2) :106-107.

水系连通篇2

中小河流治理重点县综合整治和水系连通试点

项目区实施方案编制技术要求

一、总则

（一）为指导中小河流治理重点县综合整治和水系连通试点项目区实施方案编制工作，科学制定治理方案，合理确定工程规模，明确编制内容和治理标准，提高前期工作质量，提出本技术要求。

（二）本技术要求所指中小河流治理重点县的河道综合整治（以下简称县乡河道整治）是指对流经或分布在县域内的河道、小型湖泊淀泖所构成的水系（河道集水面积一般为50km2～200km2，水网地区一般为县级以下管理的河道）所开展的综合整治。与中小河流、山洪灾害防治、小流域综合治理的范围与建设内容不相重复。

（三）县乡河道整治的主要任务是在提高河道行洪排涝能力的基础上，突出解决县乡河道功能衰减、水环境恶化等问题，集中投入、整乡推进，治理一片、见效一片。

（四）县乡河道整治应与流域、区域规划和区域治理相衔接，与社会主义新农村建设相结合。

（五）经批复的《中小河流治理重点县综合整治和水系连通

试点县（市、区）规划》（以下简称《县级规划》）中一般包括若干项目区。单个项目区，应分别编制《中小河流治理重点县综合整治和水系连通试点县（市、区）项目区实施方案》（以下简称《项目区实施方案》）。《项目区实施方案》要把建设内容落实到具体河道、建设方案、工程量和投资。

《项目区实施方案》的整治范围、整治主要内容、工程投资应符合已批复的《县级规划》。如需调整，可在不同项目区之间平衡调剂，调整后的河道整治长度和投资原则上与《县级规划》确定的长度和投资基本一致。《项目区实施方案》总投资应控制在3000万元以内。

（六）县乡河道点多面广，情况复杂，在编制实施方案过程中，应特别注意基础资料的收集、整理和分析，认真开展现场调查，补充必要的测量与勘探。《项目区实施方案》应对各河道的现状、整治任务及主要措施进行描述，必要时应配照片说明。

（七）应对河道的特征和功能进行分析，重视综合整治的整体设计。河道平面形态尽量维护河道蜿蜒、自然形态；河道断面尽量体现形态的多样性，在满足行洪排涝等基本功能的基础上，尽量维持原有浅滩、深槽和植物群落等。

（八）《项目区实施方案》编制应参考《水利水电工程初步设计编制规程》（DL5021-93）（以下简称《规程》）以及现行有关规范的要求，设计深度一般应达到初步设计深度要求，根据县乡河道整治工程的特点，可结合本技术要求进行适当简化。

二、基础资料调查

（一）拟整治河道现状：县乡河道面广量大，存在问题及成因较复杂，需深入对拟整治河道进行现场查勘和调查，以确保设计方案的合理性。

（二）水文资料：对区域内曾出现的较高洪水位及最低枯水位（新中国成立以来）进行调查；有现成相关河道水位成果，经分析合理可直接采用；缺少水位成果，可利用已有水文成果经分析后，合理计算河道水位；对有防洪除涝要求的河道应分析计算其洪水流量和排涝流量。

（三）测量：对于拟整治河段和重要建筑物，要求进行平面和断面测量。平面比例尺及断面测量间距根据实际地形情况按照满足设计和计算工程量需要确定；对于仅采取河道清淤疏浚措施的河段，可不进行河道平面测量，但需要进行河道断面测量，测量间距按满足工程量计算要求确定。

（四）地勘：尽量利用已有地勘资料，确定各河段的地质条件，提出存在问题和建议；对水系连通、岸坡整治、堤防、交叉建筑物等工程需补充必要的地勘工作，以满足设计要求；对于污染较重清淤工程量较大的河段，还应调查或通过试验探明其有害物质的成分和含量，并提出处置建议。

（五）相关规划：县乡河道整治与流域、区域规划，以及乡镇社会经济发展、新农村建设、土地利用、农村环境整治等规划紧密相关，应对相关规划进行收集分析。

三、整治目标与标准

（一）整治目标

应根据项目区县乡河道综合整治的总体要求，提出不同河道的整治目标。应针对不同河流的特点和功能定位，突出重点，提出河道行洪、排涝、输水、生态、景观等方面的具体目标。

（二）整治类型

项目区要根据《县级规划》，结合所采取的治理措施，进一步确定整治类型（如水环境改善为主、行洪排涝为主或综合整治等）。

（三）整治原则

1、统筹规划、突出重点。项目区内河道整治要在《县级规划》的基础上，统筹安排整治内容，同时突出治理重点，在保证防洪安全的基础上，加强水环境治理，优先治理项目区内以行洪排涝功能为主和流经人口聚集区域的河段。

2、综合整治，协调推进。综合考虑河道防洪排涝、灌溉供水、生态环境等功能，注重整治方案与当地社会主义新农村建设、农村环境综合整治项目的衔接，各类项目协调推进，集中发挥整治效益。

3、因地制宜，注重生态。根据当地河道特点，尽可能就地取材和减少土地占用；注重生态技术和工程技术结合，采用新材料、新工艺、新技术，避免河道渠化、减少河岸硬化，恢复和改善河流生态环境。

4、勤俭节约，讲求效益。整治措施和标准要与河道实际情况

以及当地经济水平相适应，避免盲目投资、过度治理。同步建立河道日常管护机制，确保整治工程长期发挥效益。

（四）总体规模

在《县级规划》的基础上，进一步确定项目区内河道整治的具体措施及其规模。

1、根据项目区实际情况，对水体流动性差、循环受阻和水源干涸的河流提出水系连通和改善水体循环的指标。

2、对河道淤塞严重、过水能力衰减的河道，要提出清淤疏浚恢复河道过水能力的指标。

3、对有防洪除涝要求的河道，应依据防洪标准、排涝标准、相关设计规范等，结合河流的实际情况以及流域和区域的防洪除涝要求与规定，合理确定拟治理河段的防洪排涝标准。

4、根据河道供水、灌溉任务要求，提出河道供水和水质保护的目标。

5、根据河道水资源和水生态条件以及维护河流健康和改善人居环境的要求，提出水生态环境保护的目标。

四、治理工程措施

（一）水系沟通工程

水系沟通工程是指通过工程措施沟通水系，使得水流畅通，改善水质和提高防洪排涝能力。要根据水系的自然状况和水资源条件，河道功能定位和水系布局，在有条件地方沟通河道，增强河道之间的水力联系，改善水动力条件。实施重点和要求是：

1、对存在水体淤滞、引排水河道卡口段、断头河等问题的河段，应通过拆除堰坝、拓宽河道卡口段、增大过水涵洞、新增引排水河河道、沟通断头河等措施，促进水体流动。

2、扩挖或新开河道河底高程应与相沟通的河道衔接。

3、利用闸、坝等工程进行水系沟通的，应合理确定闸、坝高程及其调度原则。

4、注重与土地利用规划、乡镇建设等相关规划相衔接，尽量少占土地。

（二）清淤疏浚与清障工程

清淤疏浚工程是指通过人工或者机械将河道内阻水的如淤泥、砂石、垃圾等清理出河道，以恢复或扩大过水断面，提高行洪排涝能力，增强水体流动性，改善水质等。实施重点和要求是：

1、对存在明显淤积的河道，通过分析河势变化以及实测断面情况，根据河道输水和防洪除涝要求，结合航运、水质改善、生态保护的要求，确定疏浚范围和规模，做到成片推进。

2、对以除涝为主的河道，应根据两岸地面高程及排水要求，合理确定除涝水位线，并根据除涝流量相应确定河道清淤疏浚的纵横断面。

3、疏浚后河底高程要与上级河道河底高程相衔接。

4、应根据淤积的类型和疏浚的规模，合理选择清淤疏浚方式。

5、对河道内影响防洪、航运、景观的障碍物，应提出清除方案。

6、对不影响河道行洪排涝的滩地应尽量予以保留，有利于不同生物的栖息。

7、应尽量采用环保型施工方式，妥善处理清淤的淤泥，防止对河道产生二次污染。

（三）岸坡整治工程

岸坡整治工程包括岸线梳理、护岸修整、新建护岸、植物护坡等。一般可分为以结构加固为主类型、以生态修复为主类型、以营造景观为主类型、综合类型等。实施重点和要求是：

1、应根据河流和地形的自然特点以及生态的要求，合理确定河道岸线的走向，尽量维护河流的自然形态，避免裁弯取直、侵占河道。

2、因地制宜的选择岸坡型式。可根据整治河道所在区域划分为生活区护岸与生产区护岸（流经村镇等人口聚居区域的河段划为生活区护岸，流经农田、林地等无人或少人居住的河段划为生产区护岸），并提出适宜的护岸形式。

对崩岸、塌岸、迎流顶冲、淘刷严重河段的堤岸，采取护坡护岸措施；对岸坡垃圾堆积、杂乱的河段，采取河岸整坡措施；对水土流失严重、有预留用地的堤岸，采取植物护坡措施；对人口聚居区域，应考虑护岸工程的亲水和便民。

3、在选择岸坡型式和材料时，应充分利用当地原有材料，在满足结构及防冲安全的基础上，宜尽量选择生态护岸，满足环境美化、促进生物多样性、提高水体自净能力的要求。

（四）堤防工程

堤防工程是对标准偏低的防洪堤采取防渗、加高、加宽等加固措施。实施重点和要求是：

1、合理确定堤防标准。堤防标准的确定应根据保护对象的重要性合理确定，综合考虑现状与规划的人口、经济、用地性质等情况。

2、加强堤防方案比选，选取安全、经济、合理的加固方案，并满足抗滑稳定、抗冲稳定、渗透稳定、沉降等要求。应重点考虑堤防的险工段，避免过度加固。

3、新建堤防要进行充分论证，并符合相关规划，严禁占用水域和缩小河道断面。

4、堤防加固要尽量保留原有植被。人口聚居区域，可因地制宜地适当设置亲水平台等设施。尽量体现堤线自然化、堤身断面富有变化、结构材料生态化，防止渠化河道。

（五）生态修复及景观工程

1、应根据河流地形的自然特点，水生生物和动物的习性，维护河道的栖息地，合理布置河道平面和断面形态。

2、为减轻内源污染，除了实施清淤措施外，对河道、湿地、坑塘等可因地制宜地通过放养菌种、水生动物，种植水生植物、人工水草，放置生态浮床等措施进行生态修复，改善河道水质，提高生物多样性。生物与植物物种应尽量选择本地物种，避免外来物种入侵。

3、将河道治理和景观水文化建设相结合，注重河道自然景观的恢复，体现当地水文化特色，统筹考虑，统一设计。对于河道管理范围以外以及超标准部分的景观工程投资，不计入河道整治工程投资。

（六）交叉建筑物

1、对于水系沟通或改善亲水性需修建的堰、闸、坝，应进行防洪影响分析，尽量降低顶面高程，避免阻水。

2、根据防洪安全要求，对阻水桥梁、堰、闸、坝等工程应依法予以拆除重建或扩孔处理。

3、根据堤防、护岸现状和工程建设的需要，对穿堤建筑物进行加固、改造、拆除重建或者适当新建部分建筑物。

（七）其他工程

1、应根据河道功能定位和水质目标保护的要求，提出雨污分离、截污纳管、污水处理、垃圾处理以及面源污染控制等截污治污方案和措施，投资不列入。

2、水源区内排污口应一律取缔。

3、为保持县乡河道综合整治效果，可列入必要的清淤设备、保洁船、保洁船、水面打捞等运行管理设备，投资不列入。

五、施工设计

（一）对于有通航、行洪功能的河道，应提出施工导流方案。

（二）对于产生大量弃土的项目，要提出弃土处理处置设计。

（三）应合理安排施工总进度，并提出分实施计划。

六、占地补偿

占地补偿原则上由县级或乡镇政府组织处理。需明确占地范围、实物调查成果及补偿标准，宜按工程项目分别列出。该部分投资单列，不计入项目区概算投资。《项目区实施方案》中应明确占地补偿的责任主体和责任，以确保工程的顺利实施。

七、水土保持与环境保护

（一）简要分析评价项目区治理工程对附近水环境及生态环境产生的影响；包括分析评价工程施工排水、弃渣、噪音、粉尘等对环境的影响。

（二）简要提出为减小不利影响相应的和环境保护措施和水土保持措施。

（三）环境保护及水土保持所需投资单独计算，纳入项目区概算投资。

八、工程建设及运行管理

（一）应根据建设管理办法，明确工程建设管理要求。

（二）应结合当地实际情况，提出工程运行管理要求。县乡河道的长效管护宜充分发挥乡镇、村的主体作用，并建立政府主导的监督考核机制。初步制定长效管护的机制和考核办法，明确人员编制、管理范围、任务、职责、管护经费的来源，制定考核办法、村规民约。

九、设计概算

（一）根据各省的工程概算编制规定和要求，按照当地的定

额标准，以最新的价格水平，进行设计概算编制。

（二）工程量和投资应落实到具体河道和具体工程，应按治理工程措施分别计算各类工程量及投资。

（三）对工程投资影响较大的工程量项目应进行详细的单价分析。

（四）独立费用中不计列开办费。

十、方案实施效果

根据受益人口、受益面积，分析项目区综合整治后的社会、经济、生态等效益。

十一、目录及附图

（一）《项目区实施方案》的编写章节依次为：综合说明、基础资料调查、整治目标与标准、治理工程设计、工程施工、占地补偿、水土保持与环境保护、工程建设与运行管理、设计概算、实施效果分析。

（二）附图

1、项目区县乡河道整治方案工程总布置图

2、项目区主要建筑物地质剖面图

3、项目区县乡河道整治及堤防建设工程平面布置图和典型断面设计图

赣抚尾闾地区河湖水系连通格局研究篇3

关键词：赣抚尾闾地区,河湖水系连通,水环境净化,水资源调配,水景观

0 引言

河湖水系是水资源的载体,是生态文明的重要构成要素,也是经济社会发展的重要基石。当前,我国水资源形势不容乐观,不仅制约部分地区的经济社会发展,同时也影响了自然生态系统[1]。与此同时,受人类活动影响,我国河网水系结构单一化和主干化的趋势越来越明显[2],河湖水系连通性变差,给水生态环境、水资源利用乃至区域发展都带来了诸多问题。

河湖水系连通是优化水资源配置战略格局、提高水利保障能力、促进水生态文明建设的有效举措[3]。2010年,全国水利规划计划工作会议明确提出“河湖连通是提高水资源配置能力的重要途径”,要求“构建引得进、蓄得住、排得出、可调控的河湖水网体系”[4]。随后,水利部开展了河湖水系连通战略研究,并印发了《水利部关于深入推进江河湖库水系连通工作的指导意见》,明确提出逐步构建国家、区域、城市层面布局合理、功能完备、工程优化、保障有力的河湖水系连通格局。2014年,陈雷部长再次强调“推进江河湖库水系连通,优化水资源配置格局”,“要从战略和全局高度,进一步加大工作力度,加快构建布局合理、生态良好、引排得当、循环通畅、蓄泄兼筹、丰枯调剂、多源互补、调控自如的江河湖库水系连通体系”[5]。

河湖水系连通已成为国家新时期新形势下的治水方略之一,是解决我国水资源短缺、水环境恶化、水生态脆弱等问题的一大创举,是实现水资源可持续利用的治水新思路[6]。

1 河湖水系连通实践与发展

为兴水利、除水害,人类很早之前就开始了河湖水系连通的工程实践。早在公元前2400年,古埃及就兴建了以灌溉为目的的连通工程[7];我国河湖水系连通的实践可以追溯到先秦时期的邗沟和都江堰[8]。在长期的实践过程中,人们积累了丰富的河湖水系连通实践经验。

不同历史发展阶段,河湖水系连通的需求不同。早期的河湖水系连通工程目标相对单一,且大多为了军事、航运和灌溉。如:春秋时期吴王为伐齐运兵北上修建的邗沟、引泾水灌溉的郑国渠、列入“世界文化遗产”名录的都江堰、为加强南北交通的京杭大运河、古埃及的尼罗河引水灌溉工程、前苏联的伏尔加-顿河运河等。

随着经济社会发展程度和生态文明程度的提高,河湖水系连通的功能要求不断提升,河湖水系连通不断向系统化、生态化、功能综合化方向发展[9]。如:澳大利亚雪山调水工程,将斯诺伊河水西调至墨累河、北调至图默特河,将水电开发与调水相结合,解决下游灌溉及城市供水问题,同时改善了墨累河和马兰比吉河的水质,降低了灌区土壤盐碱化程度;美国加州北水南调工程,通过中央河谷、加州调水、科罗拉多水道和洛杉矶水道等水系连通工程调水,使得加州干旱河谷地区灌溉面积130多万hm2,大力发展了农业灌溉;江苏江水北调工程,从江都泵站引长江水,经多个梯级,与洪泽湖、骆马湖、南四湖相连,为苏北地区生活、工农业生产提供水源,同时承担了部分排涝任务,减轻了里下河、白马湖地区涝灾,如今该工程已成为南水北调东线的组成部分;塔里木河生态调水工程,向塔河下游生态应急输水,除塔河干流来水外,还通过恰拉分水枢纽将博斯腾湖水补充至塔河干流,输水至台特玛湖,使塔河下游“绿色走廊”天然植被得到有效保护,下游生态环境得到改善。

作为主动改善水系格局的手段,河湖水系连通在历史长河中得到不断的实践与探索[10],不同国家都具有很多河湖水系连通的成功案例[11]。纵观其发展历程,河湖水系连通由重视治理和开发向注重水资源调配和生态保护、由单一目标向综合多目标、由注重水量向注重水量-水质-水生态相结合、由局部向跨流域跨区域统筹协调管理、由简单工程向复杂工程的连通趋势发展[7]。

2 研究区概况

为推进鄱阳湖区的河湖水系连通,进一步优化区域水资源配置格局,本文以鄱阳湖西南部的赣抚尾闾地区为例,开展了河湖水系连通格局研究。

赣抚尾闾地区地处江西省中北部、鄱阳湖西南岸,本次研究区为赣江和抚河尾闾入湖河道所夹平原区域,土地总面积约2 800 km2(见图1)。区域水土资源丰富,交通便利,工业基础雄厚,农业生产条件良好,产业集聚度高。区内有江西省会城市南昌市、全国百强县南昌县、国家级开发区南昌高新技术开发区、小蓝经济技术开发区、南昌航空工业城等重要城镇与园区,以及江西最大的商品粮生产基地赣抚平原灌区。

目前,该地区已成为江西省经济社会发展的核心区域,在全省经济社会发展中占有十分重要的地位,是沿长江经济带和沿京九经济带的交汇点,也是长三角、珠三角和闽东南经济区的直接腹地。2014年,区域经济总量3 345亿元,约占全省的1/4;年末总人口738万人,约占全省的1/7,在全省经济社会发展中占有重要的地位。

3 研究区河湖水系现状格局

赣抚尾闾地区河网纵横、湖泊密布,具有得天独厚的河湖水系自然条件。区内河流主要有赣江、抚河、清丰山溪,均属鄱阳湖水系(表1);还有赣抚平原大型灌区灌排渠系、受人工阻断零散分布的河流故道以及南昌市城区内的玉带河、幸福渠、城南护城河等内河。湖泊主要有南昌市昌南城区的象湖、青山湖、艾溪湖、南塘湖、瑶湖、梅湖、东西南北湖以及进贤县的青岚湖、南昌县的澄碧湖和芳溪湖等,其中水面面积10 km2以上的湖泊有青岚湖、瑶湖。

目前,区内已形成以赣江、抚河、清丰山溪为骨干,赣抚平原灌区渠系为补充,象湖、青山湖、艾溪湖、瑶湖、青岚湖等湖泊零散遍布的河湖相互独立的水系现状格局,见图1。

历史上,该地区水系复杂,尾闾河道相互交织,水流极为紊乱。为满足经济社会发展和城市发展的需要,当地以防洪保安为目标,通过修筑堤防、堵支并圩、河流改道或截堵等措施进行了数十年治理,并形成了目前的水系格局。这为保障区域稳定和发展起到了重要作用,但堵支并流、河流改道或截堵等措施也使得河流主干化趋势明显、水系连通条件弱化、河湖破碎化,造成河网水系衰落、连通受阻严重,给区域水生态环境改善和水资源利用带来诸多不利因素。

4 研究区河湖水系连通需求分析

赣抚尾闾地区河湖水系承担了防洪排涝、改善水环境、修复水生态、城镇供水与农田灌溉水源地、水景观、航运等功能,为经济社会发展提供了重要支撑。然而,受经济社会迅猛发展、城市化进程加快等人类活动的影响,区域水系连通性变差,河湖生态功能日渐退化,枯水期骨干河道水位持续下降,水面面积锐减,水资源利用困难,水生态环境、水景观效果和通航条件变差,已难以适应经济社会发展的需要。本文根据河湖水系所承担的功能和存在的问题,从水环境净化需求和水资源调配需求两个方面进行河湖水系连通需求分析。

4.1 水环境净化需求分析

赣江、抚河、清丰山溪等河流因来水较丰,水质总体较好。但其他河湖特别是南昌市城区河湖,受河网水系衰落、连通受阻等影响,水体交换能力和自净能力下降,且无活水补给,水质整体较差。监测资料表明,南昌市城区东湖、西湖、南湖、北湖、青山湖、象湖、艾溪湖、梅湖等湖泊水质基本为Ⅴ类或劣Ⅴ类,均出现氮、磷超标的现象。

为改善区域水环境问题,本文开展了水环境需水分析计算。以区内水功能区确定的水质目标为标准,计算将水环境净化到目标水质(即赣抚平原渠系、青岚湖为Ⅲ类及以上标准,其他河湖为Ⅳ类及以上标准)所需的水量作为水环境需水量。根据水域(河道、湖泊)面积大小,采取不同方式分析活化需水量。象湖、青山湖、艾溪湖等水域面积较大湖泊分别采用湖泊-河网水动力水质耦合模型进行分析计算;其余河渠及面积较小的湖泊,其形状一般呈带状分布,根据水域蓄水量估算。经计算,区内水环境年需水量约5.4亿m3(限于资料原因,计算时未考虑水系连通改善水动力条件后增加的水体自净能力,结果可能偏高)。然而,2014年区域生态环境用水量仅0.6亿m3,远不达要求。

4.2 水资源调配需求分析

该地区属江西省降水低值区、蒸发高值区,多年平均降水量1 587.8 mm,蒸发量991 mm,自身产水量较小,但区域过境水量丰富,多年平均年径流量达876.2亿m3(其中:赣江684.0亿m3、抚河156.5亿m3;清丰山溪35.7亿m3)。

区内取用水水源地主要为赣江和抚河,其中:南昌市城市生产、生活等用水主要从赣江取水;赣抚平原灌区农田灌溉用水主要通过焦石坝引抚河水,其余农田灌溉用水主要从赣抚尾闾河道取水。取水方式大多为引、提水。因赣江、抚河来水丰富,灌溉和供水所需水量可满足要求。但生态环境用水大多为除赣江、抚河和清丰山溪外的河湖水环境用水,目前仅象湖、青山湖等个别河湖能通过赣抚平原灌区渠系引抚河水进行环境补水,其余河湖受水系阻断影响无活水补给,仅依靠自身产水量补给。然而,这些河湖自身产水量较小,降水年内分布不均,且无工程调节径流,使得水环境用水量(年需水量约5.4亿m3)难以保证,枯水期尤为严重。因此,需要通过水系连通进行水资源调配,充分利用赣江、抚河等河流丰富的过境水量来保障区域水环境用水。

此外,近年来,赣江、抚河、清丰山溪尾闾河道枯水期水位逐年走低。经统计,外洲站近十年(2003-2012年)多年平均水位比长系列(1955-2002年)下降了1.94 m,水位低于15.5 m的天数延长了97 d;南昌站实测最低水位为2008年11.23 m、2010年10.57 m、2012年10.03 m,2013年更是突破10 m以下低至9.67 m,赣江水位屡创新低;抚河李家渡站近十年(2003-2012年)多年平均水位比1956-2002年下降了1.49 m,水位低于22.0 m的天数延长了131 d。受此影响,枯水期区内城镇供水、农业灌溉常常取水困难,造成水资源利用困难。低枯水位也更加加剧了引赣江、抚河等河水进行环境补水的困难,同时还严重影响航运和水景观。考虑环境补水、水资源利用、水景观效果等因素,综合分析,枯水期,骨干河道的水位需求为:赣江外洲断面15.5 m;抚河三阳断面16.0 m、温圳断面22.0 m;清风山溪八字脑断面16.0 m。

5 研究区河湖水系连通格局

5.1 河湖水系连通格局

为优化区域水资源综合配置能力,实现水资源配置与经济社会布局空间均衡,改善水生态环境,本文根据区域河湖水系连通的需求,结合区域发展布局,充分利用现有河湖水系和水利工程,南北向以赣江、抚河、清丰山溪等主要河流为主线,东西向将现状处于分隔状态的故道等已有水系与南北向河流连通,形成以区域内纵向和横向的河渠水系为框架,以青岚湖、瑶湖、象湖等湖泊为主要节点,形成区域“三横四纵”水系连通格局,详见图2。

其中:一横为抚河焦石坝-赣抚航道-赣江市汊,长46.5km;二横为抚河故道(茌港至武阳)-城南护城河-象湖-赣江新洲闸,长35.8 km;三横为抚河-泾口河-昌家岭河-焦头河-赣江,长22.5 km;一纵为赣江尾闾干流及分汊河道-鄱阳湖,长243 km;二纵为赣抚平原渠系,分为两支,长107 km;三纵为清丰山溪洪道-棠墅港-抚河故道-鄱阳湖,长93 km;四纵为抚河干流-鄱阳湖,长76.5 km。

此外,通过建闸等工程措施,按水资源调配需求控制稳定的赣江、抚河、清丰山溪河道枯水期水位,实现区域河湖的连通互济。

5.2 实施效果

“三横四纵”充分利用现有河渠和受人工阻断封闭的故道(总长度624.3 km,其中新建河渠仅3.5 km)开展水系连通,效益显著,能有力促进水生态文明建设和经济社会快速发展。

(1)河湖水系连通性将得到大幅改善。“三横四纵”连通了区内现有的主要河流、故道和湖泊,通过控制稳定枯水期水位,实现引水为区内河湖环境补水,大力改善了区域河湖水系连通性和水体交换条件。

(2)水环境水景观将得到大力改善。河湖实现连通互济,进行水体活化和环境补水,河湖水质可达到目标水质要求,河湖湿地也将得到有效保护;河湖水面面积可有效增加,河湖水面率将达到20%,大幅改善水景观。

(3)水资源综合利用体系进一步完善。枯水期,按水位需求控制稳定的赣江和抚河水位后,区域灌溉和供水取水条件得到大力改善(灌溉受益农田约4.47万hm2,供水受益人口约300万人),水资源综合利用体系进一步完善。

(4)航运和港口条件得到较大改善。抬高和稳定枯水期河道水位,可大力改善枯水期水深条件和提高过航能力。

6 结语

河湖水系连通已成为国家新时期新形势下的治水方略之一。在长期的实践过程中,人们已积累了丰富的河湖水系连通实践经验。在总结以往水系连通实践的基础上,本文以鄱阳湖西南部的赣抚尾闾地区为例,开展了河湖水系连通格局研究。

赣抚尾闾地区是江西省经济社会发展的核心区域,也是长三角、珠三角和闽东南经济区的直接腹地。然而,受人类活动的影响,赣抚尾闾地区水系连通性变差,河湖生态功能日渐退化,给区域水生态环境、水资源利用乃至区域发展都带来了诸多问题。

本文在河湖水系现状格局的基础上,充分考虑区域河湖水系连通的需求,有针对性地提出构建以赣江、抚河、清丰山溪、赣抚平原渠系等为纵线,以赣抚航道、城南护城河等现有河渠为横线,以象湖、青山湖、艾溪湖、瑶湖、青岚湖等主要湖泊为节点的“三横四纵”水系连通格局,能大幅提高河湖在水生态环境、水资源调配、水景观等方面的服务功能,实现水资源与经济社会布局空间均衡,为优化区域的功能定位与发展布局创造更好条件,促进区域水生态文明建设和经济社会快速发展。

参考文献

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[3]李园原,郦建强,李宗礼,等.河湖水系连通研究的若干重大问题与挑战[J].资源科学,2011,33(3):386-391.

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[10]庞博,徐宗学.河湖水系连通战略研究:理论基础[J].长江流域资源与环境,2015,24(Z1):138-143.

水系连通篇4

关键词：水系连通,溢静河,排水沟,坑塘,涵洞,挡水坝

1 工程概述

邓州市位于河南省西南部南襄盆地中部偏西地区。南面汉水, 北靠伏牛山脉, 市域地形以平原为主, 丘陵低山兼有。境内河流平面上呈树枝状分布, 河流一般上游河床坡度较陡, 水流较急, 下游地势较缓, 水流较慢, 主要以排洪除涝为主。区域洪水多发生在6~9月份。溢静河为严陵河右岸支流, 发源于镇平县石佛寺一带, 于夏集乡李官村北入境, 向南在夏集乡翟坡村南汇入严陵河, 河流全长38km, 流域面积77.8km2。溢静河流向大致为由西北流向东南。

2 河道主要问题和整治目标

2.1 河道现状

溢静河治理段两岸有多条支沟汇入, 支沟淤积严重, 杂草丛生, 无护砌。河道两岸分布着坑塘9座, 现状均为土坑, 深1.0~4.1m, 开口宽约20~75m。

河道共穿越镇平县黑龙集村、邓州市李官村、翟坡村等3个行政村、12个自然村。有多条生产路跨过溢静河, 其中河道两侧道路多为土路。

2.2 主要问题

根据河道现状情况, 存在的主要问题如下:河道淤积严重、排涝能力低;堤防标准低、质量差, 不能有效拦挡洪水;现有建筑物规模小、阻水、损毁严重, 河道内缺少拦蓄工程, 地表水利用率低;河道险工险段多, 缺少防护;河道内垃圾堆放, 污染水质及周边环境;河道管理设备维修经费缺乏, 维修养护跟不上, 工程不能充分发挥效益等。

2.3 成因分析

造成上述问题的原因如下:近几十年几乎未进行过系统治理, 现状河槽窄浅, 承泄洪水能力小;另一部分河道遭采砂影响, 上下游河道断面差异巨大, 行洪不畅, 水位壅高;河道现状部分建筑物设计标准低、堤身填筑质量差不能满足防洪除涝的要求。缺乏长效的管理机制, 后期维护跟不上, 当地群众在河道内种植树木及农作物, 甚至河槽内盖房, 侵占河道行洪断面;病险工程得不到及时维修养护, 长期的非良性运行, 更加重了工程损坏, 形成恶性循环。

2.4 河道整治的必要性

溢静河作为河网水系的最基本组成部分, 不仅承担着泄洪、排涝和治污净化的功能, 也具有栖息地、水源地和景观等综合功能, 与人民群众生产生活息息相关, 直接影响着群众生活质量和身体健康。为提高河道的防洪排涝能力, 改善项目区生态环境, 促进区域经济社会发展, 对溢静河进行治理是非常必要的。

2.5 整治目标

溢静河治理后达到5年一遇除涝标准, 水系基本畅通, 功能健全, 引得进, 排得出, 可调控, 使河道水系基本功能得到有效恢复。通过生态措施整治, 达到地表水III类水质标准, 使河道水环境向良性循环方向发展。河道综合整治结合农业发展需要, 恢复河道灌排功能。通过河道综合整治, 打造畔河宜居的社区环境。建立河道长效管护机制, 切实保障河道及配套建筑物的后期管理。

3 工程设计

3.1 工程总体布局

溢静河主要治理措施是河道与两岸的排水沟、坑塘等进行水系连通, 对河道进行清淤清障, 对河道岸坡进行分类整治, 岸坡整治分为生活区岸坡整治、生产区岸坡整治及险工段岸坡整治, 配套河道建筑物等。

溢静河治理长度10.2km, 治理范围为夏集乡李官村至梅张村, 河道清淤疏浚10.2km, 清障14处, 生活区岸坡整治3.58km, 生产区岸坡整治16.75km, 险工段护岸0.51km, 支沟口护砌0.73km, 重建桥梁8座、挡水坝4座;水系连通工程排水沟整治3条2.111km, 坑塘清淤、整治9处, 重建涵洞12座。

3.2 主要工程措施

1) 岸坡整治工程设计:岸坡整治工程是对岸坡防护处理, 主要是解决冲刷破坏的同时, 兼顾生活区河岸美观的需求, 采取一些护岸措施。本项目区岸坡整治分为生活区、生产区和弯道段。生活区岸坡采用联锁式护土砖护坡, 生产区岸坡采用撒草籽防护型式, 险工段岸坡采用C20砼护坡。

2) 水系连通工程:本项目水系连通工程主要体现在河道与坑塘间水系连接。坑塘清淤至设计高程, 采用单式、复式断面进行护砌, 护坡采用C25砼联锁护土砖护砌。排水沟清淤, 边坡岸顶开挖至现状高度, 两岸岸坡采用撒播草籽护坡。重建涵洞下部采用C20砼挡墙, 上部为C25钢筋砼盖板, 涵洞进出口设置C20砼八字墙。

3) 生态修复工程:适当零散种植一些芦苇等当地水生植物, 可以净化水质, 改善河道内的水生动植物环境和区域的生态环境。

4) 建筑物工程:溢静河拆除重建桥梁8座、新建挡水坝4座。

4 溢静河水系连通工程设计

4.1 水系连通概况

水系连通工程是指通过工程措施沟通水系, 使得水流畅通, 改善水质和提高防洪排涝能力。根据水系的自然状况和水资源条件, 河道功能定位和水系布局, 在有条件地方沟通河道, 增强河道之间的水力联系, 改善水动力条件。

对存在水体淤滞和引排水河道卡口段的河道, 应通过拆除堰坝、拓宽河道卡口段、增大过水涵洞、新增引排水河道等措施, 促进水体流动。并注重与土地利用规划, 乡镇建设等相关规范相衔接, 尽量少占土地。

邓州市境内有占地面积较大的坑塘167座, 分布于村落田间, 本次规划将距离河道较近、淤积严重、对群众生产生活影响较大的坑塘进行疏浚整治, 并将坑塘与附近河道连通。

4.2 溢静河水系连通工程设计方案

4.2.1 坑塘

1) 水源条件

水系连通工程在坑塘取水口下游修建挡水坝, 使坑塘与河道形成连通水面, 利用坑塘及河道内水面高度调节坑塘内蓄水容量。

本项目水系连通工程主要体现在河道与坑塘间水系连接。本项目区溢静河共有9座坑塘, 桩号0+200处1#、2#坑塘与溢静河水系连通;桩号4+166处3#坑塘与溢静河水系连通, 桩号5+160处桩号4#坑塘与溢静河水系连通;桩号5+267处桩号5#、6#、7#、8#坑塘与溢静河水系连通。桩号6+860处9#坑塘与溢静河水系连通。坑塘主要集中在溢静河桩号6+860上游, 该段75%的年来水量可查《河南省水资源》 (2007年) 及《河南省地表水资源附图》 (1984年) 等资料, 由此计算得75%年份多年平均径流量为799万m3, 远远大于塘坝的可蓄水量4.35万m3, 水源保证率较高。

溢静河桩号0+215.7处为现状拦蓄建筑物, 路面顶高程为128.50m, 蓄水位为127.80m;1#、2#坑塘利用现状拦蓄建筑物蓄积上游洪水抬高水位, 使河道内水位与1#、2#坑塘内水位形成落差, 通过1#排水沟引水。

溢静河桩号4+200处重建挡水坝1座, 3#坑塘利用1#挡水坝蓄积上游洪水抬高水位坝顶高程120.30m, 蓄水位119.90m, 使河道内水位与3#坑塘内水位形成落差, 通过2#排水沟引水。

溢静河桩号5+400处重建挡水坝1座, 坝顶高程118.68m, 蓄水位118.68m。桩号5+160处4#坑塘和桩号5+267处桩号5#、6#、7#、8#坑塘全部在河道左岸通过涵洞或沟口从河道内引水。

桩号6+860处9#坑塘通过涵洞直接与河道连接, 形成连通器直接从河道内部引水及排水。利用涵洞底部进水高程高于坑塘底部高程及河道底部高程来调节坑塘蓄水。9#坑塘处11#涵底部高程为116.50m, 坑塘底部高程及河道底部高程均为114.50m, 河道内水深高于进口高程116.50m, 坑塘内水位低于进口高程116.50m, 坑塘引水, 反之坑塘泄水。

2) 引水流量。项目区按照“5年一遇, 一日暴雨一日排出”标准设计。坑塘引水时间为1天, 根据坑塘的容积计算得出饮水流量。坑塘的容积及引水水深按照挡水坝设计水位相应容积及水深计算。

3) 坑塘设计。坑塘清淤至设计高程, 采用单式、复式断面进行护砌, 坡度1∶1.5, 护坡采用C25砼联锁护土砖护砌。

4.2.2 排水沟

溢静河桩号0+200处1#、2#坑塘通过赵庄1#排水沟与溢静河连通;桩号4+166处3#坑塘通过在解放村2#排水沟与溢静河连通, 桩号7+800处3#排水沟与椒子河水系连通, 其它坑塘均分布在河道岸顶附近, 直接采用方涵或支沟与河道连接。

1) 排水沟流量。排水沟流量根据坑塘引水流量选取, 溢静河桩号0+200处赵庄1#排水沟设计流量为0.05m3/s;桩号4+166处解放村2#排水沟设计流量为0.17m3/s。桩号7+800处3#排水沟与椒子河水系连通设计流量根据已实施实施土地整治重大项目查的流量为1.87m3/s。

2) 排水沟横断面设计。排水沟均采用梯形土质断面。

3) 排水沟设计。结合排水沟现状及坑塘设计高程对排水沟进行清淤, 纵向坡度1∶1000, 边坡岸顶按照1∶1坡度开挖至现状高程, 排水沟两岸岸坡采用撒播草籽护坡。

4.2.3 涵洞

溢静河重建涵洞12座, 溢静河赵庄1#排水沟5座涵洞;解放村2#排水沟2座涵洞;坑塘与河道间水系连通涵4座, 入渠涵1座。

1) 工程现状。排水涵洞进出口杂草丛生, 淤堵严重, 涵洞洞身为砖砌结构, 勾缝砂浆脱落严重, 洞身淤积, 当排水沟达到设计流量时, 涵洞过水受阻, 无法满足过流要求, 工程对涵洞拆除重建。

2) 工程设计。涵洞是为田间道、生产路跨越排水沟而设。采用钢筋砼盖板方涵, 下部为C20砼挡墙, 上部为C25钢筋砼盖板, 两侧设C25钢筋砼护栏, 方涵两侧设置C20砼耳墙。

参考文献