台州市栅岭汪排涝调蓄工程的生态建设

2012-01-26黄若秋

浙江水利科技 2012年3期

黄若秋

(台州市水利水电勘测设计院,浙江台州 318000)

1 问题的提出

台州市栅岭汪排涝调蓄工程是浙江省温黄平原排涝骨干工程之一,重点改善路桥区桐屿、螺洋涝区的涝灾问题。工程按照“南水北排,蓄排结合”的治理思路,在桐屿涝区中心开挖调蓄区拦蓄部分山洪,多余洪涝水由排涝河道、隧洞等往北排入外江。工程建设内容包括4部分:一是开挖桐屿低地调蓄区,水域面积1.8 km2,总库容621万m3;二是河道整治,长度17.65 km;三是新开栅岭汪排涝隧洞,长1 295m;四是水闸建设,包括河道出口排涝闸扩建及调蓄区周边新建4座节制闸。

按照城市总体规划[1].,台州市将致力于生态城市建设,以城市中部的生态绿心为核心,向外辐射6条绿脉。桐屿低地调蓄区正位于城市绿心,故城市规划将其作为绿心山水生态景观的突出节点;而栅岭汪排涝调蓄工程的河道也构成了绿心向外辐射的一条绿脉主线,成为生态新城拓展的方向标。服务于农村排涝、农业灌溉的水利建设传统模式显然不能满足台州城市发展对栅岭汪排涝调蓄工程的需求,进行生态化建设,突显现代水利对社会经济发展及生态环境改善的贡献,栅岭汪排涝调蓄工程从功能定位、建筑物设计、施工方案、水质保障等方面进行了积极地创新与尝试。

2 综合利用的功能定位

栅岭汪排涝调蓄工程作为流域治涝骨干工程,可使路桥城区、螺洋、桐屿、路北等区域约130 km2易涝区的排涝标准提高至20 a一遇,可减轻温黄平原其它排涝工程的压力,有助于提升流域整体排涝标准。按照台州生态城市建设的高要求,工程定位为综合型的现代水利工程,从单纯为排涝服务扩展为集防洪排涝、水环境改善及水资源利用于一体,综合效益突出。

2.1 改善水生态环境

由于工业的发展和城市化的推进,大量的河道水域被填埋,路桥城区一带河道水面率从20世纪80年代的6%下降至目前的4%[2].,水生态环境质量也不断下降。栅岭汪排涝调蓄工程建设后,路桥城区一带水面率可提高至5.2%,有效恢复水域面积,河网蓄水容量也相应增加,水体自净能力增强;通过调蓄区拦蓄周边山水,适时补充下游河道生态用水,对改善河网水生态环境有积极的促进作用。

2.2 提升城市生态景观

桐屿低地调蓄区建成后,四周封山育林,不但可以改善局地气候,且有利于水土保持、四周植物生长和发展生物多样性,将带动整个绿心的生态保护和生态建设,对改善整个城市生态风貌将起重要作用。

通过建设生态护岸等措施,呈现“水清、流畅、岸绿、景美”[3].的景观,河道也将成为城市一道独特的风景线,对提升城市形象、改善人居环境等,都有着重要作用。

2.3 增加供水能力

目前路桥主城区供水水源单一,当工业用水主水源受突发事件影响不能正常供水时,只能将水质基本为Ⅴ类或劣Ⅴ类的河网水作为备用水源。通过配套水环境保护措施,桐屿低地调蓄正常情况下可储备约400万m3的Ⅳ类以上水体,水质优于河网水体,可代替河网水作为工业用水的应急备用水源,也可作为路桥区灌溉用水水源,有助于缓解水资源供需矛盾。

3 突破传统的结构设计

生态化的建设理念在工程主体建筑物的结构设计方案中表现最为直观。栅岭汪排涝调蓄工程在总结传统水利工程设计模式的基础上,借鉴城建、交通等类似工程的有益经验,强调与周边环境的和谐相融,促进生态系统的培育及生态景观的构筑,在河、湖、洞、闸等建筑物设计中均有突出表现。

3.1 隧洞设计

栅岭汪排涝调蓄工程建设项目中技术难度最大的属栅岭汪隧洞。隧洞宽12m,高11 m,是台州市第一大排涝隧洞,且中部穿越1条溪坑,上覆岩体厚度薄,地质条件复杂,成洞条件差,如此难度的隧洞设计在全省也为数不多。在满足安全稳定的前提下,隧洞设计方案的确定也将保护周边生态环境作为重要的参考因素:一是洞线布置。主要针对中部岙里坑段进行直洞与弯洞的路线比较:直洞方案距离短,水流条件好,但岙里坑段需明挖,开挖工程量大,且岙里坑为下游井马水库集水区,明洞的施工会影响井马水库水质和集水;弯洞方案在岙里坑前后设2个弯道,保证岙里坑段成洞通过,施工方便,投资省,水流条件相对略差。从对周边生态环境影响及施工难易等因素进行分析,选择了弯洞成洞方案。二是进出口开挖、支护。由于隧洞进出口山体坡度较缓,传统的岩层进洞方式必将造成山体的大面积开挖,山林破坏十分严重。经对水利、交通等隧洞开挖方式的对比、分析,工程对水利隧洞的设计、施工进行了创新、改进,隧洞进口采用了交通隧洞的开挖方式,采用管棚法施工,大大减小了洞脸的开挖及对山体的破坏,在全省水利隧洞工程中尚属首次。

3.2 水岸设计

在满足行洪过水、岸坡稳定、防冲的前提下,河道、桐屿低地调蓄区水岸设计注重对滨水生物系统的保护,展示人与自然和谐共处的理念,在断面型式及护岸材料的选择上表现最为突出。

河道断面主要选择自然土坡与局部护砌结合的复式断面,分上、中、下3部分:中部水位经常变动区为防止河岸土体的侵蚀、坍塌,采用对水生动植物生存影响较小的材料进行防护;上部采用缓于1∶5.0的绿化土坡连至河岸;下部采用边坡1∶3.5的自然土坡延至河底。中部防护区材料按河段不同的使用功能进行选择:城市设计中希望河岸总体能够呈现自然绿化景观,故河岸中部护砌主体材料选择了生态袋,袋中填充黏土,砌筑完成后生态袋表面可遍长青草,绿化效果十分理想;对于靠近河岸分布有建筑,没有足够空间全断面设置护坡的河段,则采用荣勋砌块砌筑矮墙[4].进行防护,生态砌块中间的空隙可生长植物,也可供鱼类等繁衍、栖息;对提供亲水、嬉戏为主要功能的河段,则考虑采用卵石滩护坡;隧洞进出口连接河段的防护则采用生态混凝土,以加大防冲能力,且仍可保证植被的生长,但费用相对较高;隧洞出口的新开河道穿越城市规划景观湖,景观湖的建设滞后于河道建设,为满足新开河道的防护需要,减少重复建设,该段河道中部采用松木桩进行防护,易于改造,投资也较为节省。

3.3 节制闸设计

桐屿低地调蓄区周边配套建设了4座节制闸,同步开展的绿心生态景观规划提出的要求是:努力营造一个以山水为主题的城市绿心,尽量减少人工建筑的痕迹,对水闸等建筑物要求具有一定的隐蔽性,尤其要避免传统水闸上部高大耸立的启闭机房,以保证自然生态景观不被破坏。因此,上部起吊的传统水闸型式不能满足绿心生态景观的要求,经调查,最后选用了新式的单孔底横轴翻转式水闸[5].。水闸完全开启时闸门卧倒于水下,无上部启闭机房及闸门板、起吊设备外露等问题,保证了周边自然生态景观的完整性;闸门可任意角度倾斜,方便控制调蓄区内水位,闸门顶溢流利于排出调蓄区水面漂浮物,不会形成传统水闸闸前漂浮物聚集的现象,有助于保障水质。

4 土方工程施工方案

栅岭汪排涝调蓄工程土方开挖总量约741万m3,土方工程费用占建筑工程投资的比例高达45%。工程部分弃土需外运约25 km,用于东部沿海的三山北涂围区造地,长距离外运土方不仅是控制工程造价的关键,且最易造成沿途泥浆散漏、污染环境等问题,故土方运送方案的合理选择,也是本工程实现生态化建设的一个重点。工程通过车运、船运、管道运送3种方案进行比较,选取最优施工方案。

4.1 车运方案

采用自卸汽车将土方运送至三山北涂围区,主要缺点是泥浆易散落。由于工程区至三山北涂围区的公路穿越路桥城区,土方运送所需运输车辆较多,不仅增加了城区道路的交通压力,泥浆散落对沿途尤其是城区环境影响很大。

4.2 船运方案

采用泥驳将土方运送至围区内塘,再由吸泥船将泥浆吹填至三山北涂围区内。平原河网航运畅通,通过合理安排相互错开施工时间,航道基本可满足泥驳通行要求。

4.3 管道运送方案

采用海狸绞吸式挖泥船结合管道输送土方至三山北涂围区,沿途每2.5 km设置接力泵。采用全封闭管道泵送,虽然避免了土方运输中的泥浆散落污染环境,但加压泵站存在噪音扰民,且由于运输距离较远,施工可靠性方面还有待进一步加强安全保障研究。

车运、管道运送均需经过路桥城区,泥浆散落、机械噪音等将对城区环境及人居环境带来较大干扰;采用船运方案投资最省,通过选择城区外围的航线,并加强管理,可基本避免运送过程对城区环境的影响,故工程选用了船运方案进行土方运输。

5 综合治理保障水质

保证桐屿低地调蓄区Ⅳ类以上的水质标准,是关系整个城市绿心生态建设成败的关键。在绿心范围全面截污、控污的前提下,工程更从调蓄区控运、水量补充等方面进一步强化保障水质。

5.1 独立控运

考虑目前平原河网水质恶劣,基本在Ⅴ类至劣Ⅴ类[6].,时有发黑发臭现象出现。为避免河网水体影响调蓄区水质,通过建设节制闸将调蓄区与外河均分隔开,作为独立控运的水域,以保证水质不受外部环境影响。

5.2 利用山区来水

桐屿低地调蓄区西北面靠山,集水面积11.7 km2,多年平均径流量约1 100万m3,据水质监测结果,上游支流水质基本上能够达到Ⅲ类标准。调蓄区正常库容415万m3,周边山区来水量可供调蓄区自身1 a换2～3库水。通过加强水体保持,植树护林,设置导流渠引水,并在山水汇入口设沉淀过滤池等措施,可保证调蓄区充分利用山区洁净来水进行水量补充。

5.3 引水、换水

对于枯水季节,仅靠周边山区来水难以保证调蓄区维持Ⅳ类以上的水质[7].。工程区上游的大型水库长潭水库向平原河网输送灌溉水量约4.0亿m3/a,其中非灌溉期(11月至次年3月)约4000万m3。长潭水库分配至调蓄区附近河道的供水流量为18m3/s,通过设引水河、闸,引长潭水库灌溉水入调蓄区,可使调蓄区水质在枯水期得到进一步保障。