江阴市绮山应急备用水源地工程设计

马宁，李雷

（1.上海勘测设计研究院有限公司，上海200434；2.江阴市重点水利工程建设管理处，江苏江阴214431）

江阴市绮山应急备用水源地工程设计

马宁1，李雷2

（1.上海勘测设计研究院有限公司，上海200434；2.江阴市重点水利工程建设管理处，江苏江阴214431）

江阴市绮山应急备用水源地工程作为应急备用水源，在设计的过程中充分考虑结合当地现有条件，合理布局，并充分融合景观与生态理念，将单一的传统意义上的水源地建设成具有应急供水、生态净化系统构建及水质维持、提升环境等综合功能的现代化水利工程。

水源地；水工景观；生态水质；江阴市

1 工程概况

江阴市绮山应急备用水源地工程位于江阴市东南郊、云亭镇西绮山南麓，水库库区原为废弃采石场，水库东侧为白屈港河道、南侧为应天河、北侧为绮山及坡地、西侧有一小丘陵。工程以应急供水为主，兼顾改善周边生态环境功能，水库总库容348万m3。主要包括水库工程、取水工程、输排水工程三部分，取水工程由自流式引水渠道、沉砂池、取水泵闸、活水渠道等组成，输排水工程由输水泵站、输水管线及排水涵闸等组成，水库由库区及库岸等组成，水库区根据水质维持需要设置浅水区（生态强化净化区）、深水区（生态蓄水区）。

2 工程设计要点

2.1 工程总体布局

水源地布置在绮山南侧、应天河北侧，中间为采石场废弃的采石坑，充分利用了现有场地，减少了征地移民费用。取水系统布置在南侧应天河新开渠道处，取水水质条件较好，引水距离短；输水系统布置在库区东侧，距离肖山水厂较近；排水系统布置在库区西北侧，通过自流排向库区外侧的河道。

2.2 水工建筑物

2.2.1 水库平面布置

水库布置在废弃采石场内，由于周边已有规划道路，水库岸线基本走向为由规划道路向内退50m，同时考虑与水库所处城郊附近的环境相协调及景观需要，将水库岸线用大小不等的圆弧线串联，最终形成的水库库周水面面积为40万m2。

水库正常蓄水位为5.00m，水库要保证应急供水7d的用水量，故库底高程设为-7.00m，水库水深12m。根据环保需要，水库水面需要有20%～30%的浅水区面积用来种植各种水生植物净化水质。浅水区设置在水流相对静止的区域，水深1.50m，实施水体强制充氧、生态净化措施和生物操纵技术，具有提高水体透明度、降低营养盐、提升生态景观效果的作用。

由于是采石后形成的，所以库区除北侧及西南侧有山体临近水库外，其余部位地面较平。整个工程对水质要求较高，堤防设计采用生态型斜坡式护坡，这样既保证整个库区的生态性，又增强景观效果。

相对于一般的平原水源地来说，库区水较深，故将水库库岸设计成下陡上缓的两级坡面形式，其中：在3.50m高程以下设计成陡坡，坡度1.00∶0.75；在3.50m高程以上设计成缓坡，坡度为1∶3。为安全考虑及环保、景观需要，在水库库周3.50m高程设置不小于3.0m宽的浅水平台，平台总水面面积占整个水面面积的27.3%。

由于坡脚附近受波浪淘刷影响较大，在坡脚至4.20m高程处和坡脚内侧3m范围内的平台上增加150mm厚C25混凝土螺母空心块，间植水生植物，这样既有效保护了坡脚安全，又兼顾了生态景观要求。

2.2.2 取水泵闸

直接从长江引水需建设的涵管较长，引水运行需要的动力也较大。应天河及白屈港每年均从长江引水，加速河网水体交换，换水期间水质可满足应急备用水源地的水质要求，故将就近的应天河作为库区的补水水源。在库区南侧的应天河上游（与白屈港交界处）新开引水渠道，当水库库内水位低于同时期应天河水位时，利用水闸向水库内自流引水，当水库水位与外河持平但没达到正常蓄水位或者水库由于渗漏、蒸发等原因水位虽然高于外河水位但没达到正常蓄水位时，利用补水泵站向水库内补水。

泵闸前的渠道为引水提供了一定的停留时间，引水中的大部分泥沙可在此沉淀，辅以表面绿化植物带后，经由泵闸的入库河水透明度大大提高。

2.2.3 输水泵站

输水泵站的主要功能是从水库提取原水，通过10km原水管道输送至肖山水厂。肖山水厂位于工程正北偏西，因此输水泵站应布置在水库北侧。由于水库背靠绮山，管线需要绕开山体，输水泵站只能布置在西北或东北侧。从水库到水厂需要穿越部分市区，征地拆迁难度大，管线沿白屈港河道布置，白屈港位于水库东侧，因此输水泵站选址位于水库东北侧。

输水泵站布置在东北侧库区岸边，直接从库区取水，缩短了取、出水建筑物长度，取水方便，出水管减少了不不必要的转弯，且该处地质条件较好，节约了投资。

2.2.4 排水涵闸

排水涵闸的作用是经常性换水时作为排水通道使用，同时，在汛期排泄洪水使用。水库排水涵闸位于水库西北侧，通过自流向应天河排水，节省了能源。

2.3 水泵配置

2.3.1 取水泵站

取水泵站单泵流量2.5m3/s，扬程范围1.7～3.55m，采用立式轴流泵。

立式轴流泵是国内外广泛使用的泵型，有成熟的设计、制造和运行、管理经验。其电机安装在地面上，运行维护方便，安全可靠。水泵和电机结构常规，可以在泵房内拆分、检修、更换部件，一般不需要到制造厂检修维护。

2.3.2 输水泵站

输水泵站单泵流量1.67m3/s，扬程范围27.02～38.52 m，采用立式抽芯混流泵。

混流泵采用立式布置，由于其转速较离心泵低，泵轴粗，且泵轴设套筒布置在出水的泵管内，套筒内有保护泵轴的中间轴承，运行稳定性较好。混流泵立式安装，采用抽芯结构，不需要拆除泵壳就可方便叶轮和泵轴的抽取、更换；电动机等设备布置在地面层，可避免电机的水淹事故，且方便日常对电动机的巡视。

2.4 景观设计

结合徐霞客对江阴为“南龙正脉”的定位，突出基地山水环境特色——即以北侧绮山为主山、西南小山包为案山，环抱一汪湖水的优质风水格局。充分利用采石场山体肌理、场地特征，提炼当地山脉、水脉、文脉，融合山水文化、海江文化、采石后工业文化、生态水科技等科技文化特色，将曾经的江南优美山水环境，通过现代景观手法提炼、重构、再现。

2.4.1 库区南侧——水生态展示区

该区域由应天河引水，以“南龙正脉”为构思源泉，在入口解说广场象征“龙目”、在植物净化池部分象征“龙鳞”、进水口广场象征“龙尾”，整体水生态净化系统结合堤顶道路曲线布置，形成龙腾之势。

2.4.2 库区西侧——跌瀑山水漫步区

该区域以西南角小山包造景为重点，将废弃采石山加以绿化整治，并将其岩石肌理改造为符合传统国画“皴法”的独特景观；并由引水口引一支流上山，在山顶布置蓄水池，以涓涓细流自山顶落入深潭，仿佛湖水由山泉而来，创造视觉、听觉的双重体验。往来游人可由山脚旁栈桥近观瀑布山水，也可将小山瀑布作为远观背景，提升湖区整体环境品质，更增加了山水环境的诗情画意。

2.4.3 库区北侧——管理休闲区

该区域以绮山为背景，为湖区东、南、西三侧主干道观景的远景。此区域环境相对幽静，主要为管理人员所用，与外界环境应加以适当隔离。因此，利用北侧原有地形较高，营造小地形与背景林带相结合的景观特色，将外部道路与管理区域分隔开来。

2.4.4 库区设计特点

1）缓坡入水，与水面交接处采用水生植物的形式布置。

2）局部临水区域，设置亲水木栈道，连接陆地与水域，增加滨水空间人的参与性。景观园路至市政道路，根据造景需要局部堆置起伏地形，尽可能做到土方就地平衡。

3）西南角依坡堆势，形成叠瀑景观。4）库区不规则布置小浮岛。

2.5 生态设计

绮山应急备用水源地以水安全为前提，保障湖区优良水质，突出景观效应，水体的生态净化系统构建及水质维持是工程建设的核心问题。水源地建成后的水域及周围陆域为一个统一的、有机的、完整的生态系统，库区水体的生态净化系统构建及水质维持必须根据生态完整性原理，通盘考虑区域整体生态现状条件及规划情况，根据陆域的规划、引水河道的水文条件、库区形态等条件进行生态系统构建，使库区及周边湖滨带成为一个完整的水生态系统，能够具有较强的水质净化功能、自我更新及自我维持能力。生态设计特点主要由以下四部分。

2.5.1 预处理区

在库区南侧的应天河上游（与白屈港交界处）新开引水渠道，将应天河河水输至取水泵闸后，利用水头落差自流或利用泵站提升进入库区。

泵闸前的引水渠道为引水提供了一定的停留时间，引水中的大部分泥沙可在此沉淀，辅以表面绿化植物带后，经由泵闸的入库河水透明度大大提高，并具有较强的景观效果。

2.5.2 生态强化净化区

生态强化净化区是生态净化工艺的主体和核心部分，包括A区、B区、活水渠道及C区四部分。

1）生态强化净化A区设在库区东南部的浅滩区，与库区主体相沟通。此区域是库区水质净化及维持的重要组成部分，在库区不取水的情况下，通过活水河道将B区的部分水体引至A区，充分发挥A区的生态强化净化作用，并可防止静水状态下，水体流动不畅可能导致的库区水质变差。

2）生态强化净化B区为库区西南侧的取水口门区域及西北侧的区域，是生态净化系统和景观建设的关键区域，考虑生态净化效果的同时需兼顾景观要求。作为库区主湖区水质净化及维持的最重要的组成部分，通过水生系统的构建及其他水质强化净化措施，对入库来水进行净化，通过植物、动物的联合作用，达到去除水体营养物质的效果。在水生植被的配置上，选用具较强的生态净化作用的物种，同时该区也是库区水生态系统构建的重要组成部分。

3）活水渠道是生态强化净化A区和B区间的连接通道。河道蜿蜒曲折，沿途设置跌水、小型透水坝、卵石溪流、水生植物种植块等多种景观，在美化环境的同时，可起到一定的充氧作用；透水坝、卵石等还可自然形成生物膜，起到一定的过滤效果。

4）生态强化净化C区为库区东侧的出库口门，设置水生植物与物理围隔相结合的保护设施，可在一定程度上防止富营养化影响库区出水水质。

2.5.3 生态湖心区

水源地中心区域水较深，通过强制充氧等技术的应用，可以充分发挥体量较大水体的净化作用，并通过生物操纵技术，维持库区中心稳定的生物量，达到深度净化水质，防止富营养化的作用。

2.5.4 湖滨绿带环库绿带是生态净化系统的辅助区域，具有以下功能：1）对岸坡径流带来的污染物及悬浮物进行吸附拦截，提高水体透明度，降低水体污染物浓度；

2）完善水生态系统的布局，有利生物多样性发展。

3 结语

江阴绮山应急备用水源地工程作为一个应急备用工程，平面布置充分利用当地现有地形条件，结合库区周边自然环境及水质条件进行取输水建筑物选址，充分考虑建成后库区与周边环境的协调性及对周边环境的提升，从单一的水源建设转变一个系统工程，突破了常规水利工程与景观、生态专业脱节的弊病，将几方面综合在一起考虑，提升了水源地的质量与品质，摸索出现代水利工程建设的新思路，为今后的相关设计工作提供了有利的参考。

TV67；TU991.11

A

1002－0624（2017）07－0011－02

2017-03-17