寿阳县城水环境综合治理方案浅析

2020-12-22

山西水利科技 2020年4期

（南京市水利规划设计院股份有限公司江苏南京210022）

1 项目概况

1.1 水系概况及规划背景

寿阳县属山西晋中，因处寿水之阳而得名，寿水即为白马河。寿阳城枕山襟水，白马、石门、东梁诸水环抱，曹河纵贯。新一轮寿阳县城总体规划提出“北拓南控、东西完善、中部提升”的城市发展方向。新的城市格局中，白马河作为城市母亲河西南绕郭，石门、东梁为东西两襟，曹河为新城中心，大水系格局成为城市发展的基础框架（图1）。

1.2 存在问题

寿阳现状水资源不足，降雨时空分布极为不均，暴雨源短流急，枯水期少水断流。现状河道护坡多为硬质化，部分暗涵化，部分仅为裸土沟槽。

由于城市雨污水管网、场站建设尚不健全，仍有部分合流污水入河，河道水质不佳，进一步恶化了人水关系：荒滩、高墙的软硬隔离成为滨水空间常态，部分河段已沦为周边居民的垃圾倾倒场。河流除行洪排涝外的其它功能基本丧失。

图1 寿阳县城水系示意图

2 设计思路

在水安全的基础上，从水量、水质、水生态三方面的综合分析入手，体系化研究河流治理的对策与效益。把河流看作潜在的城市开放空间，它有潜力整合城市中异质社区和生态环境，并最终走向城市化。在这里，灰色和绿色基础设施交织在一起，形成一种新的共生平衡，并且经过时间的洗礼，河流可以改变城市[1]。

3 设计方案

3.1 水安全

设计洪水计算：采用已批复《寿阳县石门河（中曲村-下曲桥）治理工程》、《寿阳县城市排水（雨水）防涝综合规划》相关成果（表1）。

表1 白马河流域设计洪水成果表

设计洪峰流量计算：1）河道糙率取经验值0.032。2）河道沿程流量按断面汇流面积对应洪峰流量进行分配。3）白马河为山丘区河道，工程河段位于河道中上游，属寿阳城区段，工程河段总长3.78 km。白马河工程河段下游边界无相关水位规划成果，水位主要受上游来水影响，而受下边界水位影响较小，因此通过曼宁公式确定下边界水位，采用天然河道水面线计算方法推求得到白马河工程河段沿程水位及流速。

设计洪水位计算：采用HEC-RAS 软件搭建工程河段一维恒定非均匀流数学模型，推算工程河段断面的洪水水面线。

根据计算，堤顶高程按照设计洪水位+1.2 m（安全超高）考虑。1）白马河：工程段50年一遇设计洪水位为1 046.33～1 032.41 m，其中已建段4#橡胶坝-浮堆桥段两岸堤顶高程不达标。2）石门河：工程段50年一遇设计洪水位为1 051.78～1 038.32 m，其中中曲村-下曲桥部分段落两岸堤顶高程不达标。3）曹河：工程段50年一遇设计洪水位为1 068.64～1 038.32 m，其中G307 桥-暗涵段两岸堤顶高程不达标。4）东梁河：工程段50年一遇设计洪水位为1 051.39～1 032.41 m，其中宾阳路围墙-铁路涵洞段两岸堤顶高程不达标。详见图2所示。

图2 寿阳县城各河道防洪不达标段示意图

3.2 水量

经计算，按照白马河、石门河、东梁河、曹河50年一遇防洪标准，设计洪峰流量分别为1 512、458、125.7、67.5 m3/s。分析表明，曹河、东梁河可采用大断面行洪、浅流蓄水的断面形式，石门河、白马河下游段宽阔河滩有充分利用空间。

为有效调节降雨不均，进一步削峰滞洪，对多个河流交汇处进行水面拓挖，结合分级设坝拦蓄丰水期径流，白马河、石门河、东梁河、曹河分别新增水面积1.3、12.7、20.2、5.2 万m2。

经分析，考虑蒸发渗漏等因素，白马河、石门河、东梁河、曹河生态需水量分别为0.43、0.12、0.04、0.02 m3/s。石门河、东梁河、曹河需分别从白马河调水至上游形成活水循环，引水路线可结合规划中水管网延伸敷设。计算白马河日均总损失水量约1 万m3，枯水期日径流量为3.13 万m3，可满足工程位置段白马河生态需水，河道基本不断流。

规划一、二中水厂供水用于城市浇洒用水和工业冷却水，蔡庄水库为平头工业园区供水；石门、郑家庄水库由于防洪标准不足、淤积、渗漏等问题已无法发挥综合效益，均难以作为补水水源考虑。如能开展石门、郑家庄水库清淤整治，可释放库容约220 万m2，进一步增强对下游河道的补水效益和保障。

森林作为天然水库在涵蓄降雨、保持水土、调节河水流量等方面有着良好效益[2]。在县城上游汇水区开展水源涵养林建设，按照新增总量535 hm2计算，可实现总蓄水量26.8 万t，年固土量1.6 万t。

3.3 水质

2019年3月14日县环境监测站水质采样数据表明，城区段石门河水质V 类；白马河劣V 类，氨氮超标；东梁河、曹河部分河段重度黑臭，氨氮和COD 超标严重。现场调查城区多个排口旱天出流，影响河道水质。正在开展的污水治理行动完成后，理论上可以实现污水不下河，但仍建议开展已建截污系统回头看，彻底解决污水下河问题。加快推进雨污分流和雨水调蓄建设，减小污水处理厂站负荷，充分利用雨水资源。

3.4 河道岸坡生态化改造

在控源截污的基础上，进一步采用河道平断面形态优化、岸坡生态化改造、动植物群落培育以及砾间接触氧化、海绵城市技术等方法，优化水质，优美河岸，全面改善河流生境。

石门河下游段、白马河下游段、东梁河下游段利用河滩地将河道部分修复成蜿蜒性面貌，构建深槽浅滩，形成多种水力条件，为河流生态的生物多样性提供条件，创造适宜的生物栖息环境，增强河道水体的自净能力（图3）。驳岸形式采用钢筋石笼或柳编石笼结合草坡，兼顾行洪防冲的同时，满足生态要求。河床底部采用苦草、轮叶黑藻等沉水植物形成水下森林。

图3 河滩改造典型断面

东梁河上游段洪水位以下断面采用河滩石防护结合环保草毯的形式，兼顾浅溪清流效果、砾间接触氧化功效及行洪防冲功能（图4）。城市段因用地条件限制，对洪水位以上硬质化护坡进行软化覆绿。多级蓄水坝自然式布置，与当地应用较为普遍的地下潜截流坝合建，发挥蓄水、节水、净水的综合效益。

图4 东梁河改造典型断面

3.5 滨水环境提升

滨水环境提升的设计思路为开放（Open）、生活（Living）、生态（Ecologic），总结为项目愿景“OLE，为城市喝彩！”

根据总规中绿地规划、水系规划要求，加快建设石门河滨河公园，自西环路以下，重点打造麻花沟汇流节点，拓挖水面，滞洪蓄水，建设滨河城市广场和多样水岸体验空间（图5）。

图5 麻花沟汇流点鸟瞰图

下曲桥下游以多级石笼平台和浅滩湿地勾勒岸线，凌空彩桥作为西大门地标亮点不仅丰富了滨河体验，同时可成为“冷寿阳”冰封期的一抹亮色（图6）。

进一步东西向延伸白马河滨河公园。寿水街桥以南重点打造三河汇流节点连接石门河滨河公园，结合现状条件和水文分析，加强河流的蓄洪能力，减缓流速以恢复植被；在河流交汇处进行区域尺度的雨水处理；建设湿地公园，加强沿途的公共设施开放性，为市民提供栖息地[3]。新建跨河人行桥和子堤通道贯通三河六岸，串联隔河相对的两片特色莲池。铺装和景观构件均选用鲜亮、耐久的新型材料，改善秋冬萧瑟景象（图7）。

图6 石门河鸟瞰图

图7 三河汇流鸟瞰图

白马河、石门河滨河公园的连片，将整体提升城市西、南外环区域品质，塑造寿阳现代化城市建设的特色和亮点。

太旧高速以南完善白马河下游河道，与东梁河绿廊连接。充分利用河滩地，形成深槽浅滩结合，生态宜人的生态河段。东梁河下游整合河滩、林地、天然水塘建设湿地滩林，涵养水源、进一步削减入白马河污染量，并与白马河下游共同成为城南绿肺，老城与城南工业园之间的生态廊道。

曹河上游结合规划用地条件打开河岸，结合分级蓄水打造浅池清流、绿草花溪，形成新城中心参与互动、休闲游乐的滨河开放空间。重点打造寿阳文化公园，俯视主城，形成城市纵向主轴的制高点。307 国道旁林地打开水岸，构建小型湿地涵养林，成为新城发展的生态引导。307 下游以深渠形式穿行于老城，充分利用河槽内空间改造为公共滨河活动区域，解决老城用地受限，开放空间不足的问题。夏季短期暴雨时需加强预警管理。