新型河道分水口在城市水治理中的应用

陶伊洛，雷新海，张文朋，张永智

（郑州水务建筑工程股份有限公司，河南 郑州 450000）

1 水治理现状

中国城市所面对的水问题主要有四种类别：水灾害频发、水资源短缺、水环境污染以及水生态退化。四水问题使得城市水循环的工作面临着巨大的压力和挑战，城市水循环因其具备的二元性和复杂性特质，使得不管是在空间维度还是时间维度，对水的量化工作都变得十分困难。目前，受气候变化、城市发展、经济社会变化等多种外界条件的影响，探索的内容主要有水资源开发利用过程，城市水循环过程，流域二元水循环及其伴生水生态和水环境过程，以及大尺度陆地水循环过程的变化规律和发展趋势。这些研究虽然涉及水循环变化的内容，以及影响其变化的重要因素，但是却没有从整体的角度对城市水循环的相互作用和演化进行深入的分析。所以，就目前城市水循环研究情况来说，对其演变机理和过程定量化的研究并不成熟。文章在分析城市水问题根源的基础上，重点阐述了在城市生态水循环工程中，应用新型河道分水口的具体措施。

2 水问题的主要根源

2.1 城市洪涝

城市洪涝的风险指数直线上升，据分析造成城市洪涝的主要因素有以下几种：一是气候突变使得极端降水的频率越来越高。气候变化和极端降水两者之间关联十分密切，这在全球范围内都得到了印证。《中国气候变化蓝皮书（2019）》中，对中国的气候进行了分析，气候变暖这一状况在中国还会继续存在，极端天气事件的数量更多，力量更强，气候风险指数不断上升。二是城市中存在着的热岛效应和雨岛效应。与乡村相比较，城市中的温度和短时强降雨均呈现更高的趋势，这便是城市中的热岛效应和雨岛效应。在热岛和雨岛的共同作用下，城市中越来越多地出现极端降雨事件，使之发生洪涝灾害；城市规模的不断增加，让区域不透水的面积也在不断增加，这让更多承担雨洪调蓄作用的面积被抢占，城市内径流系数和径流量不断上升，让自然水循环的过程在外力的作用下发生了改变。三是城市化的快速发展，让城市可利用土地结构发生了很大的变化，在城市区域内的径流量激增，所以便促成洪涝风险。

2.2 水资源短缺

在城市社会经济不断发展的过程中，城市的规模不断扩大，城市人口增加，对水资源的需求量越来越大，但是在全球气候变化的状态下，极端干旱事件频频发生，因此，很多城市都有了缺水的问题。水资源的供需矛盾直接导致了城市自然-社会水循环更加激烈的矛盾。在供水方面进行分析，城市中能够被运用的水资源与当地降水有着很大的关系。分析中国不同地区的水资源状况，总体呈现出南多北少的态势，在气候条件不断变化的影响下，南北水资源不平衡的状况将会加剧；需水方面，不管城市如何发展变化，对水资源始终是刚性需求，再加上中国目前的社会结构和城市化发展的快速变化，使得当前以及今后的刚性用水需求仍然是一个不断增加的状态，城市水资源的需求结构也会发生变化。

2.3 城市水污染

在城市快速发展的过程中，人口数量越来越多，活动更加频繁，污染物的排放、废水总量以及生活污水的排放量不断增加。越来越多的污染物数量，干扰了自然水循环的水环境，水体自净能力范围不能适应污染物的排放数量，所以造成了严重的水污染。中国政府意识到生态环境的重要性，对产业结构进行了改革和调整，所以在工业用水方面，效率不断提升，就数据显示，近10 年中国工业废水的排放数量逐年递减。虽然当前工业废水排放量减少，但是社会中依然会出现突发性的工业水污染事件，这对水环境造成的压力和挑战无疑是巨大的。除此之外，城市水污染产生的原因比较复杂，除了上述因素，与雨水径流造成的面源污染、水动力学条件不足等都有着很大的关联，在未来城市水污染的研究中，还需要对其进行更加深入的探索。

2.4 水生态退化

为适应社会的发展，城市建设工程越来越多，这使城市区域原有的生态系统被破坏，进而引发了一系列问题，比如：水土流失、湿地退化、湖泊萎缩，河湖水体破碎，生态斑块、廊道整体连通性减弱等，不仅如此，水生态以及生态服务系统遭到了强烈的破坏。再加上不合理开采地下水，使得地表水生系统受到严重损害。水系的循环过程代表的是水生态系统特征、功能和过程，水生态退化最主要的因素便是水文条件的变化。在探究水循环及其伴生的水生态过程的条件下，衍生出了生态水文学，得到了学术界的广泛重视。城市化前提下，倘若二元水循环自身演变失衡问题不能妥善解决，水生态退化风险将会愈演愈烈，水生态保护与恢复的工作也会更加艰难。

3 新型河道分水口工程在城市水治理中的应用

城市水循环工程将成市河道下游退水收集，进入调蓄湖泊，通过泵站抽吸调蓄湖泊水源进入输水管道，将水依次提升至城市河道上游，采用新型河道分水口向河道提供生态基流，再流向下游汇集进入调蓄湖泊。

3.1 水木渊源分水口

水木渊源分水口：采用定制造型木桶流水口形式，木桶采用Ф250 mm 不锈钢管固定上下两层，底层12 个直径0.80 m 长1.50 m小木桶，顶层10个直径0.80 m长1.50 m小木桶中间加一个直径2 m 长3.30 m 大木桶，共23个木桶向河道蓄水池喷水，形成源源不断水流流向河道。

3.2 伞下戏水分水口

伞下戏水：采用伞形景观喷水形式，自然的景观喷水效果可以带给人们身心的愉悦和视觉享受，具有非常大的观赏价值和社会效益。伞形喷水钢构架装置利用常见的几何图形如圆、方、弧，结合日常用品伞，通过人与自然的联系使人回归自然，进行伞形的放大加工给人以极具震撼力。伞形景观喷水钢构架装置通过电动阀控制流量，水流经过钢制管道输送汇集顶部不锈钢板水槽内，进一步地经过Ф100 mm 钢管弧边跌落水池形成圆形瀑布水幕。

伞形景观喷水钢构架装置，实施项目为某市水循环分水口工程。分水口铺设Φ350 mm 管道分水，采用伞形直径7 m，伞高5 m，电动蝶阀控制流量，伞下设置休息石凳。通过钢制管道将水输送到5 mm 厚不锈钢板内汇集，进一步地经过不锈钢管弧边跌落水池形成圆形瀑布水幕。厚20 mm 预埋钢板焊接Ф20 mm锚固钢筋浇筑于混凝土底座中，预埋钢板上焊上部焊Ф100×5 mm 厚弧形钢管，制作符合曲线的弧度。Ф100×5 mm厚钢管与Ф100×5 mm 厚弧形钢管焊接后，再焊接顶部骨架所述100×5 mm方钢为三个矩形与米字形连接骨架体焊牢固，骨架完成后配5 mm 厚不锈钢板下料焊接形成圆顶，下部侧面周围用2 mm 厚不锈钢板与Ф100 mm 弧形钢管焊接形成光滑圆弧面。圆顶周边焊接Ф100 mm×3 mm 厚不锈钢管，5 mm 厚不锈钢板与Ф100 mm×3 mm 厚不锈钢管形成顶部水槽，水流Ф 100 mm×3 mm厚不锈钢管弧边跌落水池形成圆形瀑布水幕。

4 结语

目前水生态、水环境景观工程中分水形式单一、造型传统老旧，缺乏一定的观赏性和参与性，不能满足人们的审美要求，无法满足人们日益增长的精神需求。实施水循环分水口工程，可增加水资源配置，构建互联互通、相互调节的水网体系，加强水资源优势，促进水生态环境改善。城市水生态景观建设中，分水口作为一种水环境在生态景观中的应用越来越多。随着水生态、水环境景观建设的加快，水景的创新方案会起到画龙点睛的作用。好的水循环分水效果可以带给人们身心的愉悦和视觉享受，具有非常大的观赏价值和社会效益。通过人与自然的联系使人回归自然，进行伞形的放大加工给人以极具震撼力，达到造型简单大气，视觉效果好，水景自然美。运用新型分水口，对城市水资源短缺、水生态、水环境、水灾害严重的四水问题，得到有效治理。