談環(huán)城水系工程設計要點
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摘要：以某縣城環(huán)城水系工程為例，闡述平原地區(qū)城市水系的布置原則、線路選擇、縱橫斷面設計、蓄水位分析及蓄引提水建筑物布置方式。
關鍵詞：環(huán)城水系；設計要點；布置原則
環(huán)城水系工程是以水為脈，構建城市公共親水空間。環(huán)城水系的建設，可進一步提升城市外在形象、吸引投資，同時可拉動環(huán)城水系周邊土地升值空間、促進經濟增長，更主要的是為當地群眾提供一個布局合理、景色優(yōu)美的水生態(tài)環(huán)境?，F以某縣城的環(huán)城水系工程為例，闡述平原地區(qū)城市水系的布置原則、線路選擇、縱橫斷面設計、蓄水位分析及蓄、引、提水建筑物的布置方式。
1.總體布局原則
1.1立足現狀，緊密結合規(guī)劃
在充分分析現狀地形及建筑、道路、排水等基礎上，根據城市總體規(guī)劃中的城市空間規(guī)劃及發(fā)展軸線，結合綠帶規(guī)劃、交通規(guī)劃、排水規(guī)劃等布置環(huán)城水系。
1.2結合現有調蓄工程，一水多用
水系結合現有配套工程，在非灌溉期灌溉水蓄至水系內作為生態(tài)景觀用水，并補充地下水，灌溉期可將其部分蓄水用作灌溉，達到一水多用目的。
1.3充分體現生態(tài)理念
用生態(tài)的理念因地制宜營造水系，融入園林理水手法，形成“雖為人工，宛若天成”的大尺度城市景觀，為城區(qū)居民營造優(yōu)美自然的生活環(huán)境。挖掘河道景觀功能，使工程與城市景觀規(guī)劃相協(xié)調，水系隨彎就勢，景觀上盡量采用生態(tài)造景模式，實現景觀與生態(tài)有機結合。
1.4發(fā)揮系統(tǒng)優(yōu)勢，優(yōu)化工程布局
充分利用現有工程體系，合理安排水系總體布局。以現有河道、灌排系統(tǒng)為依托，結合當地配套調蓄工程及其他工程，與蓄、引、提工程結合，構建多源互濟、河渠溝通、調配靈活的聯(lián)合運用水網體系。
2.水系線路選擇
某縣城環(huán)城水系工程，通過平地開挖河渠形成，水系總體原則是基本沿現狀城市外環(huán)路布設，根據功能定位及實際情況擬定兩個方案進行比選。方案1：水系完全沿環(huán)城路內側布置。優(yōu)點：一是可充分發(fā)揮環(huán)城水系排澇功能，能使城區(qū)雨水就近排入河道，實現分散多通道排水，避免造成內澇；當發(fā)生大洪水時可通過泵站將區(qū)內水通過水系排至環(huán)城路外側，減輕防洪河道的排水壓力。二是便于城市居民就近休閑活動。三是提升環(huán)城路內側周邊土地升值的空間。缺點：一是涉及的市區(qū)內道路與外環(huán)銜接的橋梁多。二是環(huán)路內側房屋密集，部分土地已劃歸至各企業(yè)，征遷難度和費用較高。方案2：水系主要布置在外環(huán)路外側。優(yōu)點：一是跨水系橋梁數量減少。二是降低了拆遷工作難度。三是便于環(huán)路附近企業(yè)出廠路與環(huán)路的銜接。四是外環(huán)路以外的瀝水直接通過外環(huán)排入下游河道，減少上游來水對城區(qū)的排澇壓力。缺點：一是總體視覺效果差，利用率不高。二是水系基本布置在環(huán)路外側，將促進環(huán)路外側土地升值和發(fā)展，但總體而言，不如布置在內側利用價值高。三是考慮到將來城區(qū)規(guī)劃發(fā)展方向，部分水系布置在了河道內側，便于居民就近游玩；但大部分水系布置在環(huán)城路外側，居民游玩不便。四是雨水排水出路少，槽蓄量減少，延長了排水管網長度和匯水時間，不利于雨水及時排出。通過比較兩方案的優(yōu)缺點，征求當地政府意見，確定方案2為水系線路比選的推薦方案。
3.1縱斷設計
工程區(qū)地形大體南高北低，主要行洪河道由南向北流動。目前可利用水源中的中水在縣城東北角，其它水源來水也僅能通過城區(qū)北側的現狀灌溉渠道進入環(huán)城水系，即補水方向為由北向南，與現狀地形坡度反向，故設計河底按平坡考慮。
3.2橫斷設計
河道橫斷面布設時水面距離道路時遠時近，型式豐富，達到移步換景的良好的景觀效果。因項目無行洪要求，因此河道斷面大小僅需考慮景觀視覺效果、調蓄水量和工程投資規(guī)模，此次設計依據縣城發(fā)展規(guī)劃并結合現狀情況，河道橫斷宜寬則寬、宜窄則窄、宜明則明、宜暗則暗”的基本原則，條件不允許的地段，根據實際情況由當地政府確定寬度，條件成熟時按規(guī)劃實施，減少當前投資，有利于水系貫通。河道典型斷面型式據水系寬度不同，擬定4種型式：水面寬度10～15m時采用生態(tài)擋墻型式（典型橫斷4）；15～20m左右時采用自然緩坡型式（典型橫斷2）；寬度為20～25m左右為階梯式斷面式（典型斷面1）；水面寬度大于25m時采用階梯式與景觀平臺結合型式（典型斷面3）。同時，根據實際情況，4種型式結合穿插使用。典型橫斷面圖見圖1。
3.3蓄水位分析
水系蓄水位的確定應根據區(qū)域地形高程、排水條件、水源條件、景觀河觀賞視覺及親水要求等因素綜合確定。
3.3.1現狀地形因素根據實測地形資料，判斷整個環(huán)城水系中地面高程變化情況。
3.3.2排水管網因素水系主要功能之一是作為城區(qū)中水和雨水排水通道。為保證污水處理廠出水和城區(qū)雨水能自流排放，應將污水處理廠出水高程和雨水管網管底高程作為控制條件的主要因素。設計蓄水位若高于污水處理廠排水管底高程，將影響污水處理廠出水的自由出流；若設計蓄水位高于雨水排水管底高程，汛期不降低水位將影響城區(qū)排水，引起內澇。
3.3.3次生災害因素根據《農田排水工程技術規(guī)范》（SL/T4-2013），地下水礦化度小于2g/L的砂壤、輕壤土質區(qū)域，對農作物產生影響的地下水臨界水深為1.0～2.1m（蒸發(fā)強烈地區(qū)宜取較大值）。為了防止土壤鹽漬化，一般將地下水位控制在臨界深度以下。工程實施后可通過加強觀測，若局部發(fā)生土壤鹽堿化問題，可通過挖截流溝或打淺井的方式降低地下水位。
3.3.4觀賞視覺及親水要求因素景觀蓄水河道從視覺及親水要求上考慮，蓄水不宜高于地面，也不宜過低。對于水面距離現狀地面高差較大的情況，可增設親水平臺增加水系親水性。綜上所述，河底高程越低，在蓄水深度相同條件下相應挖深越大，投資越多，同時受現狀行洪河道河底高程限制，若河底高程過低將影響水系換水。河底越高，蓄水水位一定條件下，蓄水深度越小。蓄水深度一定條件下，蓄水水位越接近地面，容易引起土壤次生鹽堿化。考慮到區(qū)域內地表水源有限，除中水來水較為均勻外，其它來水均不連續(xù)。其中河道及水庫來水主要集中在汛期，灌溉水主要在冬四月。為保證蒸發(fā)、滲漏損失后河系蓄水能維持一定深度，滿足居民行船游玩等水上活動功能，蓄水水深確定為2.0m～3.0m工程設計蓄水位低于地面高程2m。
3.4建筑物布置與作用
利用閘、堰和橡膠壩，使輸水先入人工濕地，經人工濕地氧化后，水質改善，再進入環(huán)城水系。利用閘、涵洞和橡膠壩等建筑物，使整個環(huán)城水系形成閉合環(huán)狀系統(tǒng)。利用閘、堰、涵洞和橡膠壩等建筑物，形成城區(qū)內部現有河渠小循環(huán)水系。水系除中水水源外，無其它經常性補水水源。當補水量小于損失量時，水系將無流動水流。為達到水流效果，需采用泵站提升措施。因環(huán)城水系規(guī)模較大，達到整體流動效果的運行費用較高，故考慮局部水流效果。采用泵站提升措施，利用溢流堰、泵站等建筑物，在城市重點區(qū)域形成循環(huán)流動水體。
4.結論
環(huán)城水系及其周邊濕地公園建成后，能夠有效緩解城市防洪排澇壓力、有序調蓄外來水，同時還能帶動沿河經濟發(fā)展，體現城市文化脈絡，增加休閑健身場所，改善局部小氣候，具有多方面的綜合效益。
作者：曹麗娟 單位：河北省水利水電第二勘測設計研究院