紅廟子水環(huán)境綜合治理工程設(shè)計(jì)應(yīng)用

李 鯉

（遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計(jì)研究院，遼寧沈陽110003）

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紅廟子水環(huán)境綜合治理工程設(shè)計(jì)應(yīng)用

李 鯉

（遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計(jì)研究院，遼寧沈陽110003）

摘要：水環(huán)境綜合治理工程是河道污染治理的有效措施，文章以鞍山市遼河紅廟子水環(huán)境綜合治理工程為例，通過對紅廟子牛軛湖及其周邊進(jìn)行綜合整治，利用栽植水生植物及耐淹植物凈化水質(zhì)、護(hù)岸基礎(chǔ)防護(hù)配合生態(tài)防護(hù)等措施，進(jìn)行水環(huán)境綜合治理，對于全面改善河道水環(huán)境有重要的意義。

關(guān)鍵詞：水環(huán)境；遼河治理；凈化水質(zhì)

1 概述

2011年10月遼寧省委、省政府決定于2012年實(shí)施“遼河污染源頭治理、遼河干流重點(diǎn)生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)、支流河口濕地建設(shè)、流域垃圾處理”等四大工程，率先完成“遼河在全國‘三河三湖’中摘掉重度污染帽子”的歷史性任務(wù)。同時(shí)為了落實(shí)《遼河保護(hù)區(qū)水環(huán)境綜合整治工程建設(shè)規(guī)劃報(bào)告》中提出的“滿足結(jié)合河道疏浚對重點(diǎn)段彎道、險(xiǎn)工加強(qiáng)防護(hù)，一般段進(jìn)行生態(tài)防護(hù)，確保生態(tài)蓄水橡膠壩正常運(yùn)用，增加枯水期生態(tài)水面，改善生態(tài)環(huán)境，同時(shí)為旅游通航創(chuàng)造基礎(chǔ)條件”的目標(biāo)，實(shí)施遼河紅廟子水環(huán)境綜合治理工程。

該工程在臺安紅廟子橡膠壩下游1km范圍，利用現(xiàn)有“1050”線內(nèi)灘地天然形成的牛軛湖，對紅廟子牛軛湖及其周邊進(jìn)行綜合整治，通過栽植水生植物及耐淹植物凈化水質(zhì)、護(hù)岸基礎(chǔ)防護(hù)配合生態(tài)防護(hù)等措施，進(jìn)行水環(huán)境綜合治理，發(fā)揮其涵養(yǎng)水源，凈化水體作用。

2 工程概況

2.1 水文氣象

2.1.1 流域概況

遼河流域在遼寧省境內(nèi)面積為5.28萬km2，占全流域的29.4%。橡膠壩壩址距離上游遼中水文站較近，遼中水文站設(shè)立于1987年1月，集水面積為136277km2。

2.1.2 徑流

遼河流域徑流補(bǔ)給主要來自降水，多年平均徑流深等值線圖與年平均降水量的分布是一致的，也是從東南向西北遞減，年徑流量年際變化較大，徑流的年內(nèi)分配極不均勻，從多年平均徑流量年內(nèi)分配看，各站7、8兩月進(jìn)入汛期，所占比重較大，1、2兩月進(jìn)入枯水期終端，所占比重較小，與年降雨量年內(nèi)分配相適應(yīng)。

通過統(tǒng)計(jì)遼中水文站實(shí)測流量資料，多年平均徑流量為27.3億m3，年內(nèi)徑流分配不均，多集中在 7～9月，約占全年徑流量的 63.4%。

2.1.3 設(shè)計(jì)洪水

石佛寺以下干流洪水與下游各支流包括秀水河、養(yǎng)息牧河、柳河等洪水不遭遇。通過點(diǎn)繪石佛寺站與下游巨流河、卡力馬、盤山站洪峰相關(guān)關(guān)系分析，石佛寺下游各站設(shè)計(jì)洪峰流量按折減關(guān)系遞減，各段折減系數(shù)為石佛寺～巨流河1：1，巨流河～卡力馬1：0.95，卡力馬～盤山閘1：0.95。

工程位于卡力馬～盤山區(qū)間，根據(jù)折減關(guān)系，可計(jì)算出工程處設(shè)計(jì)流量成果見表1。

表1 治理工程處流量成果

2.2 地質(zhì)資料

（1）工程區(qū)兩岸表層多為粉質(zhì)粘土，開挖時(shí)需清除，上層覆細(xì)砂層呈松散狀，承載力建議值為110kPa，下層細(xì)砂層呈中密狀態(tài)，承載力建議值為180kPa。表層為粉質(zhì)粘土，開挖時(shí)應(yīng)清除，上層為細(xì)砂層，承載力建議值為110kPa，中間層粉質(zhì)粘土，承載力建議值為140kPa，下層細(xì)砂層呈中密～密實(shí)狀態(tài)，承載力建議值為130kPa。

（2）本場區(qū)的地下水類型均為第四系孔隙潛水，河道附近灘地的地下水位埋深較淺，其它處埋深4.5m左右，如有開挖深度在地下水位以下的，建議降水后進(jìn)行邊坡開挖，細(xì)砂開挖邊坡建議值為1：1.75，同時(shí)避免發(fā)生流砂，影響基坑穩(wěn)定。

（3）場區(qū)上層細(xì)砂和下層細(xì)砂層，分別呈松散狀和中密狀，分別為中等透水，滲透破壞類型均為流土型，允許水力比降建議值均為0.25。

（4）本區(qū)地下水對混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性，對混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋有弱腐蝕性；對鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性。

（5）本工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.10g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s，地震分組為第一組，經(jīng)判定工程區(qū)靠近右岸一側(cè)河床下5m左右范圍內(nèi)飽和細(xì)砂存在液化問題。

（6）工程區(qū)河床內(nèi)為細(xì)砂，其允許不沖流速為0.24～0.37m/s。

（7）地基開挖后，宜進(jìn)行驗(yàn)槽復(fù)核。

（8）本場區(qū)標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度為1.2m。

3 工程設(shè)計(jì)

紅廟子水環(huán)境綜合治理工程包含水環(huán)境凈化工程和水環(huán)境凈化基礎(chǔ)工程。水環(huán)境凈化工程采用工程處常水位控制，即11.4m，水環(huán)境凈化基礎(chǔ)工程采用造床流量和水位控制。表2為張荒水文站實(shí)測造床流量相對應(yīng)的流量、水位。

表2 張荒水文站水文成果表

3.2 工程等級

工程處遼河堤防的防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，堤防等級為2級堤防。采用100年一遇洪水推求護(hù)岸處的沖刷深度［1］，防護(hù)長度按照拋石坡腳2倍沖刷深復(fù)核，見表3。

表3 復(fù)核成果表

根據(jù)復(fù)合成果險(xiǎn)工工程護(hù)岸標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到堤防等級，確定險(xiǎn)工工程等級為2級。

3.3 工程布置

工程主要分為牛軛湖濕地區(qū)、牛軛湖島區(qū)，護(hù)岸生態(tài)區(qū)區(qū)。具體布置情況見表4。

表4 綜合治理工程布置表

3.4 工程設(shè)計(jì)

嚴(yán)格來說，以拉斐爾前派畫家之名而為人所熟知的羅塞蒂的拉斐爾前派創(chuàng)作期，至此已經(jīng)結(jié)束了。人們應(yīng)該看到，在拉斐爾前派那原本就模糊不清的理想幻滅之后，羅塞蒂繪畫中的逃亡意識開始明確：他在相當(dāng)長一段時(shí)間里都使用古老的水彩作畫，并專注于但丁與比阿特麗絲等中世紀(jì)題材。

3.4.1 水環(huán)境凈化工程

（1）進(jìn)出水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

牛軛湖濕地區(qū)和牛軛湖島區(qū)是利用現(xiàn)有“1050”線內(nèi)灘地天然形成的牛軛湖，其進(jìn)出水系統(tǒng)為遼河老河道，只需對進(jìn)出口進(jìn)行土方開挖整形即可，使其進(jìn)口高程為10.8m低于此處常水位11.4m，保證水體入湖量，湖內(nèi)整體河道進(jìn)行局部整形，降至10.8m高程處，出口高程為10.8m，保證水體在湖內(nèi)循環(huán)流通。進(jìn)出口整形設(shè)計(jì)為5m寬渠道，邊坡為1：3，開挖整形后預(yù)計(jì)入湖流量為0.2m3/s，日入湖量約為17000m3。

護(hù)岸生態(tài)區(qū)位于牛軛湖臨遼河，現(xiàn)主河道右岸處，通過河道的水體流動(dòng)即能滿足進(jìn)出水功能，在這個(gè)區(qū)布置草本植物，增加了植物的多樣性，同時(shí)起到防風(fēng)固坡的作用。

（2）生態(tài)工程設(shè)計(jì)。

水生植物在處理系統(tǒng)中對微生物生長和污染物凈化方面起著重要作用，牛軛湖濕地區(qū)栽植千屈菜、水蔥、香蒲、蘆葦、菖蒲、紅廖、澤瀉等水生植物，均按16顆/m2、5芽/株栽植，荷花按照1 株/m2栽植。

牛軛湖島區(qū)栽植杞柳，采用3年生苗，按4 株/m2栽植。

護(hù)岸生態(tài)區(qū)采用撒播苜蓿和杞柳草木混栽方式，杞柳采用3年生苗，按4株/m2栽植。

3.4.2 水環(huán)境凈化基礎(chǔ)工程

包括牛軛湖濕地區(qū)和護(hù)岸生態(tài)區(qū)的護(hù)岸工程。

（1）進(jìn)出水系統(tǒng)土方工程。將現(xiàn)在的牛軛湖進(jìn)出口開挖整形，進(jìn)口高程降至10.8m，出口高程降至10.8m，湖內(nèi)河道局部整形處理，降至10.8m高程；進(jìn)出口整形設(shè)計(jì)為 5m寬渠道，邊坡為1：3。

（2）護(hù)岸生態(tài)區(qū)的基礎(chǔ)護(hù)岸工程。在牛軛湖上游迎水側(cè)布設(shè)護(hù)岸共598m，設(shè)計(jì)采用雷諾護(hù)墊軟體排平順護(hù)岸型式。即水上部分采用雷諾護(hù)墊護(hù)岸，水下部分采用軟體排壓石護(hù)底。考慮牛軛湖為天然形成，不對其常水位以上進(jìn)出口封閉，故分為3段布設(shè)，既1號護(hù)岸、2號護(hù)岸、3號護(hù)岸，長度分別為250m，178m，170m。為防止洪水期抄后路，常水位以下為一體，采用拋石措施。

4 工程建成后對河道的影響

4.1 對遼河水量的影響

工程建成后，河水經(jīng)橡膠壩進(jìn)入濕地系統(tǒng)，在濕地中按一定水位運(yùn)行。由于水面的蒸發(fā)、植物的蒸騰以及因水位抬高引起的滲漏等作用，水量會(huì)有一定損失。但是為了保證濕地系統(tǒng)的正常運(yùn)行，橡膠壩水位的設(shè)計(jì)，能夠滿足濕地植被的生長。河流處于豐水期時(shí)，能夠通過抬高橡膠壩而提高需水量，起到一定的削減洪水的作用。

4.2 對遼河水質(zhì)的影響

工程建成后，經(jīng)過濕地處理后可削減的量分別約為2.86t/a和0.21t/a。入河水質(zhì)得到了極大的改善，濕地出水水質(zhì)基本為Ⅳ類或優(yōu)于Ⅳ類，這對于逐步改變河流污染狀態(tài)，提高河流水質(zhì)，促進(jìn)水環(huán)境改善有重大意義。

4.3 對遼河生態(tài)的影響

水質(zhì)的改善可全面改善河流的水環(huán)境，營造更好的鳥類水禽棲息環(huán)境。保護(hù)生物和遺傳多樣性，濕地的生物多樣性占有非常重要的地位。依賴濕地生存、繁衍的野生動(dòng)植物極為豐富，其中有許多是珍稀特有的物種，是生物多樣性豐富的重要地區(qū)和瀕危鳥類、遷徙候鳥以及其它野生動(dòng)物的棲息繁殖地。

4.4 對遼河保護(hù)區(qū)的影響

工程建設(shè)加速推進(jìn)了遼河干流環(huán)境綜合治理，把建設(shè)生態(tài)文明放在更加突出重要的位置。加快推進(jìn)遼河干流治理和保護(hù)，徹底摘掉重度污染的帽子，對建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，實(shí)現(xiàn)遼寧老工業(yè)基地振興，促進(jìn)遼寧經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，具有重要的歷史和現(xiàn)實(shí)意義。加強(qiáng)遼河干流污染治理對改善民生條件、提高人民生活水平，促進(jìn)和諧遼寧和生態(tài)文明社會(huì)建設(shè)，具有重要的社會(huì)意義。通過濕地修復(fù)工程能促進(jìn)水生生物和魚類的繁衍，魚類、昆蟲等數(shù)量及種類逐漸增多，為候鳥棲息和覓食提供了場地，為昆蟲及蛙類提供了越冬場所，動(dòng)物的生存環(huán)境將大為改善，生物物種進(jìn)一步豐富。

5 結(jié)論

通過對紅廟子牛軛湖及其周邊進(jìn)行綜合整治，利用栽植水生植物及耐淹植物凈化水質(zhì)、護(hù)岸基礎(chǔ)防護(hù)配合生態(tài)防護(hù)等措施，進(jìn)行水環(huán)境綜合治理。目前該段水質(zhì)已達(dá)Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。水環(huán)境綜合治理對恢復(fù)、改善和維護(hù)水域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完整性，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)和健康發(fā)展，發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)功能，削減污染負(fù)荷，全面改善河道水環(huán)境有重要的意義。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號：TV85

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1008-1305（2016）02-0080-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-1305.2016.02.033

收稿日期：2015-01-12

作者簡介：李 鯉（1982年—），女，工程師。