徐州市銅山區(qū)水系貫通工程規(guī)劃設(shè)計(jì)

劉美艷， 王海濤， 姜高群

(江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司， 江蘇 揚(yáng)州 225127)

城市水系貫通工程建設(shè)可以有效改善城市水環(huán)境條件較差的現(xiàn)狀。梅震偉等[1]以濱州市為例，對(duì)城市河湖水系規(guī)劃工程進(jìn)行介紹，認(rèn)為該工程建設(shè)可以改善城市水環(huán)境、優(yōu)化水資源配置。劉昱等[2]結(jié)合黃岡水系連通工程，對(duì)工程建設(shè)過程中的景觀設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，為城市水系連通工程提供參考。陳磊等[3]結(jié)合自貢水系連通工程設(shè)計(jì)工程，采用多種治理手段，可為水系連通工程設(shè)計(jì)提供建議。目前，已有較多的城市進(jìn)行了水系連通工程設(shè)計(jì)[4-8]，并取得了良好的效果，有效改善了當(dāng)?shù)氐乃h(huán)境條件，并為當(dāng)?shù)鼐用裉峁┝肆己玫男蓍e場(chǎng)所，具有重要的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)效益。

江蘇省徐州市水系較為發(fā)達(dá)，但各河水之間的連用性較差，且在長(zhǎng)期的污染下，水環(huán)境條件較為惡劣，河水污染較為嚴(yán)重。因此，采取相關(guān)的工程措施，改善城市水環(huán)境條件，勢(shì)在必行。以銅山區(qū)為例，對(duì)水系連通工程規(guī)劃設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

1 工程概況

徐州市銅山區(qū)現(xiàn)狀河道多處不同，部分河道被填埋或者被城市建設(shè)擠占，造成區(qū)域內(nèi)河道空間減小，水面狹窄，河道淤積現(xiàn)象十分嚴(yán)重，各水源之間的連通性較差，水體污染嚴(yán)重。

城區(qū)水源缺乏清潔水源補(bǔ)給，河道內(nèi)水生植物數(shù)量急劇減少，水質(zhì)逐漸變差。城市河網(wǎng)水體無法流動(dòng)，幾乎處于靜止?fàn)顟B(tài)，與外界水源之間的交換難度較大，水質(zhì)富營養(yǎng)化現(xiàn)象嚴(yán)重。河道喪失自凈能力，水體惡臭。

隨著國家經(jīng)濟(jì)水平的提升，水利基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)建設(shè)已經(jīng)逐漸受到重視。銅山將治理水環(huán)境當(dāng)作改善生態(tài)環(huán)境、提升人民群眾生活質(zhì)量的重要工作，黑臭水體治理、污水處理、水景觀打造“三水同治”綜合施策，通過水系貫通治理促進(jìn)黑臭河道的治理，把“水美銅山”建設(shè)一步步向前推進(jìn)。

此次水系連通工程主要建設(shè)內(nèi)容：疏浚治理河道5條，治理總長(zhǎng)度8.65 km；鋪設(shè)管道1.63 km(含頂管)；新建、拆建沿河控制建筑物10座，其中泵站2座、水閘7座、過路涵1座。

2 水系貫通工程總體規(guī)劃

銅山區(qū)水系貫通共分為4個(gè)排水區(qū)，分別為云龍湖排水區(qū)、拾屯河排水區(qū)、丁萬河排水區(qū)、灌溝河排水區(qū)。本年度工程內(nèi)容為云龍湖排水區(qū)、拾屯河排水區(qū)、丁萬河排水區(qū)。

2.1 云龍湖排水區(qū)

在閘河邊新建提升泵站引閘河水通過管道送入漢王大寨河，為避免河水直接南下入玉帶河，在漢王大寨河上新建節(jié)制閘，使水進(jìn)入園山中溝、南望中溝和青年山中溝，在青年山中溝西端新建節(jié)制閘，避免水體直接入閘河，并對(duì)園山中溝、南望中溝、青年山中溝進(jìn)行疏浚，使?jié)h王大寨河、園山中溝、南望中溝、青年山中溝形成活水循環(huán)。

現(xiàn)狀老玉帶河?xùn)|側(cè)在建提升泵站，可通過該泵站提玉帶河清水入老玉帶河，為使老玉帶河水體向西流通，在老玉帶河與玉帶河連通的大寨河和丁塘湖小溝上設(shè)置節(jié)制閘，并在老玉帶河西側(cè)設(shè)置節(jié)制閘，形成老玉帶河、玉帶河的貫通。

將丁塘湖中溝東端采用頂管與漢王大寨河貫通，并對(duì)西端進(jìn)行疏浚，使丁塘湖中溝與老玉帶河及漢王大寨河連通(圖1)。

建設(shè)內(nèi)容：新建大寨河提水泵站1座，河道沿線新建節(jié)制閘5座，拆建過路涵1座，疏浚河道4條，埋設(shè)管道1條。

圖1 云龍湖排水區(qū)水體循環(huán)布置圖

2.2 拾屯河、丁萬河排水區(qū)

拾屯河通過楊西大溝與老牛河相連，老牛河在薛莊閘下再次匯入拾屯河，通過在老牛河口新建節(jié)制閘，并對(duì)楊西大溝和老牛河部分河段進(jìn)行疏浚，形成拾屯河、楊西大溝、老牛河的活水循環(huán)(圖2)。

建設(shè)內(nèi)容：新建老牛河閘1座，拆建楊西閘1座，疏浚河道1條。

丁萬河將臺(tái)子河西段與劉樓河連接，并在劉樓河節(jié)點(diǎn)處新建提升泵站，將劉樓河水提至臺(tái)子河，進(jìn)入運(yùn)河，形成丁萬河、劉樓河、臺(tái)子河、運(yùn)河的水體循環(huán)(圖2)。

建設(shè)內(nèi)容：新建劉樓河提升泵站1座，管道埋設(shè)1條。

圖2 拾屯河、丁萬河排水區(qū)水體循環(huán)布置圖

2.3 工程建設(shè)規(guī)模

工程建設(shè)規(guī)模見表1、表2。

表1 泵站建設(shè)規(guī)模

3 水系連通性評(píng)價(jià)

目前針對(duì)水系連通性評(píng)價(jià)的方法主要為多指標(biāo)評(píng)價(jià)法[9]，根據(jù)水網(wǎng)中的“點(diǎn)-邊”關(guān)系評(píng)價(jià)水系連通情況。水系連通性評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括：河頻率(C1)、水面率(C2)、河網(wǎng)密度(C3)、網(wǎng)絡(luò)環(huán)通度(C4)、節(jié)點(diǎn)連接率(C5)和網(wǎng)絡(luò)連通度(C6)。其中：

表2 水閘設(shè)計(jì)參數(shù)

河頻率Rp(C1)采用下式計(jì)算：

(1)

式中：Rp表示河頻率，%；n表示河流數(shù)量，條；A表示區(qū)域總面積，km2。

水面率W(C2)采用下式計(jì)算：

(2)

式中：W表示水面率，%；Aw表示水面面積，km2。

河網(wǎng)密度P(C3)采用下式計(jì)算：

(3)

式中：P表示河網(wǎng)密度，km-1；L表示河流總長(zhǎng)度，km。

網(wǎng)絡(luò)環(huán)通度K(C4)可采用下式計(jì)算：

(4)

節(jié)點(diǎn)連接率N(C5)可采用下式計(jì)算：

(5)

網(wǎng)絡(luò)連通度Q(C6)計(jì)算方法如下：

(6)

式中：M表示河流連接廊道數(shù)；個(gè)；V表示節(jié)點(diǎn)數(shù)，個(gè)。

因此，評(píng)級(jí)指標(biāo)體系如圖3所示。

圖3 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

使用式(1)～(6)計(jì)算規(guī)劃前后各指標(biāo)取值，見表3～4。

利用SPSS軟件自帶的主成分分析法分析影響水系連通性等級(jí)的主要指標(biāo)，計(jì)算過程和結(jié)果見表5～6。

4 工程效益評(píng)價(jià)

4.1 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

本工程2018年12月底完成，工程運(yùn)行期50年，計(jì)算期基準(zhǔn)點(diǎn)選在2019年年末，即2019年年末開始發(fā)揮效益。

4.1.1 國民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

根據(jù)工程建設(shè)工程量的統(tǒng)計(jì)，本工程國民經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率(EIRR)為12.4%，經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值(ENPV)為8 600萬元，效益費(fèi)用比(EBCR)為1.21。本項(xiàng)目在國民經(jīng)濟(jì)上是合理的和可行的。

4.1.2 敏感性分析

由于經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)中涉及的因素很多，許多參數(shù)是依據(jù)預(yù)測(cè)或估算獲得的，存在著不同程度的不確定性。為了分析不確定性因素對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響， 從對(duì)國民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)不利的角度出發(fā)，確定工程投資和工程效益做上下浮動(dòng)，逐一估算國民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)。計(jì)算成果見表7。

從表7中結(jié)果可以看出，即使投資增加15%，同時(shí)效益減少15%，經(jīng)濟(jì)內(nèi)部回收率仍然大于社會(huì)折現(xiàn)率，經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比大于1，經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值大于0。

表3 規(guī)劃前各指標(biāo)參數(shù)取值

表4 規(guī)劃后各指標(biāo)參數(shù)取值

表5 評(píng)價(jià)指標(biāo)相關(guān)矩陣

表6 評(píng)價(jià)指標(biāo)成分矩陣

因此，從敏感性角度分析，可以認(rèn)為工程經(jīng)濟(jì)上是可行的。

4.2 生態(tài)環(huán)境效益

河道連通性較差、河道淤積嚴(yán)重，大大降低了城市水體之間的流動(dòng)性，減弱了水體的自凈能力，河道淤積的淤泥是河道內(nèi)部的水體污染源。此次水系連通工程對(duì)河道淤泥進(jìn)行疏浚、清理，可迅速緩解河道內(nèi)源污染，有助于改善現(xiàn)狀河道的自凈能力，改變“黑臭”的水環(huán)境條件。通過相應(yīng)的景觀建設(shè)，對(duì)河道景觀美化具備十分重要的意義。多種方法的采取，有助于實(shí)現(xiàn)銅山區(qū)河道通暢、河水清潔、河岸綠化、景觀美麗等目標(biāo)。

表7 敏感性分析成果

4.3 社會(huì)效益分析

水系連通工程建設(shè)完成后，必然會(huì)改善當(dāng)?shù)鼐?/p>

民的生產(chǎn)、生活環(huán)境條件，改善生活質(zhì)量，也將會(huì)從側(cè)面促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。水系連通工程建設(shè)，有助于保護(hù)當(dāng)?shù)鼐用衩馐芎闈?、干旱等自然?zāi)害，改善生活環(huán)境水平。國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生活環(huán)境改善、居民收入提高對(duì)于人心安定、社會(huì)平穩(wěn)具有重要的意義。

5 結(jié) 語

以徐州市銅山區(qū)水系連通工程為例，對(duì)水系規(guī)劃建設(shè)進(jìn)行研究。通過3個(gè)排水區(qū)水系連通工程建設(shè)，有助于改善當(dāng)?shù)睾铀|(zhì)、保護(hù)居民免受洪澇災(zāi)害，經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)效益較為顯著，使用主成分分析法評(píng)價(jià)影響水系連通性的主要指標(biāo)為河頻率、水面率以及節(jié)點(diǎn)連接率。可為徐州市其他地區(qū)水系連通工程建設(shè)提供參考。