陳 浩，王 飛，施巍巍

（江蘇省太湖水利規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，江蘇蘇州215128）

蘇州古城區(qū)水環(huán)境改善方案研究
——自流活水之配水工程

陳 浩，王 飛，施巍巍

（江蘇省太湖水利規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，江蘇蘇州215128）

配水工程作為蘇州古城區(qū)自流活水核心控導(dǎo)工程，采用底軸驅(qū)動翻板門活動溢流堰人工實現(xiàn)古城區(qū)河網(wǎng)水頭差，營造南北相對水勢，實現(xiàn)古城河道全面活水，達到改善古城區(qū)水環(huán)境的目的，且與環(huán)城河周邊景致相融合，突出水文化建設(shè)，彰顯江南水鄉(xiāng)風(fēng)韻。

配水工程；城鎮(zhèn)；水環(huán)境

1 引言

蘇州是我國歷史悠久的文化名城，水是蘇州的靈魂。蘇州古城座落于水網(wǎng)之中，街道依河而建，建筑臨水而造，蘇州古城因水而起，因水而美，因水而靈。但近年來隨著城鎮(zhèn)化進程和人類脅近作用下［1］，水環(huán)境不斷的惡化，雖然通過多種舉措治理，并取得了一定成效，但古城區(qū)河網(wǎng)水體水質(zhì)總體改善不明顯，大部分水體透明度遠(yuǎn)達不到城區(qū)景觀用水的要求［2］-［3］。

通過建設(shè)有效的控導(dǎo)工程，人工實現(xiàn)平原河網(wǎng)水頭差，營造古城南北相對水勢，實現(xiàn)古城河道全面活水、持續(xù)活水、自流活水。

為加快提升蘇州古城區(qū)河道水質(zhì)，充分利用優(yōu)質(zhì)豐富的過境水和完備的防洪、引排工程蘇州古城區(qū)自流活水工程主要包括為保障入古城區(qū)調(diào)水提供優(yōu)質(zhì)水源的水源工程、引水后通過控導(dǎo)措施調(diào)控內(nèi)城河與外城河分流比的配水工程和進一步改善內(nèi)城河水流條件的輔助工程三大類。其中，配水工程的主要任務(wù)是營造南北相對水勢，靈活調(diào)控內(nèi)城河與外城河分流比，為古城片和大包圍內(nèi)各片水系提供適宜需水量。

2 蘇州古城區(qū)河道水質(zhì)及治理現(xiàn)狀存在問題

中國的治水史與社會發(fā)展史緊密相依。蘇州古城區(qū)河道在上世紀(jì)50年代水質(zhì)良好，上世紀(jì)60年代起市區(qū)河道日趨污染，上世紀(jì)80年代以后，環(huán)城河出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象。本世紀(jì)初，特別是近幾年來，雖然對水環(huán)境治理力度和保護重視程度不斷提升，但由于局部區(qū)域工業(yè)、人口的激增［4］，總體水質(zhì)，特別是古城區(qū)河網(wǎng)水體水質(zhì)總體改善不明顯，沒有出現(xiàn)根本性好轉(zhuǎn)的趨勢，河道基本喪失自凈能力，水質(zhì)污染嚴(yán)重。蘇州古城區(qū)水環(huán)境存在的主要問題有以下幾方面。

（1）整體水質(zhì)差。河網(wǎng)部分水體水質(zhì)指標(biāo)為劣Ⅴ類，大部分水體透明度不足25cm，遠(yuǎn)達不到城區(qū)景觀用水50cm的要求，局部存在明顯黑臭現(xiàn)象。納污能力超限，河道基本喪失自凈能力［5］，水質(zhì)污染嚴(yán)重。

（2）水體流動性差。整個古城區(qū)河網(wǎng)水力坡降小，河道內(nèi)存在大量局部礙流高坎，倒坡降現(xiàn)象嚴(yán)重，加重了河網(wǎng)淤積，降低了河網(wǎng)水體流動性。此外，水系不通暢，嚴(yán)重影響河道水體循環(huán)，加速水體惡化。

（3）現(xiàn)有換水格局效果不佳。古城區(qū)河網(wǎng)現(xiàn)狀換水是通過沿環(huán)城河分片低洼地排澇泵站來實現(xiàn)局部地區(qū)換水的，區(qū)域內(nèi)部排澇根據(jù)地形和行政區(qū)劃，分成北園、桃塢、古城北、干將、古城南和南園六個排水分片，各片區(qū)換水根據(jù)片區(qū)內(nèi)部要求獨立調(diào)度，缺乏統(tǒng)籌安排，無法形成河網(wǎng)整體常態(tài)有序流動，整體換水效果不佳。

（4）泵引動力驅(qū)動活水弊端多。古城區(qū)河網(wǎng)目前主要依靠泵站抽水措施實現(xiàn)水體交換、加速水體流動改善水環(huán)境。但現(xiàn)有泵站大多建在居民區(qū)，泵站抽水產(chǎn)生噪音擾民，因此，大部份泵站夜間不能運行，嚴(yán)重影響換水質(zhì)量和換水效率；同時，現(xiàn)有泵站效率低，可靠性、穩(wěn)定性、安全性不高，不利游船通航安全；動力驅(qū)動耗能耗電，運行成本高。現(xiàn)行泵引方案河網(wǎng)水質(zhì)改善效果不明顯。

（5）現(xiàn)行引水方案不能滿足古城區(qū)內(nèi)部河網(wǎng)環(huán)境改善的需求。古城區(qū)現(xiàn)狀以西塘河引水為主，外塘河為輔。引水進入環(huán)城河后，雖然對改善環(huán)城河水質(zhì)作用明顯，但內(nèi)城河沒有水頭差，自流進入內(nèi)城河流量小，流速緩慢，無法滿足古城區(qū)河網(wǎng)水環(huán)境改善的需求；受區(qū)域水權(quán)限制和周邊區(qū)域用水要求，僅依靠西塘河無法為古城河網(wǎng)提供可靠保證。

3 工程建設(shè)的必要性

蘇州城區(qū)地勢平坦，河網(wǎng)水力坡降小，水體流動緩慢，且由于內(nèi)城河河道規(guī)模與環(huán)城河規(guī)模相比差距較大，外引清水絕大部分繞過內(nèi)城河從東西環(huán)城河南流分散，流入古城區(qū)內(nèi)部河道流量偏少，不足城區(qū)自流活水流量要求的一半，河網(wǎng)水體流動性增加不明顯，不能滿足城區(qū)景觀用水的感觀要求，不足以達到水環(huán)境改善效果，為確保內(nèi)城河一定的流速，進一步鞏固截污、清淤、暢流等一系列古城區(qū)河道水質(zhì)提升工程的實施效果，持續(xù)提升水環(huán)境質(zhì)量，需人為營造南北水勢，新建配水工程來調(diào)控內(nèi)城河與外城河分流比，使入古城區(qū)水量可調(diào)可控，顯著提高內(nèi)部河網(wǎng)流速。

4 工程措施

為營造古城區(qū)南北水頭差，合理控制內(nèi)城河與外城河分流比，實現(xiàn)按需配水，并滿足環(huán)城河日常通航需要，配水工程在西環(huán)城河五龍橋附近新建閶門堰，防止外引清水直接從西環(huán)城河南流；在東環(huán)城河婁門橋北新建婁門堰，防止外引清水直接從東環(huán)城河南流。

閶門堰和婁門堰均為活動溢流堰，單孔凈寬均為16m。根據(jù)環(huán)城河游船類型，為保證枯水期游船正常航行，溢流堰底檻高程均為1.20m，閘孔居中布置，兩側(cè)對稱布置箱式啟閉機房?？障漤敳颗c現(xiàn)河道擋墻同高。兩側(cè)采用木棧橋、擋墻等多種型式與原護岸銜接，上布景觀小品、綠化等，與現(xiàn)有景觀及未來規(guī)劃協(xié)調(diào)一致。

4.1 閶門堰

閶門堰布置在西環(huán)城河五龍橋北約70m處，此處水面較窄（約25.2m），不僅可以滿足工程布置的需要，而且可以盡量減小因工程實施造成水面束窄（含棧橋水面寬21m）的景觀效果影響，同時可以帶動山塘河片區(qū)活水功能的發(fā)揮。閶門堰工程位置見圖1。

閶門堰主要是用于阻止西塘河引來的清潔水直接流走，使大部分清水留在北環(huán)城河，引導(dǎo)清水通過北園河、臨頓河、平門河南下進入古城區(qū)河網(wǎng)，其余部分進入東環(huán)城河。

圖1 閶門堰工程位置圖

閘室采用開敞式的鋼筋混凝土塢式結(jié)構(gòu)，順?biāo)鞣较蜷L度為16.5m，岸墻邊墩厚0.6m，閘底板頂面高程為0.0m，底板厚1.8m，閘門工作區(qū)域外的底板上設(shè)80cm高護門檻，上設(shè)高40cm橡膠板。工作閘門采用底軸驅(qū)動翻板式鋼閘門，通過液壓啟閉機進行無級啟閉控制。液壓啟閉系統(tǒng)、電控設(shè)備及沖淤系統(tǒng)的高壓水泵等均布置在兩側(cè)的空箱內(nèi)，空箱頂部與現(xiàn)河道擋墻同高。

4.2 婁門堰

婁門堰結(jié)合蘇州古城墻復(fù)建的景觀要求，布置在東環(huán)城河婁門橋北側(cè)，此處水面因婁門橋橋臺及橋柱的影響，實際通航水面較窄（約26.4m），不僅可以滿足工程布置的需要，而且可以盡量減小因工程實施造成水面束窄（含棧橋水面寬24.2m）的景觀效果影響，同時不影響婁門泵站、婁江樞紐排澇功能的發(fā)揮。婁門堰工程位置見圖2。

圖2 婁門堰工程位置圖

婁門堰主要是用于阻止外塘河來的清潔水直接流走，使大部分清水留在北環(huán)城河，通過北園河、臨頓河、平門河進入古城區(qū)河網(wǎng)，其余部分通過西環(huán)城河。

閘室采用開敞式的鋼筋混凝土塢式結(jié)構(gòu)，順?biāo)鞣较蜷L度為16.5m，岸墻邊墩厚0.6m，閘底板頂面高程為0.0m，底板厚2.0m，閘門工作區(qū)域外的底板上設(shè)80cm高護門檻，上設(shè)高40cm橡膠板。工作閘門采用底軸驅(qū)動翻板式鋼閘門，通過液壓啟閉機進行無級啟閉控制。液壓啟閉系統(tǒng)、電控設(shè)備及沖淤系統(tǒng)的高壓水泵等均布置在兩側(cè)的空箱內(nèi)，空箱頂部與現(xiàn)河道擋墻同高。

4.3 門型比選

本工程活動溢流堰主要用于營造南北相對水勢，靈活調(diào)控內(nèi)城河與外城河分流比，為古城片和大包圍內(nèi)各片水系提供適宜需水量，并且要結(jié)合城市規(guī)劃，與周圍景觀相協(xié)調(diào)，充分考慮景觀綠化和城市美化的需要。

根據(jù)《水利水電鋼閘門設(shè)計規(guī)范》，并結(jié)合本工程的實際情況，可供選擇的閘門型式主要有直升式平面鋼閘門、弧型門、升臥式平面鋼閘門［6］三種結(jié)構(gòu)型式。升臥式平面鋼閘門目前在蘇南地區(qū)的運用已經(jīng)非常普遍。它吸收了弧型門和橫拉門的優(yōu)點，與弧型門比較，具有閘墩短、結(jié)構(gòu)簡單、土建工程量小的優(yōu)點；與橫拉門比較，具有啟閉靈活、配套土建結(jié)構(gòu)簡單，閘門維修方便的優(yōu)點。該型式的閘門在本工程周邊地區(qū)的類似工程中應(yīng)用較多，積累了豐富的運行管理經(jīng)驗，有利于本工程今后的運行管理。但是由于本工程地處蘇州古城區(qū)的環(huán)城河上，考慮到景觀的整體要求［7］，水面上不宜有較大的建筑物，需考慮新的門型。

經(jīng)多方調(diào)研，結(jié)合蘇州古城河整體景觀的要求，最后確定在本工程中采用底軸驅(qū)動式液壓翻板門［8］。底軸驅(qū)動式液壓翻板門是一種新型的可調(diào)控溢流閘，由土建結(jié)構(gòu)、帶固定底軸的鋼閘門、驅(qū)動裝置等組成，適用于寬度10～50m，水位差0～4m的河道。由液壓系統(tǒng)控制底軸驅(qū)動翻板門可以直立擋水、臥倒放水，不影響游船航行安全，低水位溢流時形成人工瀑布，具有一定的景觀效果。同時為防止閘門下游側(cè)長期運行后的泥沙淤積，阻礙閘門的正常啟閉運行，在閘門下游側(cè)設(shè)有沖於系統(tǒng)，沖於系統(tǒng)可根據(jù)水閘的運行需要在水閘開啟或關(guān)閉前運行一段時間。

5 工程環(huán)境影響及經(jīng)濟評價

蘇州古城區(qū)自流活水工程是一項結(jié)合截污、清淤、保潔等水環(huán)境整治一系列措施，實現(xiàn)古城區(qū)全面活水、持續(xù)活水和自流活水的重要工程。配水工程作為蘇州古城區(qū)“自流活水”工程的關(guān)鍵工程之一，實施后，實現(xiàn)古城區(qū)河網(wǎng)“自流活水”，增大河網(wǎng)流量與流速，改善河網(wǎng)流動性。經(jīng)配水工程的合理調(diào)度后，內(nèi)城河進水分流比可由現(xiàn)狀的1/10提高至1/4～3/4，河道流速由現(xiàn)狀的幾乎為零提高到10～60cm/s不等。古城區(qū)河網(wǎng)水體流動加快，不僅可改善流速等一些感觀指標(biāo)，對河道水質(zhì)理化指標(biāo)改善作用也較明顯，使古城區(qū)水質(zhì)、水景觀明顯改善，呈現(xiàn)“水清水好水美，河凈岸潔景秀”。同時，經(jīng)中心城區(qū)大包圍樞紐的合理調(diào)度，可帶動整個城區(qū)的水體流動，達到水環(huán)境改善目標(biāo)。

蘇州古城區(qū)河道自流活水工程建成后，河道水動力條件改善，水環(huán)境容量的增加使得水體承受污染負(fù)荷的能力提高，從而減輕對污水處理削減率的壓力，降低污水處理費用。此外，工程建成后，外圍輸水線路大部分時間可利用自然水勢引水入城，內(nèi)城河經(jīng)配水工程合理調(diào)度，實現(xiàn)自流活水，相應(yīng)每年可減少現(xiàn)狀利用泵站抽排來改善水動力條件的運行費用。

6 結(jié)論

通過實現(xiàn)古城河網(wǎng)自流活水，促進河網(wǎng)水體有序流動，并在活水自流的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)活水保水質(zhì)、活水減淤積、活水助保潔的作用，達到持續(xù)改善古城區(qū)河網(wǎng)水環(huán)境水質(zhì)的目的，發(fā)揮惠及周邊綜合效用，恢復(fù)古城水清水好水美，河凈岸潔秀美景色和江南水城獨特魅力。配水工程全面實施后，再結(jié)合自流活水的其它工程，可實現(xiàn)營造古城區(qū)南北適宜水頭差達20cm左右，日均入古城區(qū)水量不少于60萬m2。

工程建成后，古城區(qū)內(nèi)部均為自流活水，規(guī)劃引水方案泵站引水工程均在古城區(qū)外圍，遠(yuǎn)離居民區(qū)。其社會、環(huán)境效益主要有以下幾方面。

（1）實現(xiàn)古城區(qū)河網(wǎng)全面活水、持續(xù)活水、自流活水，消除泵引換水噪音擾民現(xiàn)象，改善周邊居民居住環(huán)境。

（2）河網(wǎng)水體水質(zhì)改善明顯，水體感觀效果明顯改善，沿河再現(xiàn)水清景美江南水鄉(xiāng)秀麗風(fēng)光，蘇州水城文化和品味進一步提升。

（3）自流活水方案配水工程，與環(huán)城河周邊景致與人居環(huán)境相融合，突出水文化建設(shè)，注重開發(fā)水域空間的景觀與休閑娛樂功能，彰顯江南水鄉(xiāng)風(fēng)韻，促進當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)發(fā)展。

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TV66

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：1672-2469（2015）07-0086-04

10.3969/j.issn.1672-2469.2015.07.029

陳 浩（1982年—），男，工程師。