劉興邦 吳文霞

摘要：云南省鎮(zhèn)康縣開展了南傘河水生態(tài)綜合治理工程，通過河道治理、截排污、景觀提升等綜合治理措施，打造“河暢、水清、岸綠、景美”的南傘河。對(duì)綜合治理措施中涉及的大跨度景觀壩軟基處理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、城區(qū)段河道清淤方法、河湖連通和水體置換關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了重點(diǎn)分析和研究，并成功運(yùn)用于工程的相關(guān)設(shè)計(jì)和施工中。南傘河水生態(tài)綜合治理工程的完成，徹底改善了鎮(zhèn)康縣城的水環(huán)境和人居環(huán)境，取得了較好的社會(huì)效益及生態(tài)效益。南傘河的水生態(tài)綜合治理經(jīng)驗(yàn)對(duì)類似城區(qū)段河道水生態(tài)綜合治理具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：水生態(tài)綜合治理;景觀壩;河道清淤;河湖連通;南傘河;云南省

中圖法分類號(hào)：X522

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI： 10.15974/j.cnki.slsdkb.2020.08.叭5

長(zhǎng)期以來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，城市河道出現(xiàn)水資源短缺和水質(zhì)惡化等一系列問題。因此，需要從源頭上扭轉(zhuǎn)城市河道水生態(tài)環(huán)境惡化的趨勢(shì)，使傳統(tǒng)水利向生態(tài)水利轉(zhuǎn)變，在更深層次推進(jìn)水生態(tài)文明建設(shè)，促進(jìn)人水和諧，保證城市可持續(xù)發(fā)展。

河道作為城市水生態(tài)綜合治理的核心，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者對(duì)此進(jìn)行過很多深入研究，取得了豐富的研究成果[1-7]，并成功應(yīng)用于實(shí)踐。本文主要對(duì)云南省鎮(zhèn)康縣南傘河水生態(tài)綜合治理措施進(jìn)行探討和研究。

1 南傘河水生態(tài)綜合治理措施

鎮(zhèn)康縣地處云南省西南部、臨滄市西部，縣城駐地南傘鎮(zhèn)為國(guó)家2類口岸，距臨滄市242 km，距昆明678 km。南傘河屬怒江水系的南汀河流域，發(fā)源于南傘鎮(zhèn)西南山區(qū)，干流長(zhǎng)17.3 km，徑流面積80.3km2，地處巖溶地區(qū)，上游為南傘水庫(kù)，自縣城北邊人城后繞鎮(zhèn)康縣城東南邊山腳進(jìn)入緬甸。

南傘河水生態(tài)的現(xiàn)狀及存在的主要問題如下：①南傘河上游植被覆蓋較差，水土流失嚴(yán)重，存在河道淤積問題;②河道存在落水洞，在枯期易出現(xiàn)河道斷流;③老城區(qū)兩岸截排污系統(tǒng)不完善，污水廢水直排人河，造成水污染，枯期水濁;④景觀方面，水系形態(tài)、景觀步道形態(tài)、兩側(cè)綠地功能、植物品種和色彩等較為單一，主題文化和景觀配套設(shè)施缺失。

基于河道現(xiàn)狀及存在的問題，南傘河水生態(tài)綜合治理措施主要包括：①對(duì)南傘河城區(qū)段河道樁號(hào)k1+260 -k4+891河道清淤，上善湖和知行湖新增漿砌石堤岸，知行湖落水洞改造成六邊形落水洞溢流堰，達(dá)到“河暢”效果。②完善南傘河老城區(qū)段截排污管網(wǎng)系統(tǒng)，右岸南傘鎮(zhèn)人民政府旁至民族街之間新增鋪設(shè)DN500預(yù)制混凝土管600 m，污水最終排至污水處理廠，處理達(dá)標(biāo)后排放，達(dá)到“水清”效果;新建景觀壩和鋼壩，對(duì)水體曝氣補(bǔ)氧，并在河道中形成大水面;融人鎮(zhèn)康當(dāng)?shù)氐拿褡鍤v史文化，打造“同心湖、上善湖、知行湖”3個(gè)人工湖水景觀，同時(shí)進(jìn)行同心湖至堅(jiān)果園之間河道兩側(cè)的綠化、亮化和健康步道拓寬工程以及堅(jiān)果園工程，達(dá)到“岸綠、景美”效果，整體提升縣城景觀。③加強(qiáng)水管理和水資源保護(hù)，推行河長(zhǎng)制，搭建河長(zhǎng)制信息化系統(tǒng)平臺(tái)。南傘河城區(qū)段水生態(tài)文明建設(shè)平面布置見圖1。

2 南傘河水生態(tài)綜合治理關(guān)鍵問題

在水生態(tài)綜合治理措施中，大跨度景觀壩軟基處理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、城區(qū)河道清淤方法、河湖連通和水體置換是工程實(shí)施的難點(diǎn)及重點(diǎn)，本文對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)探討和分析。

2.1 大跨度景觀壩基礎(chǔ)處理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鋼壩主要由土建部分、底軸、鋼閘門和驅(qū)動(dòng)裝置等組成[8-9]，適用于河道寬（5～ 100 m）而水頭差比較?。?～6 m）的工況，鋼壩臥壩排洪，立壩蓄水，頂部溢流時(shí)可形成人工瀑布。景觀壩是在鋼壩的頂部位置設(shè)置噴水裝置，形成噴泉效果，再結(jié)合燈光、音樂裝置，使其具有蓄水防洪和水利風(fēng)景區(qū)功能。作為一種正在推廣和運(yùn)用的新壩型，景觀壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還缺乏相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)程和規(guī)范。

在同心湖布置一座40.0 mx1.5 m（寬×高）的景觀壩，打造同心湖水景觀，景觀設(shè)計(jì)總面積為13 392 m2，水體面積為5 442 m2。根據(jù)地質(zhì)勘探及鉆孔資料，景觀壩軸線位置的河床及漫灘堆積物以沖洪積層為主，少量人工填土。基礎(chǔ)大部分為沖洪積層的淤泥質(zhì)黏土（Qalp-1）和沖洪積層的含礫黏土（Qalp-3）;下伏基巖為永德組（P.y）黃綠、褐黃色基性侵入巖（X），為灰綠色煌斑巖，埋深6.7～13.8 m。淤泥質(zhì)黏土地基承載力特征值為50～ 70 kPa，含礫黏土地基承載力特征值為70～ 90 kPa。

通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)并借鑒已實(shí)施項(xiàng)目工程經(jīng)驗(yàn)，國(guó)內(nèi)單跨超過35 m的鋼壩，地基為軟基，均采用樁基或復(fù)合地基處理，同時(shí)參考SL 265-2016《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》，閘室段混凝土底板在土基的分段長(zhǎng)度不宜超過35 m。景觀壩閘門單跨40 m，跨度較大，閘室底板平均厚度為1.46 m，基礎(chǔ)為淤泥質(zhì)黏土和含礫質(zhì)黏土，基礎(chǔ)較差。由于距汛期只有3個(gè)月，施工工期緊。金結(jié)生產(chǎn)廠家提出閘室兩端不均勻沉降不宜超過10 mm，否則，基礎(chǔ)不均勻沉降過大將會(huì)導(dǎo)致鉸座卡死底軸，閘門無(wú)法正常啟閉。經(jīng)過計(jì)算，蓄水正常運(yùn)行工況下，景觀壩基礎(chǔ)平均基底壓應(yīng)力為57.34 kPa，基礎(chǔ)底部清除淤泥質(zhì)黏土后地基承載力可滿足要求。若閘室底板設(shè)置結(jié)構(gòu)縫，采用樁基處理至基巖，閘室基礎(chǔ)的不均勻沉降較小，可滿足要求，但施工工期較長(zhǎng)，汛前工程不能完工，汛期將會(huì)影響整個(gè)工程的安全。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，為防止地基的不均勻沉降導(dǎo)致底板設(shè)置結(jié)構(gòu)縫后出現(xiàn)景觀壩底軸不能正常運(yùn)行的問題，寬48.4 m的底板順?biāo)鞣较虿辉O(shè)置結(jié)構(gòu)縫，同時(shí)閘室段基礎(chǔ)處理方式為清除底板以下淤泥，采用厚2m大塊石換填，石渣嵌縫，分層碾壓密實(shí)處理，碾壓采用20 t單鋼輪震動(dòng)壓路機(jī)，來(lái)回碾壓8遍。進(jìn)行碾壓沉降觀測(cè)和地基承載力試驗(yàn)，第8遍碾壓后沉降差小于2mm，經(jīng)輕型動(dòng)力觸探檢測(cè)地基承載力為196 kPa，可滿足相關(guān)設(shè)計(jì)要求。景觀壩軸線剖面見圖2。南傘河大跨度景觀壩基礎(chǔ)采用大塊石碾壓密實(shí)和閘室底板不設(shè)置結(jié)構(gòu)縫處理，節(jié)省了大量投資并縮短了基礎(chǔ)處理工期，3個(gè)月即完成了景觀壩的土建部分施工和金屬、電氣等設(shè)備安裝，閘室混凝土底板也未出現(xiàn)明顯裂縫。安裝調(diào)試后，經(jīng)過9個(gè)月運(yùn)行，景觀壩閘門啟閉正常，景觀效果較好。

2.2 城區(qū)河道清淤

南傘河上游植被覆蓋低，水土流失比較嚴(yán)重，汛期來(lái)沙量大。老城區(qū)垃圾及部分污水直排，致使河流底泥污染嚴(yán)重，加上水土流失形成的淤泥層，河道淤塞嚴(yán)重，泄洪能力降低，影響河道及周邊環(huán)境的水景觀，需對(duì)南傘河城區(qū)段河道進(jìn)行清淤。南傘河城區(qū)河道具有以下特點(diǎn)：①河道枯期流量小，枯期多年平均流量為0.31 m3/S;②河道窄，平均寬度為10 m;③淤泥層較厚，厚度為0.5～3.0 m;④兩岸人行道和房屋建筑已形成，大型機(jī)械岸上施工受限。

經(jīng)過河道清淤[10-11]方案比較，枯期河道流量小，若采用沖水清淤，不僅無(wú)法徹底清除淤泥，還會(huì)污染和堵塞下游河道，因此不適合采用沖水清淤方法。若采用水下清淤方法，由于河道流量較小，抓斗船或挖泥船無(wú)法開展清淤工作;若采用干河清淤方法，利用大型機(jī)械開挖、清淤，普通挖機(jī)進(jìn)入河道經(jīng)常沉陷下去，無(wú)法順利開展清淤工作。

結(jié)合南傘河城區(qū)段河道實(shí)際情況，普通挖機(jī)無(wú)法開展清淤工作，為解決清淤施工難題，聯(lián)系生產(chǎn)廠家定制和引入了適合南傘河清淤的水陸兩用挖機(jī)清淤設(shè)備，并設(shè)計(jì)了相關(guān)履帶式行走輪浮箱和輔助浮箱。其中，行走輪浮箱尺寸為7.0 mx1.4 mx1.1 m（長(zhǎng)×高×寬），輔助浮箱尺寸為5.0 mx0.75 mx1.00 m（長(zhǎng)×高×寬），挖機(jī)采用卡特130，自重23 t。當(dāng)河道水較淺時(shí)，水陸挖機(jī)直接采用履帶式行走輪浮箱，浮箱在水里產(chǎn)生的浮力略小于重力，依靠水中的浮力和淤泥的承載力，挖機(jī)可在水里和淤泥里順利行進(jìn)，快速進(jìn)行河道清淤。當(dāng)河道水深超過1.4 m時(shí)，浮箱在水里產(chǎn)生的浮力略小于挖機(jī)重力，僅采用履帶式行走輪，浮箱挖機(jī)會(huì)沉到水底，此時(shí)需要掛載輔助浮箱，浮箱在水里產(chǎn)生的浮力略大于挖機(jī)自重，水陸挖機(jī)亦可在深水區(qū)域開展清淤工作，但此時(shí)挖機(jī)浮在水面上，清淤作業(yè)時(shí)自身穩(wěn)定性相對(duì)較差，清淤作業(yè)效率也會(huì)下降。水陸挖機(jī)河道現(xiàn)場(chǎng)清淤見圖3。通過引進(jìn)水陸兩用挖機(jī)，淤泥采用密閉的自卸汽車外運(yùn)至棄渣場(chǎng)進(jìn)行處理，不破壞河道兩側(cè)景觀道、綠化帶、擋墻，清淤?gòu)氐?，施工效率高，使河道清淤工期由原?jì)劃的4個(gè)月縮短至2個(gè)月。

2.3 河湖連通和水體置換

工程在知行湖下游出口布置一座寬5.0 m、高3.0 m的鋼壩，鋼壩臥門放水，不影響汛期行洪，立門蓄水，形成大水面，打造“上善湖、知行湖”兩個(gè)水景觀。其中，上善湖景觀設(shè)計(jì)總面積37 399 m2，水體面積為10 738 m2;知行湖景觀設(shè)計(jì)總面積15 903 m2，水體面積為5 805 m2。

上善湖、知行湖和主河道連通是工程設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)。如何使主河道和人工湖適當(dāng)分離但不完全分離，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮如下情況：①需考慮汛期鋼壩臥門行洪時(shí)，超過5 a一遇的洪水可進(jìn)入湖區(qū)，知行湖落水洞可參與泄洪，保證汛期落水洞泄洪通暢，同時(shí)小于5 a一遇的洪水不進(jìn)入湖區(qū)影響水質(zhì);②在枯期需考慮鋼壩立門蓄水時(shí)，水可進(jìn)入湖區(qū)形成大水面景觀，同時(shí)鋼壩和知行湖六邊形落水洞溢流堰形成瀑布景觀，使景觀效果達(dá)到最佳。上善湖、知行湖和主河道之間修建生態(tài)河堤型式，2 a一遇水位以下采用M7.5漿砌石護(hù)腳，2 a一遇水位以上采用三維植草網(wǎng)墊護(hù)坡，堤頂種植水深植物，可實(shí)現(xiàn)河湖分離。經(jīng)過水力學(xué)計(jì)算可知，上善湖和知行湖在主河道5 a一遇設(shè)計(jì)洪水條件下水位為987.55 m，最終確定上善湖和知行湖生態(tài)河堤頂高程為987.45 m，鋼壩頂和六邊形溢流堰頂高程為987.55 m。該設(shè)計(jì)既可確保汛期主河道和知行湖落水洞在汛期泄洪通道通暢，又可保證枯期鋼壩蓄水高程高于上善湖、知行湖和主河道之間的生態(tài)河堤頂高程，使主河道和湖區(qū)形成大水面，同時(shí)鋼壩和六邊形落水洞溢流堰同時(shí)過流形成瀑布景觀。

為避免上善湖和知行湖水體長(zhǎng)時(shí)間未置換導(dǎo)致水質(zhì)變差，需考慮人工湖水體置換。在上善湖和知行湖生態(tài)河堤上布置放空管，與主河道連接，在上善湖生態(tài)河堤上布置3根DN250放空管，知行湖生態(tài)河堤布置2根DN250放空管，鋼壩臥門放水，主河道過流，湖區(qū)的水可通過放空管放人河道，實(shí)現(xiàn)湖區(qū)水體放空，同時(shí)也可滿足檢修需要?？菟跁r(shí)，通過鋼壩立壩蓄水，主河道清水通過生態(tài)河堤頂可進(jìn)入湖區(qū)，實(shí)現(xiàn)上善湖、知行湖重新蓄水。上善湖和知行湖平面布置見圖4。因此，可通過鋼壩的臥壩、立壩和放空管實(shí)現(xiàn)上善湖和知行湖水體和河道水體的自動(dòng)置換，保證湖區(qū)水質(zhì)良好。

3 結(jié)論

（1）鎮(zhèn)康縣南傘河存在河道淤積、枯期斷流、污水直排、景觀等問題，水生態(tài)綜合治理工程因地制宜，通過河道清淤、生態(tài)過流、截排污、景觀提升等綜合治理措施，徹底改善了南傘河水環(huán)境和人居環(huán)境，具有顯著的社會(huì)效益和生態(tài)效益。

（2）南傘河大跨度景觀壩基礎(chǔ)為含礫黏土軟基，在跨度大、基礎(chǔ)差、工期緊的情況下，閘室段基礎(chǔ)采用2m厚塊石換填碾壓密實(shí)、混凝土底板未設(shè)置結(jié)構(gòu)縫進(jìn)行處理，既節(jié)省了投資，又縮短基礎(chǔ)處理工期，9個(gè)月運(yùn)行的效果良好。

（3）城市中小河流兩岸人行道和房屋建筑已建成，在淤泥較厚、河寬大于5m、水深小于1.4 m的條件下，可采用水陸兩用挖機(jī)進(jìn)行河道清淤，淤泥用密閉的自卸汽車外運(yùn)至棄渣場(chǎng)進(jìn)行處理，施工效率高，成本低，清淤效果良好。

（4）在河道和人工湖中，可通過布置鋼壩、生態(tài)河堤、放空管等措施，合理設(shè)置生態(tài)河堤和鋼壩頂高程，實(shí)現(xiàn)河湖適當(dāng)分離又不完全分離，既可使鋼壩汛期臥門實(shí)現(xiàn)行洪通暢，立壩形成大水面，打造河湖水景觀，也可通過鋼壩的臥壩、立壩和放空管一起實(shí)現(xiàn)湖區(qū)水體自動(dòng)置換，保證湖區(qū)水質(zhì)良好。

參考文獻(xiàn)：

[1] 董哲仁，生態(tài)水利工程學(xué)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2019.

[2] 高吉喜，黃欽，聶憶黃，等.生態(tài)文明建設(shè)區(qū)域?qū)嵺`與探索：張家港市生態(tài)文明建設(shè)規(guī)劃[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2010.

[3]孟偉，范俊韜，張遠(yuǎn)，流域水生態(tài)系統(tǒng)健康與生態(tài)文明建設(shè)[J]環(huán)境科學(xué)研究.2015，28（10）：1495-1500.

[4]左其亭，水生態(tài)文明建設(shè)幾個(gè)關(guān)鍵問題探討[J].中國(guó)水利，2013 （4）：1-3.

[5]林玉茹，陳進(jìn)，許繼軍.長(zhǎng)江流域水生態(tài)文明城市試點(diǎn)建設(shè)淺析[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2019 （7）：1-8.

[6] 馬建華.以習(xí)近平生態(tài)文明思想為指引全面推進(jìn)長(zhǎng)江流域水生態(tài)文明建設(shè)[J]人民長(zhǎng)江，2018，49（12）：1-6.

[7] 陳小蘭，黃緒，陳建軍，等.校園河道生態(tài)修復(fù)規(guī)劃設(shè)計(jì)探討一以三峽大學(xué)求索溪為例[J]三峽大學(xué)學(xué)報(bào)，2014.36（1）：29-32.

[8]羅希，郭雷寧，譚丹，等.底鉸式鋼閘門底橫軸設(shè)計(jì)[J].水電能源科學(xué)，2012，30（5）：94-96.

[9]江飛.鋼壩閘門在城市景觀河道中的應(yīng)用[J]中國(guó)農(nóng)村水利水電，2011（ 12）：142-143.

[10]王曉東，孫承福.城市河道生態(tài)清淤技術(shù)探討[J].中國(guó)水能及電氣化，2017（4）：68-70.

[11] 張寬明.巢湖市城區(qū)河道清淤難點(diǎn)探討[J]安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，16（3）：30-31.

（編輯：唐湘茜）

作者簡(jiǎn)介：劉興邦，男，工程師，碩士，主要從事水利水電工程設(shè)計(jì)工作。E-mail：xingbangwhu@163.com