桂林市南溪河補水方案研究

蘇武艷

(桂林市水利電力勘測設計研究院，廣西 桂林 541001)

1 工程概況及補水的必要性

1.1 工程概況

南溪河發源于桂林市區與臨桂縣接壤的東邊山西側，經琴潭巖、官橋村、八一橋，繞南溪山北麓，流入漓江，全長約11km。

南溪河流域面積小，流程短，水資源匱乏，自凈能力與納污能力均十分微弱。近年來，由于琴潭～鐵西一帶城市建設發展迅速，而截污治污措施沒有同步完善，排向南溪河的污水污物日益增多，遠遠超出南溪河所具有的自凈能力與納污能力，致使南溪河水質日益變壞，并影響漓江水質。

2010年，桂林市南溪河環境綜合整治工程初步設計獲批并開始實施。批復的桂林市南溪河環境綜合整治工程包括截污、水利、公園、景觀四個部分。其中水利工程的建設規模和主要內容為:對南溪河路口村～斗雞山全長9．975km的主河道進行清淤;沿河兩岸建設一級護岸，新建兩座壅水橡膠壩，新建和改建翻板閘6座;對現有湘桂鐵路排洪溝進行簡易清淤，清淤總長度為3168m。

南溪河通航游覽采取分段通航游覽方式。東段為中山路八一橋至漓江(主要為南溪公園范圍)，西段為西環路象山公安分局至規劃中隱路(主要為植物園一、二期及濕地公園范圍)，游船按江南水鄉木質烏棚船考慮。為滿足南溪河環境綜合治理的景觀與分段旅游通航要求，擬利用南溪排澇泵站自排閘壅水，以滿足南溪公園內的水面景觀與旅游通航要求。擬在南溪河湘桂鐵路橋上游約300m建黑山橡膠壩、在翡翠山莊與官橋村處建官橋橡膠壩，以滿足園林植物園一期、二期及濕地公園內的水面景觀與旅游通航要求。南溪泵站壅水工程的正常高水位為145．60m，黑山橡膠壩的正常高水位為147．00m，官橋橡膠壩的正常高水位為148．00m，為此，南溪河中隱路下游段的分段通航均按上述三個水位運行。

南溪河經過疏浚拓寬后枯水期流量較小，為保持河道的水面景觀及灌溉的要求，通航范圍以外的河道除應改建原有的堰壩外，還應根據需要修建翻板壅水壩。現狀根據實地踏勘共計3座需改建堰壩，改建后正常高水位列于表1中。

表1 南溪河現狀堰壩表

以上各壅水建筑物將南溪河分成了6級水面，從上至下的正常高水位分別151．50m、150．50m、149．10m、148．00m、147．00m、145．60m。

1.2 補水的必要性

兩江四湖環城水系的成功改造，為桂林城市旅游的發展注入了新的活力。為進一步挖掘桂林濱水景觀的天然優勢，打造一個多元化的城市水系景觀鏈，對南溪河的綜合治理必不可少。同時，南溪河流經臨桂、秀峰、象山三個行政區域，沿岸餐飲、工業企業眾多，居民聚集地多，生產生活污水直接排入南溪河，嚴重影響周邊居民的生活環境。南溪河綜合治理工程的完工，將大大改善這一區域的生態條件，提升沿岸居民的生活品質。此外，南溪河綜合治理工程的完工，將黑山植物園、南溪公園及漓江風光連接一體，增加了市內水上游的看點。南溪河綜合治理工程完工后環境得以改善，但南溪河枯水期嚴重缺水。補水稀釋是解決南溪河污染問題的方式之一。由于南溪河本身的水資源匱乏，需要尋找可靠的水源并通過專門的工程措施，才有可能實現向南溪河補水。

南溪河補水的主要目的是營造南溪河沿岸水面景觀。由于社會經濟的發展，生活水平的提高，人們對居住環境的要求日益提高，除了滿足遮風避雨的基本功能外，追求依山傍水、近山近水、樂山樂水、親山親水的山水情結也與日俱增。在桂林這樣一個以山清水秀聞名于世的旅游城市里，營造一片怡人的水面景觀是非常必要的。

2 水文分析計算

南溪河流域內無水文測站。流域附近有桂林水文站。桂林水文站是國家基本站，設立得比較早，是全流域資料觀測系列最長的站，而且資料精度較高，質量好，代表性好。

水文分析計算采用桂林水文站作為設計依據站推求設計徑流。桂林站是國家基本站，將桂林站1946年～2011年年平均流量、枯水期平均流量系列用數學期望公式進行經驗頻率計算，用矩法公式初估統計參數。徑流頻率曲線的線型，采用皮爾遜Ⅲ型，見圖1。

圖1 桂林水文站枯水期平均流量頻率曲線

南溪河補水工程采用水文比擬法將桂林水文站枯水期徑流移至南溪河，同時考慮漓江流域與南溪河流域下墊面條件的不同，對徑流系數進行了適當的調整，成果見表2。

表2 南溪河流域枯水期流量成果表單位:m3/s

3 南溪河補水標準與供需水分析

3.1 南溪河補水標準

由于南溪河補水工程對桂林市南溪河環境綜合治理工程的重要性，經研究確定，根據有關方面提出的要求，枯水期設計保證率應大于90%。南溪河的汛期是每年的3月～8月，枯水期為每年9月至次年2月，枯水期水位最低，對應于漓江枯水期流量30m3/s時的保證率為南溪河補水工程枯水期設計保證率。

3.2 供需水分析

由水文分析計算可知，南溪河流域保證率為90%的枯水期流量為0．09m3/s，考慮了蒸發滲漏損失，加之南溪河源頭的城市建設改變了原有的水流環境，現狀南溪河在枯水期已基本干涸。為此，南溪河補水工程設計為全程全量的完全補水方式，即從南溪河環境綜合治理工程的上游端開始補水。南溪河全段經過環境綜合整治后總的水量為278774m3，其六個梯級水面共將南溪河全段分為六個較大湖塘，其中容積最大的湖塘為中隱路下游段濕地公園，其容積為114794m3，補水考慮到六個湖塘為串聯，補水流量僅考慮對最大湖塘進行換水即可。為此，補水流量參照兩江四湖一期工程分別考慮每10天、15天、20天換一次水，經計算確定設計需水流量，此流量即為南溪河的補水流量。南溪河補水計算成果詳見表3。

表3 南溪河補水成果表

參照兩江四湖一期換水標準，推薦采用每10天一換，從而確定設計需水流量為0．133m3/s，取為Q=0．14m3/s，需補水天數為125天，補水水量為975749m3。

4 南溪河補水方案

實現向南溪河補水的工程措施有以下四種方案:(1)方案一:由青獅潭灌區西干渠桂林支渠補水方案;(2)方案二:引水與加壓泵站相結合方案;(3)方案三:直接引水方案;(4)方案四:提水方案。

4.1 由青獅潭灌區西干渠桂林支渠補水方案

青獅潭水庫灌區位于桂林市近郊。灌區范圍北到靈川縣大青山，南到臨桂縣良豐河，東起桂林市七星區堯山腳下，西與臨桂縣義江引水工程相接。灌區范圍包括靈川縣、臨桂縣及桂林市的疊彩區、象山區、雁山區、穿山區、七星區等2縣5區的16個鄉(鎮)，總控制面積為984km2。灌區所處的桂東北自古以來是廣西通往中原的必經之地，是湘桂鐵路和桂東北公路干線交匯點，有桂柳高速公路經過，聞名中外的漓江貫穿整個灌區，水陸兩路交通十分便利。

在青獅潭灌區西干渠41km處(臨桂縣城內，機場路收費站南1km處)分流出桂林支渠，沿臨桂～桂林大道右側行走到熊家向南拐，穿湘桂鐵路，在絹紡廠沿遇龍路進入市區，途經橡膠機械廠、化工機械廠、環城西路、桂林南站、穿萬福路、5871廠前，到常家村有分出左支渠穿越大風山大道到陽家村南止，右支渠經額頭村、佛殿村、北芬大村、周家村止。

由青獅潭灌區西干渠的桂林支渠對南溪河補水是很方便的。桂林支渠與機場路、南溪河走向均為東西向，三者基本平行，相距較近。從路口村上游20m的桂林支渠由北自南修建一條長約80m的補水管道補至牛頭潭山北端的南溪河，便可實現對南溪河全程全量自流補水，但枯水期間西干渠及其桂林支渠需要維護檢修，因此由桂林支渠給南溪河補水受到制約。

4.2 引水與加壓泵站相結合方案

引水與加壓泵站相結合方案的補水線路為:漓江—桃花江—琴潭千年荷塘—加壓泵站—南溪河整治起點。本方案的水源點為漓江，漓江上游三座水庫建成后，水源有保證。補入南溪河的水流入漓江，沒有減小漓江水量。

原兩江四湖二期工程可行性研究報告中桃花江共有四個補水方案，分別為:黃塘水庫引水方案、青獅潭西干渠引水方案、道光河引水方案、烏金河引水方案。報告推薦的是烏金河引水方案。

但近年來，隨著城市化建設的發展，烏金河引水線路已基本被房地產開發商占用，已無修引水渠的空間。為此，桂林市環城水系建設指揮部提出，沿著已建兩江四湖一期工程引水渠另增并排修建到桂湖的補水渠，通過連通水系向桃花江補水。目前，此補水方案尚處于初步探討階段，尚無深入研究，亦無定論。

4.2.1 琴潭千年荷塘補水方案設計

鑒于琴潭千年荷塘還處于規劃階段，本次補水主要考慮從肖家壩上游修建長約3km的暗涵通至千年荷塘的北端，肖家壩上游的正常高水位取為149．00m，荷塘的正常高水位取為148．25m，通過荷塘南端與南溪河交接處可引水至中隱路口南溪河段，與濕地公園正常水位148．00m相銜接，補水渠全長3．6km，擬采用暗管型式。意即通過漓江向桃花江補水，桃花江向千年荷塘補水，千年荷塘向南溪河補水，通過上述途徑可實現自流補水至南溪河中隱路下游段。

4.2.2 南溪河中隱路上游段補水方案設計

通過漓江向桃花江補水，桃花江向千年荷塘補水，千年荷塘的正常高水位為148．25m，比南溪河最上游一級翻板閘的正常蓄水位 151．50m低3．25m，需在適當位置修建一座加壓泵站，并修建補水管道，將千年荷塘的水輸送至南溪河進口，以達到全程補水目的。該補水管道全長4km。

4.3 直接引水方案

南溪河是漓江的一級小支流，在臨桂縣城內桂康新城一帶與相思江上源的沙塘河為鄰，分水嶺高程約159m。在鐵西、琴潭一帶與桃花江為鄰，分水嶺高程約152m。兩道分水嶺均比較低矮，具有跨流域調水的地形條件。

根據桂林水電院2011年8月編制的《桂林世界旅游城水系連通論證報告》，桃花江通過靈川縣定江鎮大宅壩的壅水，其上游的劉家村處水面高程為155．00m，從桃花江的劉家村處修建一條長約7km的引水管道可直接向南溪河進口補水。南溪河進口的水面高程為151．50m，與劉家村處桃花江水面相差3．5m，可自流補水，且可對南溪河全線進行補水。但劉家村一帶地面高程多在160．0m高程，此引水線路挖方工程量大，施工困難。

同樣，桃花江本身在枯水期水量較小，尚需補水，若采用此方案還需對桃花江進行補水。桃花江補水可通過其上游的金陵水庫(已建成但需維修加固)或新建黃塘水庫。

4.4 提水方案

提水方案是在南溪河出口的漓江河段修建提水泵站，經配套的輸水工程，向南溪河實施補水。

(1)提水方案線路的初步探討

提水泵站可選擇在南溪河出口的漓江沿岸適當位置，輸水線路可沿南溪河走向布置，以減少對市區建筑物及市政基礎設施的影響，輸水線路末端可視需要而定。

(2)提水方案水源的初步探討

提水方案的直接水源為漓江，在南溪河匯入口上游的漓江干支流及其區域內所有蓄水與調水工程均可作為提水方案的水源。

4.5 方案比較

方案一的優點是方便、線路短、工程投資少且不需調用漓江的水，僅需修建80m長自流補水管道便可對南溪河全段進行補水。但此方案在枯水期間西干渠及其桂林支渠每年需要維護檢修，由桂林支渠給南溪河補水受到制約。

方案二的優點是水源點為漓江，漓江上游三座水庫建成后，水源有保證。補入南溪河的水復流入漓江，沒有減小漓江水量。同時該方案可對琴潭千年荷塘進行補水，可謂一舉兩得。但方案與漓江、桃花江聯系緊密，占地較大，對市區建筑物及市政基礎設施的影響較大，實施困難;要實現南溪河補水需要采取相應的工程措施，建設期較長，建成后需要投入較大運行管理費用。

方案三的優點是可直接對南溪河全線全程進行補水，與漓江無干擾。但劉家村一帶地面高程多在160．0m高程，此引水線路挖方工程量大，施工困難且需要投入較大的工程建設費用與工程征地費用。同時，桃花江本身在枯水期水量較小，尚需補水，若采用此方案還需對其上游的金陵水庫進行維修加固或新建黃塘水庫。

方案四的優點是輸水線路沿南溪河走向布置，對市區建筑物及市政基礎設施的影響較小，工程建設占地較小且施工方便;通過提水泵站抽取漓江水給南溪河全段進行補水，對漓江水量沒有損失，但該方案管線較長，水量損失較大，需投入較大運行管理費用。

綜上所述，南溪河補水推薦采用提水方案。根據估算，提水方案總投資為860萬元，每年的運行費為30萬元。

5 結論

(1)南溪河流域保證率為90%的枯水期流量為0．09m3/s，考慮了蒸發滲漏損失，加之南溪河源頭的城市建設改變了原有的水流環境，現狀南溪河在枯水期已基本干涸。為此，本次南溪河補水工程設計為全程全量的完全補水方式，即從南溪河環境綜合治理工程的上游端開始補水。參照兩江四湖一期換水標準，推薦采用每10天一換，從而確定設計需水流量為 Q=0．14m3/s。

(2)實現向南溪河補水的四種方案，經方案比較后，推薦采用提水方案。

(3)通過工程措施，南溪河補水是可以實現的，項目的實施對提高桂林國際知名度、增添桂林特色旅游資源、提升桂林旅游資源的號召力、改善桂林城市環境等是極為有利的。

［1］桂林市中心城環城水系規劃研究報告(水利篇)［R］．桂林:桂林市水利電力勘測設計研究院，1999．

［2］桂林市南溪河流域環境綜合治理工程水利部分初步設計報告［R］．桂林:桂林市水利電力勘測設計研究院，2010．

［3］桂林世界旅游城水系連通論證報告［R］．桂林:桂林市水利電力勘測設計研究院，2011．