無錫市城市防治洪澇控制圈及改善水環境思路

(1.無錫市太湖閘站工程管理處，江蘇 無錫 214071；2. 無錫市水利局，江蘇 無錫 214031)

無錫市城市防治洪澇控制圈及改善水環境思路

孫雯1朱喜2

(1.無錫市太湖閘站工程管理處，江蘇 無錫 214071；2. 無錫市水利局，江蘇 無錫 214031)

本文通過分析無錫市主城區控制圈取得的良好洪澇防治效果和改善水環境效益，及無錫市區其他區域存在的洪澇問題，提出全面建設高標準控制圈(區)是無錫市區實行分片洪澇防治的最佳途徑。控制圈(區)應有適當規模，宜建盡建，因地制宜，河道和雨水管道防澇標準統一，控制圈與海綿城市建設同步實施；流域機構因勢利導，高標準統一規劃流域洪澇防治工程；控制圈(區)的分類和建設原則；高標準洪澇防治和改善水環境主要措施。

控制圈；高標準；全面建設；分區控制；防治洪澇；改善水環境

1 無錫市主城區控制圈及其效益

1.1 控制圈概況

無錫市主城區控制圈(俗稱大包圍)2007年試運行，2008年全面建成運行,其位于京杭運河無錫段(下稱大運河)東北側，是無錫市社會經濟最發達區域，現人口百萬，GDP1500億元；內有河道近400條，總長360km，水面積6.8km2，水深2～3m；控制面積136km2，設計排澇流量415m3/s(不含其周邊圩區直接外排流量)[1]。

1.2 控制圈效益

1.2.1 防治洪澇

建成控制圈后改變了城市低洼地區逢大雨必淹的狀況，至今從未發生過城市澇災(雨水管道系統因施工而導致泄流不暢的個別情況除外)，確保了人民生活正常、經濟持續發展。如2012年24小時降雨量209mm和蘇南地區2015年、2016年汛期連續多日大暴雨，控制圈內均未受淹。

1.2.2 改善水環境

改善圈內骨干河道水質，控制圈阻止圈外污染河水進入，且每年從錫北運河調入水質較好的水2億多m3，使河水水質得到相當程度改善，消除黑臭。如控制圈內骨干河道環城古運河，建控制圈前的2001—2003年TN、TP、NH3- N分別達到8～12mg/L、0.45～0.51mg/L、7.5～11.6mg/L，屬嚴重劣V類水，河道黑臭；建控制圈后2015年分別為6.68mg/L、0.293mg/L、3.37mg/L，較前分別削減33.2%、39%、64.7%[2]；改善了小河道水質，原圈內小河道幾乎全部黑臭，現水質得到改善，黑臭比例大幅度減少。

無錫市主城區控制圈已成為全國平原城市洪澇防治和改善水環境的榜樣，太湖流域常州、蘇州、常熟和上海等城市仿效建控制圈，取得了較好效果。

2 無錫市區全面建設控制圈的必要性與可行性

2.1 必要性

a. 無錫市區其他區域存在洪澇災害威脅，也應建設控制圈。市區其他部分及大多數鎮均是人口稠密的社會經濟發達區域，市民希望建設高標準控制圈(區)。

b. 無錫市區河道水污染仍較重，且有黑臭。建控制圈可調水改善水環境。

c. 無錫市區原許多圩區已不適應目前高標準防治洪澇的要求。由于市區原有圩區洪澇防治標準相對較低、地下水超采引起地面持續沉陷、圩區土壩的不均勻自然沉陷或由各類原因造成一定的損毀，且今后汛期大運河水位呈繼續上漲趨勢，使城鎮圩區洪澇災害和河道水污染更加嚴重甚至出現黑臭。故應改變獨立小圩區的管理模式，建立規模較大的高標準控制圈，以提高抵御洪澇能力和改善河道水環境。

d. 控制圈的集中控制優于分散控制。若控制圈內每條河道實行分散控制，會有如下缺點：在每條河道兩岸均建設抵御洪澇的堤壩或擋墻，則城市內堤壩擋墻林立，難與現代的美麗城市融洽，且影響市民的生活環境；分散控制工程量很大，估算其工程費用為建設控制圈(如無錫主城區控制圈)的3～4倍；分散控制管理人員多、運行費用高；分散控制需要管理的堤壩數量多，安全隱患多，防洪壓力大。控制圈若適度集中控制，洪澇防治安全系數大。故建設適度規模的消除城市洪澇的高標準控制圈是必要的。

2.2 可行性

a. 無錫市主城區控制圈取得良好經驗，宜在市區受洪澇災害威脅的其他區域推廣。

b. 城市控制圈是傳承祖先堵疏結合的防治洪澇傳統水利措施在現代城市的科學應用。

c. 太湖流域有能力控制并消除各城市洪澇災害。有人錯誤地認為城市控制圈向外排水，抬高控制圈外骨干河道特別是大運河水位，會加大流域及其他城市的洪澇防治壓力，所以不可取。隨著社會進步和經濟持續發展，城市鄉鎮(以下簡稱城鎮)對防治洪澇要求不斷提高，均希望建設控制圈消除洪澇保安全和改善水環境，農村圩區也需要加大排澇能力保安全，這是社會經濟發展的必然結果，流域機構可因勢利導，統一規劃流域高標準洪澇防治工程，確保大運河兩岸城鎮消除洪澇災害。

d. 無錫市經濟實力雄厚，且是全國推廣河長制的首創城市，管理經驗豐富，有能力全面推廣城鎮洪澇防治控制圈。

3 控制圈(區)分類

控制圈(區)是在城鎮河網區或河道的一定范圍建設能有效防治洪澇的系列水工程，其目的是堵住外來洪水不入圈、及時排出圈內澇水及有效改善水環境。控制圈(區)分類如下：

a. 以大小分類。河網控制圈，一般指面積較大、涉及河道較多、人口密度大的河網區域；河道控制區，一般指涉及河道數量相對較少的區域，其中只有1條骨干河道的控制區稱為骨干河道控制區。

b. 以封閉形式分類。分為全封閉、半封閉河網控制圈或多條河道控制區，一條骨干河道的全封閉、半封閉、開敞式控制區。

c. 以地形高程分類。分為低洼或非低洼控制圈(區)、山前平原型控制區。

d. 以運行形式分類。分為全年或局部時段全封閉、半封閉、不封閉運行。

4 建設控制圈(區)原則

a. 流域統一規劃、區域統一管理。其中錫澄片(無錫市區和江陰市)由無錫市統一調度和屬地管理。

b. 控制圈(區)規模適當、宜建盡建、因地制宜，分區消除洪澇。

c. 高標準洪澇防治。城市洪澇防治標準與已建主城區控制圈(區)相同：防洪設計標準200年一遇，校核標準250年一遇；降雨防澇設計標準250mm/d，校核標準350mm/d。鎮控制圈(區)：防洪設計標準150～200年一遇、校核標準200～250年一遇，降雨防澇設計標準200mm/d、校核標準300mm/d。

d. 改善河道水質效果良好。

e. 河道與雨水管道的排澇標準統一，均按本地降雨標準設計。

f. 控制圈與海綿城市同步實施，建設大海綿城市。正確理解海綿城市，其無法阻擋外來洪水造成的洪澇災害，所以海綿城市和控制圈(區)建設須密切結合。

g. 控制圈(區)間相互協調和長效管理。

h. 分期分片建設。市區全部建成控制圈(區)，其總面積超過1000km2,占市區面積2/3,投資量大，可分期分片實施。

5 控制圈高標準洪澇防治和改善水環境主要措施

5.1 高標準防治洪澇總體措施

5.1.1 流域區域骨干河道高標準排泄洪澇

由于已建或將建的各控制圈(區)洪澇防治標準較原圩區標準提高較多，所以流域和錫澄片須增加排泄洪澇能力，統一規劃，增加骨干河道排澇能力。

大運河為市區最主要骨干河道，其相關河道應有足夠的泄洪排澇能力，使無錫市城區汛期水位一般不超過5.00m(吳淞高程)。

大運河向長江排水，主要為泵排，自排受長江漲潮限制。現泵排能力為：新夏港45m3/s、白屈港100m3/s、望虞河180m3/s；諫壁120m3/s。現有排水能力不能滿足2015年、2016年汛期多日普降暴雨的排水要求。經計算蘇南地區要增加1000m3/s排水流量才能保證大運河汛期最高水位不超標準。

建議增加泵站排澇能力(向長江)：新溝河180m3/s(已建未運行)、新孟河300m3/s(已批準)、錫澄運河100～150m3/s、張家港100～150m3/s、走馬塘新建或望虞河擴建100～150m3/s；同時增加大運河下游如向黃浦江、錢塘江方向的排澇能力150～200m3/s。同時增加相應河道輸水能力。其中錫澄運河入長江口處由于土地資源缺乏，可建設地下輸水通道(深涵)。長江口泵站一般建雙向泵站，其中走馬塘為單向排澇。

5.1.2 控制圈應有高標準排澇能力

根據控制圈降雨防澇標準，同時考慮海綿城市建設，計算設計泵站排澇能力。

5.1.3 原有圩區排澇和堤防安全

控制圈內原有二級圩區的堤防按有關排澇標準驗算其泵站排澇能力，一般不必新增排澇能力。

5.2 改善河道水環境總體措施

首先進一步推進河長制，一河一策，加強責任制、獎罰制，確保每一條河道均有人管和管好，以控源截污為基本措施及采取相應技術集成措施。

5.2.1 骨干河道

a. 控源截污。相應區域建設能處理全部污水的處理設施和全覆蓋污水收集管網，提高污水處理標準至相當于地表水NH3- NⅡ類、TPⅡ類、其他Ⅱ～Ⅲ類、TN較一級A提高一倍，經調查目前技術可做到，且提標增加費用不多；封閉全部排污口；工業污水高標準處理或進污水廠；調整產業結構；嚴格控制養殖、種植和地面徑流等面源污染。

b. 充分利用水工程持續適量調水改善水質。

c. 適度清除污染嚴重底泥。

d. 局部河段利用曝氣增氧、磁分離或過濾等技術凈化水體。

e. 部分河道實施生態修復。

5.2.2 開敞式(黑臭)小河道

a. 封閉全部排污口和完善污水收集管網。第三產業污水進入雨水管道的也應作為排污口封閉，全部城鎮和有關村的生活污水進污水收集管網或直接利用簡易污水處理設施處理；檢修污水收集管道減少其滲漏。

b. 將黑臭小河道內的污水接入污水收集管網。

c. 河道旁的雨水污水管采用合流溢流制，即無雨時的水流和下大雨初期的水流進污水廠處理。

d. 建設海綿城市，控制雨水污染。

e. 利用曝氣增氧、磁分離或過濾等技術凈化河水、黑臭水體。

f. 實施機械清淤和微生物清除有機底泥。

g. 采用分段建橡膠壩等形式建設擋水壩，減慢流速，利于凈化水體。

h. 充分利用水工程調水改善水環境。

i. 充分發揮微生物或制劑在黑臭河道治理中的作用。用小型生化處理設備處理或用高效復合微生物直接處理黑臭水體，其特別適用固載微生物處理，不易被水流沖走，可持續凈化水體和消除有機底泥。

j. 有條件河道修復以植物為主的生物系統。

調水可采用以下方法：

a. 正常流通小河道,從水質較好的骨干河道或湖泊調水進入小河道，排向下游。

b. 接通斷頭浜，即接通2條相鄰斷頭浜，使骨干河道水流從上游一條斷頭浜進，從下游一條排出。

c. 斷頭小河浜可采取三種調水方法：?往復循環調水。即關閉斷頭小河浜控制水閘，抽引骨干河道水進斷頭浜，抬高水位后再開啟控制水閘向外排水；或抽引斷頭浜水進骨干河道，降低其水位后再開啟控制水閘，引骨干河道水進斷頭浜。如此往復循環，至河道水質改善至目標值。?縱向圍隔單向調水。在較短的斷頭浜中設置縱向圍隔，從有一定流速的骨干河道中調水，使骨干河道水流從斷頭浜縱向圍隔上游一側進，流至斷頭浜盡頭，再從另一側排出。?浜頂調水。在骨干河道中用水泵取水，經鋪設的管道深入斷頭浜數百米或至其頂端，再使水回流。上述調水方法，在小河道達到水質目標后就不會增加骨干河道污染。

5.2.3 箱式暗河

暗河為城建過程中把原開敞河道蓋上蓋板而成。暗河黑臭治理的難度最大，關鍵是采用適合本地情況的技術集成。在封閉全部排污口基礎上，將黑臭水引入污水廠或直接采用簡易生化或過濾設備處理；或可先用上述調水方法減輕污染，或結合干式清淤、水力清淤后再采用高效復合微生物等技術治理。

各控制圈(區)的骨干河道、(黑臭)小河道改善水環境措施基本相同，以下改善水環境論述中一般不再重復。

6 主要控制圈分類防治洪澇和改善水環境

6.1 主要骨干河道控制區

6.1.1 大運河控制區

大運河為全年不封閉運行控制區。其2015年、2016年的大運河最高水位分別達到2.18m、2.28m，蘇南地區進入大運河的流量超過1000m3/s。所以大運河洪澇防治主要增加北排長江、東排下游的能力和合理調度南排太湖，控制其水位在汛期不超過5.0m，適當提高兩側護岸高度至5.50m(主城區段)。

改善水環境：大運河流量較大，水質較好。加上采用前述控源截污通用技術集成治理，可使水質達到Ⅱ～Ⅲ類。

6.1.2 梁溪河控制區

梁溪河為全封閉控制區，半封閉運行。洪澇防治：平時關閉西側犢山閘，梁溪河水排入大運河；汛期超標準洪水期，開啟梁溪河東側仙蠡橋控制水閘和西側犢山閘，使大運河水泄入梅梁湖。需適當加高加固梁溪河兩側擋墻至5.50m，加強兩岸居民小區防滲控制。

調水改善水環境：梅梁湖泵站平時全年抽水運行，已改善梁溪河水質至Ⅲ～Ⅳ類；結合控源截污，改善梁溪河兩側斷頭浜水質，梁溪河水質可達Ⅱ～Ⅲ類。

6.1.3 排江引江河道控制區

白屈港、望虞河為原有排江引江河道，運行多年；新溝河—直湖港已建成排江引江河道，將運行；走馬塘為排澇河道；錫澄運河現為排澇河道。

a. 增加排澇引水能力。增加泵站排水、引水能力，如錫澄運河、張家港、走馬塘(望虞河)等增建長江口泵站；拓寬河道使與泵站提水、排水能力相適應。

b. 洪澇防治。洪澇期半封閉運行，抽排河水入長江或自排入江。

c. 調水改善水環境。平時半封閉運行。采取控源截污通用集成技術治理，調水路徑為：抽引長江水入錫澄河網區、主城區控制圈、梅梁湖、竺山湖、貢湖；根據調水需要分別關閉全部或部分河道兩側聯通河道的控制水閘，開啟受水區方向有關水閘，使水流向預定的受水區。為保證調水質量，需在有關河道相交處建水閘、倒虹吸等水控制工程。如白屈港與錫北運河相交處建倒虹吸，保證白屈港水進入主城區控制圈時不受污染。

6.2 主城區控制圈

6.2.1 洪澇防治

主城區控制圈為城市低洼河網平原區全封閉控制圈，全年全封閉運行。汛期根據雨量大小和控制圈內外水位，開啟控制圈周圍的全部或部分泵站排澇，使控制圈內水位不超3.40m。澇水排入周圍大運河、錫北運河、錫澄運河等骨干河道。其中圩區澇水排入圈內骨干河道或直接排入圈外骨干河道。

6.2.2 調水改善圈內骨干河道水環境

結合控源截污和凈化水體通用技術集成治理。調水路徑為：調長江水經白屈港進控制圈，或調望虞河水進控制圈。需在相應河道交叉處建水控制工程；在冬春太湖藍藻不爆發時調梅梁湖水經梁溪河、大運河地涵進控制圈，這樣既省錢，改善水質的效果又好。在白屈港調水通道未建成前，現調錫北運河水入圈。

6.2.3 改善(黑臭)小河道水環境

控制圈(黑臭)小河道主要是古運河旁的耕瀆圩、羊腰灣圩、梁溪河圩、醬園浜、北塘聯圩等圩區及錫山城區的黑臭暗河。采用控源截污和凈化水體通用技術集成，使小河道全年有較好水質。

6.3 錫南片東部平原河網控制圈

6.3.1 洪澇防治

此為城市一般河網平原區全封閉控制圈，面積101km2，位于長廣溪以東與望虞河、大運河、貢湖、蠡湖、曹王涇之間區域。全年全封閉運行。汛期，根據雨量大小和控制圈內外水位，開啟控制圈周圍的全部或部分泵站排澇，使控制圈內水位不超過4.0m。河道入大運河處設置水控制工程和建設合計100～200m3/s流量的排澇泵站。汛期向大運河排水，若大運河水位過高，可向貢湖排水。

6.3.2 調水改善河道水環境

結合控源截污和凈化水體通用技術集成治理。調水路徑為：利用已建小溪港泵站(Q=50m3/s)調貢湖水進控制圈，自流排入大運河。若大運河水位高，則用泵站排水，水質可改善至Ⅲ～Ⅳ類。此區域無黑臭河道。

6.4 玉祁前洲洛社控制圈

玉祁前洲洛社為與圩區聯合運行的城鎮河網平原區全封閉控制圈，面積99km2，位于新溝河以東與錫澄運河、大運河、北塘河之間。此圈內大部分為圩區，如玉祁、前洲鎮的全部和洛社鎮的部分就在圩區中，包括玉前大聯圩、芙蓉大圩、石塘灣大聯圩、萬張聯圩、北圩、中圩、南圩等。

6.4.1 洪澇防治

汛期全封閉運行。根據雨量大小和控制圈內外水位，開啟控制圈周圍全部或部分泵站排澇，使控制圈內水位不超過4.50～4.70m。控制圈內澇水排入圈外新溝河、錫澄運河、大運河。控制圈建設泵站和相應水工程。控制圈與原有圩區協調管理。

6.4.2 調水改善河道水環境

全封閉或半封閉運行。采用控源截污和凈化水體通用技術集成治理。調水路徑為：調水質較好的新溝河水進控制圈內印橋港—萬壽河、西塘河、泰西河等骨干河道及相應圩區河道，最終排入錫澄運河。若錫澄運河水位高，用泵站排水。圩區河道先排入控制圈內的骨干河道，再排入錫澄運河。

6.5 梁溪河南平原河道全封閉控制區

6.5.1 洪澇防治

此控制區面積27km2，位于梁溪河以南與大運河、蠡湖、曹王涇之間。其間為南北向小河道。汛期全封閉運行。通梁溪河斷頭小河浜，水位高時抽水外排梁溪河；通蠡湖和梁溪河小河道，為保護蠡湖，一般抽水外排梁溪河；通蠡湖斷頭小河浜，降暴雨后期，可排入蠡湖。小河浜的梁溪河側應全部建設水控制工程和設置雙向水泵。

6.5.2 調水改善水環境

全封閉或半封閉運行。控制區尚有較多如廟東浜等黑臭小河道，采用控源截污和凈化水體通用技術集成治理。調水路徑為：通梁溪河斷頭小河浜選擇適宜的斷頭小河浜調水措施；通蠡湖斷頭小河浜，降暴雨前期雨水和污水進污水收集管網，暴雨后期可入蠡湖；通蠡湖和梁溪河的小河道，若蠡湖水位高于梁溪河時，打開兩側水閘，調蠡湖水入梁溪河；若蠡湖水位低于梁溪河，則關閉蠡湖側水閘，采用與斷頭小河浜調水方法。另外可采用梁溪河每天1～2次的大小流量交替調水，即梅梁湖泵站采用流量Q=20m3/s或Q=50m3/s的定時交替調水，每天1～2個回合，可在一定程度上改善斷頭浜一定距離內水質。

6.6 惠山南麓山前平原河道控制區

控制區面積16km2，位于梁溪河以北與大運河、大其山、梅園之間區域。控制區內有北向南小河道，上游有丘陵、山洪河溝，平時無山洪時水量很小，有山洪時流量較大和流速較快。

6.6.1 洪澇防治

不封閉或半封閉運行。有山洪時，開敞泄洪，排入梁溪河；平時有一定水量(未接管生活污水)時部分泄水。每條小河道均建控制水閘、橡膠壩等水工程。

6.6.2 改善水環境

控制區有如河埒浜等較多黑臭小河道(暗河)，采用控源截污和凈化水體通用技術集成治理，水量小或不流動時實行全封閉運行。或采用梁溪河每天1～2次的大小流量交替調水，改善河道一定距離范圍內水質。

[1] 朱喜, 王震. 淺析無錫市洪澇防治控制圈[J]. 無錫城市科學研究, 2015(3)：32- 35.

[2] 張耀華, 孫雯, 朱喜. 太湖流域平原城市洪澇防治思路[J]. 江蘇水利, 2016(2)：56- 20.

UrbanfloodpreventionandcontrolcircleandthoughtofimprovingwaterenvironmentinWuxi

SUN Wen1, ZHU Xi2

(1.WuxiTaihuSluiceStationEngineeringManagementOffice,Wuxi214071,China;2.WuxiWaterConservancyBureau,Wuxi214031,China)

In the paper, the good effect of flood control and improvement of water environmental benefits in main urban area control circle of Wuxi, and severe flood problem in other areas are analyzed. It is proposed that comprehensive construction of high standard control circle (area) is the best way to implement section flood control in Wuxi. The control circle (area) should have proper size. Area suitable for construction should be constructed as far as possible. Measures should be adjusted according to local condition. River channel and rainwater pipeline flood prevention standards should be uniform. The control circle and the sponge city construction should be implemented synchronously. The river basin institution should make the best use of the circumstances. The river basin flood prevention projects should be uniformly planned with high standard; control circle (area) classification and construction principles are formulated; high- standard flood prevention and improvement of water environment are main measures.

control circle; high standard; comprehensive construction; zoning control; prevention and control of flood; improvement of water environment

10.16616/j.cnki.10- 1326/TV.2017.010.018

TV213.4

A

2096-0131(2017)010-0062-06