漢中市興漢新區城市水系綜合治理及生態環境提升工程設計

高 珍,張 云

(中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，西安 710065)

1 工程概況

漢中市興漢新區城市水系綜合治理及生態環境提升工程所涉及的區域由馬寨片、興元湖片和李家灣片3個組團組成，北至城褒一級公路連接的108國道為界，南至陽安鐵路，西至108國道與陽安鐵路交匯處，東至城褒一級公路與陽安鐵路交匯處，規劃區總面積為27.7 km2[1]。

整個水系工程由西至東分為3部分(見圖1)，天漢大道以西為西區;天漢大道與天臺路之間為中區(包括興元湖公園和漢源湖公園);天臺路以東為東區。3部分水域通過水深不小于3 m的可通航水道連接，形成的水域面積180.4萬m2，正常蓄水位以下庫容498.6萬m3[2]。

圖1 漢中市興漢新區水系規劃圖

該工程是將興漢新區內原有的7個小水庫整理聯通，形成貫通區內的新的水庫水域。該水庫水域具有城市防洪排澇、生態凈化、水上巴士通航、景觀美化及休閑娛樂等綜合功能。

興漢新區城市水系水庫工程等別為Ⅳ等小(1)型，主要建筑物等級為4級。

新區排澇標準為30年，水庫擋水、泄水建筑物設計洪水標準為30年一遇，校核洪水標準為100年一遇。防洪保護對象為興漢新區及以南漢中市主城區。

2 設計重點分析

(1) 興漢新區水系設計內容龐雜，需將城市防洪排澇與生態、景觀及休閑娛樂等功能很好地結合起來。

(2) 規劃區排洪渠道均需穿過南部陽安鐵路、西城高鐵，進入漢中市排洪體系。水系設計須保障洪水期運行時，下游排洪能力與鐵路涵洞相匹配。

(3) 新水系設計按照現狀各支溝水流進入規劃區域考慮，但洪水進入規劃區后將增加本區域排洪壓力，并對水質產生一定影響。

(4) 設計中考慮盡可能將原有的良好自然景觀融入設計，將工程建設對周邊環境的影響降到最低。

(5) 項目水系建筑物繁多，位置分散又相互影響，設計中應綜合考慮，并考慮后期運行管理的便捷。

3 區域洪水分析

漢中興漢新區內沒有大的河流穿過，主要是一些支溝，其中較大的有獅子河、李子溝。工程區南邊為漢江，西邊為漢江支流褒河。

漢中市屬北亞熱帶濕潤季風氣候，四季分明，夏無酷暑，冬無微寒。多年平均氣溫14.7 ℃。流域內雨量充沛，年平均降水量在800～1 000 mm之間；其中6—9月降雨量占全年降雨量的80%左右，冬季11月——次年2月占全年降雨量的5%～8%。

新區北側共有8條支溝匯入新區水系。水系各支溝及不同設計斷面設計洪水成果見表1[3-4]。

4 水系規劃

興漢新區城市水系是將原規劃區范圍內7座小水庫整理聯通，形成貫通區內的新的水庫水域。興漢新區規劃總水域面積180.4萬m2，占規劃區總面積的6.5%。考慮到城市發展，設計水域面積按照SL431—2008《城市水系規劃導則》對Ⅱ類城市提出規劃水域面積5%≤SA<10%設計。

表1 工程區各設計斷面設計洪水成果表

圖2 漢中興漢新區各進水口、泄洪口位置示意圖

4.1 水系規劃原則

(1) 由于漢中市北部截洪工程尚未實施，新水系仍然保持原新區以北各支溝水流進入規劃區域，保持天然補水和滿足安全行洪要求。

(2) 規劃區排洪基本按照原區域內現狀小水庫的排洪途徑和方式，以保證進入區域內的洪水(澇水)能夠沿較短路徑盡快排出規劃區外，安全接入漢中市已有的各排洪渠內。新水系調洪遵循原有行洪途徑排洪、分區域調洪的方式[5]。

(3) 正常運行時由于各支溝天然徑流多年平均流量之和僅為0.5 m3/s，無法保證興漢新區城市水系的補水和水質要求，因此，為保證新水域水庫正常水位和汛限水位正常運行，考慮由石門水庫南干渠供水，最大供水流量4.2 m3/s。

(4) 為保證區域內水系可由西向東貫通通航，水系正常運行時水位為527.00 m。

(5) 為滿足行洪要求，在汛期(6—9月)時，將水位由527.00 m降至526.50 m運行，留出庫容以便蓄洪、調洪。

(6) 為滿足換水保證水質要求，以及方便運行管理，水系泄洪建筑物各工況運行方式盡量考慮采用自流或溢流的方式運行；經調蓄后，若不滿足泄洪要求時，再考慮設置泄洪閘等設施[6]。

(7) 為滿足功能水域對水質的要求(達到Ⅲ類水質標準)，除采用生態凈化、正常運行不間斷補水、換水的方式外，宜考慮采用工程控制措施。如埋設在溢流堰(壩)底部的放水管等設施[7]。

4.2 水系正常運行規劃

(1) 石門水庫南干渠供水

興漢新區城市水系正常運行時，由于上游天然支溝來水量較小(多年平均流量僅0.5 m3/s)，主要依靠石門南干渠供水。為保證規劃功能區水質質量(要求達到Ⅲ類水質標準)，經計算分析需要15 d左右時間完成一次水量更換。考慮蒸發和其他水量損失，確定南干渠最大供水量為4.2 m3/s。

(2) 進水方式及水量

整個水系進水均由南干渠分水閘引水至靠近天漢大道的藍綠源東區引水池，設計引水流量4.2 m3/s。

(3) 出水方式

正常運行時，水系從南干渠最大引水流量4.2 m3/s，考慮蒸發及其他水量損失，下泄水量按照3.7 m3/s設計。

為保證水系水域正常運行(527.00 m水位)和汛期運行(526.50 m水位)，共設置11個一級壅水、泄水建筑物。各建筑物在正常運行時的作用為：

(1) 壅高水位至527.00 m，以保證水域通航和功能要求；

(2) 保持一定的下泄流量，為下游景觀提供水源；同時，保障水系水體不斷更換。

4.3 水系汛期運行規劃

(1) 石門水庫南干渠供水

興漢新區水系汛期運行時，供水流量、供水方式與正常運行時相同。

(2) 進水方式及水量分配

進水方式與水量分配同正常運行。

(3) 出水方式

汛期運行時，庫水位降至汛限水位526.50 m，各出水口溢流堰由槽孔溢流滿足下游景觀最小流量需求，但無法滿足換水要求。因此，需開啟各溢流堰底部鋼管閘閥以及興元湖泄洪閘過流，控制水系水位。各建筑物總下泄流量與正常運行時相同。

4.4 水系排洪運行規劃

(1) 入庫洪水、澇水

興漢新區汛期排洪、排澇主要來水分為2個部分：① 規劃區以北天然溝道匯入規劃區的洪水；② 規劃區內部因暴雨形成的澇水。

(2) 水系排洪原則

為保障興漢新區內及其以南漢中市主城區防洪(排澇)安全，新規劃水系的排洪(澇)原則依然按照原區域內現狀小水庫的排洪途徑和方式，以保證進入區域內的洪水(澇水)能夠沿較短路徑盡快排出規劃區外，安全接入漢中市已有的各排洪渠內。

各下端排洪渠排洪能力不得大于鐵路涵洞過流能力，西區通過新增鐵路涵洞，解決排洪與鐵路安全之間的矛盾。

洪水判別標準：初期運行時擬按興元湖水庫泄洪閘門前水位漲幅情況來指導開啟閘門的時機，當水位超過汛限水位接近正常水位527.00 m時，立即開啟泄洪閘泄水并維持水位不超過526.50 m，或直至閘門處于全開狀態。

以上運行方式應結合初期運行情況進行修正，確定合理的運行方式。

4.5 水系建筑物設計

根據景觀布置原則，天漢大道以西為興漢新區西區，天漢大道以東、天臺路以西為興漢新區的中區，天臺路以東為興漢新區的西區。

(1) 西區水系建筑物

西區水系建筑物主要由藍綠源分水池、溪畔果園渠道、進水口2分流涵洞、導流渠道、漢源港水域水堰、飛瀑水域水堰及蒼鷺公園水域水堰等及部分組成。

(2) 中區水系建筑物

中區水系主要由生態廊道、體育廊道、植物園、南方河谷、流水杉林、飛鳥湖淵、都市運河、公園之心、水園操場幾部分組成。

(3) 東區水系建筑物

東區水系主要由生態體育公園和慶典瀑布2部分組成。

5 生態環境提升工程設計

5.1 濱水景觀設計

(1) 西 區

以南北走向的天漢大道為界東西劃分，天漢大道西側為興元湖西區，結合連續的水域分為藍綠源、溪畔果園、朱鹮公園、漢源港、石頭記、茶香梯田、激流峽谷、聞櫻水岸、連珠群島、興元新天地、朱鹮湖12個主題區域，各個區塊相互聯系和滲透，以各自的主題形成功能中心，規劃組織連續的線性景觀，以不同主題營造特色景觀廊道，聯系各個點狀景觀節點。① 主要景觀節點圍繞現狀水庫、水系打造各個功能中心和景觀節點，內設市民休閑、娛樂活動設施，沿湖岸設置主題景觀節點，如星級酒店、商業街等，并設置湖心景觀視覺焦點。② 次要景觀節點200～500 m分散布置，包括廣場、公園、主要出入口、城市雕塑、標志性建(構)筑物等，豐富景觀內容和層次。

(2) 中部核心區

天臺路和天漢大道2條主要城市道路之間圍合區域，北側至城褒一級公路，南側至陽安鐵路，整個區域由儻駱路自然劃分為興元湖公園和漢源湖公園2個部分。

中部為整個興元新區的核心部分，也是整個景觀規劃的精華所在。兩大公園互相呼應，串聯起整個南北與東西水道，大面積的水面景觀結合岸邊與之呼應的人文歷史建筑，形成了整個區域景觀樂章的高潮。

興元湖公園屬于規劃系統中原自然生態條件較成熟的區域。城市原有公園，植被條件較好，但由于目前保護不夠，整體水質情況亟待改善。因此本區域的規劃主要從改善水環境入手，在北部進水口處設置水質凈化走廊，從源頭上解決水質問題。

由于整體環境的改善，從而再次激活整個興元湖周圍的生機與活力。打造與紐約中央公園、北京奧林匹克公園等世界知名城市公園定位相同的城市“綠肺”。同時帶動區域經濟提升，打造環境與自然中心、興元嶺茶舍、表演藝術中心、眺望臺、自然科學博物館、原生態村落、別墅度假酒店、綜合運動與拓展區等一系列有漢中地域文化特色的，也符合漢中未來發展需要的大型綜合性中央公園。

漢源湖公園位于中央區的東部，是一處重點突出漢文化主題的文化性公園。整個公園的設計以漢宮為中心，漢源湖為水景載體，運用了大山大水的設計理念，人工湖與串聯的島嶼形成整個漢文化公園景觀的重要載體，由大小33座橋梁連接。漢源湖公園分為若干不同地塊，中心主島上修建有漢宮、漢樂府、城市規劃展覽館。西部2個半島為漢源書院和漢街。東北部半島為高端開發地塊，規劃預留了商業開發用地。東南部為蜀道樂園。整個景區建筑采用仿漢代風格，漢宮氣勢恢宏，漢樂府婉轉低沉，漢街體現漢代民間建筑文化和生活場景，漢源書院映襯出漢中濃濃的文化教育歷史。

(3) 東 區

以南北走向的天臺路為界劃分，天臺路東側為興元湖東區，結合連續的水域分為明月入水口、濱水遠眺、興元灘、噴泉中心、水道城市、白鷺瀑布6個主題區域，各個區塊相互聯系和滲透，以各自的主題形成功能中心，規劃組織連續的線性景觀，串聯起各個點狀景觀節點。① 主要景觀節點圍繞現狀水庫、水系打造各個功能中心和景觀節點，設置便于市民休閑、娛樂活動的相關設施，設置湖心島狀的主題景觀節點，如星級酒店、商業街等。② 次要景觀節點包括廣場、眺望臺、噴泉、茶室餐廳、沙灘等，豐富景觀內容和層次。

5.2 水環境治理工程

規劃區內部分現狀水體水質為劣V類，水體的化學需氧量、總氮及總磷3項超標嚴重，需采取水質保障措施對流入新水系的水體進行處理，使規劃區內水質達到Ⅲ類。

作為圍繞水系建設為主的景觀項目，水質是否得到提升和維護是衡量本項目設計是否成功的重要因素。為達到以上目標，提出3種解決方法。

(1) 各天然支溝來水進入場地時通過若干水質處理渠道進行生物和物理方法處理[8](礫石濾床、生態濕地等)，見圖3。

圖3 礫石濾床剖面圖

進水口采用生態濾床進行過濾、吸附，再經過多個人工濕地、種植池、退水口濕地等層層凈化處理后進入市區[9]。

(2) 沿主要道路實施低沖擊開發(Low-Impact Development簡稱LID)技術，控制雨水對水路的污染程度[10]。

低沖擊開發技術是一種暴雨管理和面源污染處理技術，是綜合采用入滲、過濾、蒸發和蓄流等方式減少徑流排水量，延長雨水聚集時間，減緩雨水流速，且吸收部分雨水，使城市開發區域的水文功能盡量接近開發之前的狀況[11-12]。

結合本工程特點，可采用雨水花園及雨水滯留處理、綠色街道、滲透路面等措施[13-14]。

(3) 在雨水排水點對雨水進行額外的水質處理，即凈雨出水口[15]。

除上述3種措施外，為保證景區水質(要求達到Ⅲ類水質標準)，防止水系富營養化，要求利用石門水庫15 d左右時間完成一次水量更換。考慮蒸發后，汛期(6—9月)換水量約335萬m3，進/出水口引水/放水平均流量約為2.6 m3/s；其他月份換水量約為410萬m3，進/出水口引水/放水平均流量約為3.2 m3/s，考慮其他水量損失，最大換水量為4.2 m3/s；并保持全年均勻進/出水。

6 結 語

興漢新區城市水系綜合治理及生態環境提升工程是漢中市城市總體發展規劃的重要組成部分，項目的實施可改善漢中市北城區域基礎設施落后的現狀，完善市政設施，改善居民生活環境，加快城市化進程，建成集生態、綠色、文化，旅游、安居為一體的現代化智慧新城。同時，可拉動內需，增加就業崗位，將漢中市建設成特色鮮明的文化名市、生態良好的宜居城市，中華漢源的尋根地、世界漢人回老家探親訪祖之城、漢文化集中展示的窗口，將漢族、漢人、漢語、漢文化在漢中的古跡遺存和景觀濃縮為一體，使世界了解漢中、漢中走向世界。