濱州市城區(qū)河湖水系連通工程規(guī)劃

梅震偉，鞏玉成，郝玉偉，王帥奇，張競超

(1.山東省濱州市水利局，山東 濱州 256603；2.濱州市水利勘測設(shè)計研究院，山東 濱州 256600)

濱州市位于山東省北部、黃河三角洲腹地、渤海灣西南岸，地處黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)、山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)和環(huán)渤海經(jīng)濟圈、濟南省會城市群經(jīng)濟圈“兩區(qū)兩圈”疊加地帶，是全國水生態(tài)文明建設(shè)試點城市。濱州市規(guī)劃中心城區(qū)是濱州市的政治、經(jīng)濟、文化中心，南部黃河沿邊界而過，區(qū)內(nèi)河渠水系分為引黃灌排渠系工程和防洪排澇河道工程，城區(qū)水系以黃河水作為主要水源，除天然徑流外，主要依靠張肖堂引黃灌區(qū)的東、西干渠(秦皇河)引用黃河水滿足水系的用水需求。水系是城鄉(xiāng)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)健康的重要因素[1]，水系連通可實現(xiàn)防洪與水資源綜合利用的協(xié)調(diào)統(tǒng)一[2]，是水環(huán)境改善的必要條件[3]。目前濱州城區(qū)水系尚未實現(xiàn)全部貫通，亟需實施濱州市城區(qū)河湖水系連通工程，提高雨洪資源利用率，改善流域生態(tài)環(huán)境，緩解城市防洪除澇壓力，為城區(qū)經(jīng)濟發(fā)展和人民生活品質(zhì)的提高提供強有力的基礎(chǔ)保障。

1 自然概況

項目區(qū)由濱州市濱城區(qū)、濱州經(jīng)濟開發(fā)區(qū)與濱州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)構(gòu)成，地處黃河下游，為暖溫帶半干旱季風性氣候區(qū)，屬黃泛沖積平原海河流域，地形以平坦寬廣為特點，坡降平緩，自然地形由西南向東北傾斜，地面坡降為1/8000～1/10000，平地地面海拔高程在12.0～8.0m之間，微地貌屬微斜平地類型；土壤分潮土和鹽土兩種土類，以潮土為主。

項目區(qū)南北縱向河渠由西向東主要有西沙河、秦皇河(原張肖堂西干渠)、新立河、張肖堂東干渠、秦臺河及朝陽河“兩渠四河”，東西橫向河道由南向北主要有南環(huán)河、南新開河、北新開河及北環(huán)河四條河道。區(qū)域內(nèi)水系退水出路均由潮河承擔，城區(qū)水系穿越北環(huán)河后均于下游匯入潮河，再經(jīng)潮河干流獨流入海。黃河、潮河徑流的共同特點是，年內(nèi)分配不均，70%以上集中在汛期的6—10月份，年際間差異很大，造成中心城區(qū)多旱重澇。黃河泥沙含量大，徑流量逐年減少，斷流次數(shù)增多且斷流時間長，是其又一特點，這些自然災(zāi)害性特征制約著區(qū)域內(nèi)國民經(jīng)濟的發(fā)展。項目區(qū)水系以黃河水作為主要水源，除天然徑流外，主要依靠張肖堂引黃灌區(qū)的東、西干渠(秦皇河)引用黃河水滿足水系的用水需求。

2 水系工程現(xiàn)狀及主要問題

濱州市地處山東海河水系諸河及黃河、小清河下游，歷史上旱、洪、澇、潮災(zāi)害頻發(fā)，自建國以來，疏挖河道，加固堤防，引黃灌溉，初步建成了引黃灌溉、調(diào)水蓄水、防洪除澇、城鄉(xiāng)供水、生態(tài)水利五大水利工程體系。項目區(qū)范圍內(nèi)河流除黃河灘地屬黃河流域外，位于黃河北岸，均屬于海河流域。由于緊靠黃河，區(qū)內(nèi)用水以引黃為主，張肖堂引黃閘位于城區(qū)水系最南端，為整個水系的水龍頭，為水系提供主要的客水水源。城區(qū)水系工程按主要功能可分為引黃灌排渠系工程、防洪排澇河道工程、湖泊水庫蓄水調(diào)蓄工程三大類[4]。

2.1 引黃灌排渠系工程

中心城區(qū)黃河河段長45.2km，引黃是本區(qū)域灌溉、工業(yè)及生活用水的主要水源。項目區(qū)主要涉及張肖堂引黃灌區(qū)，灌區(qū)位于項目區(qū)中部，控制土地面積44.25萬畝，其中耕地面積28萬畝，設(shè)計灌溉面積25萬畝。灌區(qū)隨行政區(qū)劃調(diào)整和渠道的變遷，現(xiàn)僅存原設(shè)計總干渠、三干渠、四干渠。為便于分辨，總干、三干改稱東干渠，四干改稱西干渠(秦皇河)。東干渠穿市區(qū)東部而過，總長37.32km，區(qū)內(nèi)渠段長19.81km；張肖堂西干渠全長30.81km，區(qū)內(nèi)渠段長15.3km(秦皇河)。兩渠道部分渠段淤積嚴重，急需進行綜合整治，建筑物損壞缺失，急需新建配套。

灌區(qū)建成以來，除利用區(qū)內(nèi)天然徑流外，主要依靠張肖堂東、西干渠引用黃河水滿足水系的用水需求。引黃必引沙，由于張肖堂渠首無沉沙設(shè)施，致使排澇河道淤積，排澇能力降低，不但增加了城市防洪壓力，而且影響生態(tài)景觀效果，同時渾水進入南海水庫，造成作為工業(yè)居民生活用水水源的南海水庫庫容逐年減少，嚴重影響到供水安全。

2.2 防洪排澇河道工程

城區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀主要排澇河道有西沙河、新立河、秦臺河、朝陽河，四河同屬潮河支流，沿線流域退水匯入潮河獨流入渤海。東西橫向河道主要有北環(huán)河、南環(huán)河，主要起貫通作用。6條主要河道水系基本成型，但仍然存在制約水系貫通的“瓶頸”因素，主要體現(xiàn)為：

(1)部分河段淤積嚴重，水流不暢。

(2)北環(huán)河尚未連通，存在多處“實心”公路橋。

(3)南環(huán)河東段靠近工農(nóng)水庫河床淤高，多處開辟為“小徑”，中段尚未打通，西端與西環(huán)河的連接尚未建立。

(4)新立河、秦皇河、秦臺河等市區(qū)河道出北環(huán)后向下游的通道均靠“土壩”控制。

2.3 湖泊水庫調(diào)蓄工程

現(xiàn)狀城區(qū)水系較大規(guī)模水庫主要有中海、北海、南海及工農(nóng)水庫，由于多年運行且未進行清淤，北海、南海、工農(nóng)水庫等需清淤整治，恢復(fù)原設(shè)計蓄水規(guī)模。另外，尚有按照“取土筑路、挖土成湖”的原則，結(jié)合城市自身洼地，建設(shè)的以如意湖、彩虹湖等為代表的72個人工湖泊，其中部分零星水體約61處缺乏連通管道與附近水體相連，無法實現(xiàn)互通，急需建設(shè)連通管道及建筑物。

3 工程規(guī)劃

3.1 規(guī)劃原則

水系連通工程是一項系統(tǒng)工程，必須從全過程視角進行全面考慮[5]，遵循客觀與自然規(guī)律、降低工程負面影響、重視生態(tài)平衡[6]，進行統(tǒng)籌規(guī)劃設(shè)計。本工程按如下原則工程規(guī)劃設(shè)計，保障水系連通工程效益發(fā)揮。

(1)因地制宜原則。充分利用現(xiàn)有工程，盡量減少占地，結(jié)合城市、市政、交通等部門規(guī)劃內(nèi)容[7]，開展水系整治，擴大蓄水面積及容量，提高城市排澇抗洪、抗旱供水的功能。

(2)生態(tài)型原則。結(jié)合水系的整治，配合園林、林業(yè)的種植，培育良好的城市生態(tài)環(huán)境，構(gòu)筑新型的城市大環(huán)境生態(tài)綠地。

(3)可持續(xù)發(fā)展原則。在充分發(fā)揮工程公共性和安全性[8]的基礎(chǔ)上，通過水資源的優(yōu)化配置、城市綠化、污染防治、結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進城市環(huán)境保護、生態(tài)建設(shè)、循環(huán)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

3.2 規(guī)劃目標

規(guī)劃期內(nèi)構(gòu)建合理的碧水系統(tǒng)，河湖互聯(lián)互通，形成“四環(huán)五海”的大環(huán)境綠化景觀構(gòu)架，體現(xiàn)秀水綠脈環(huán)繞的現(xiàn)代化城市特色。

3.3 規(guī)劃內(nèi)容

濱州市城區(qū)河湖水系連通工程擬以區(qū)內(nèi)西環(huán)河、新立河、秦臺河、東環(huán)河、北環(huán)河、南環(huán)河等6條主要排澇河道及張肖堂東、西干渠為脈絡(luò)，以中海、南海、北海等調(diào)蓄水庫及星羅棋布的七十二湖為中心，通過工程措施，完成城區(qū)水系清淤拓挖護砌治理、節(jié)制控水建筑物配套、水系水質(zhì)控制修復(fù)和保護工程建設(shè)、水利信息化建設(shè)，實現(xiàn)城區(qū)水系縱橫貫通、河湖水系連通如圖1所示。

圖1 濱州市城區(qū)河湖水系連通工程布置

3.3.1引黃灌排渠系工程

(1)新建張肖堂渠首庫容100萬m3沉沙池，設(shè)計水位13.5m，內(nèi)設(shè)6m寬隔堤880m，隔堤上設(shè)有流量5m3/s的聯(lián)通涵洞一座，將沉沙池劃分東、西兩條沉沙條渠，沉沙條渠輪流使用可提高城市水系供水保證率；工程布置于距引水口較近的南海水庫南側(cè)，可保障良好的沉沙引水條件，實現(xiàn)南海水庫清水入庫，同時提升周邊南海景區(qū)及獅子劉景區(qū)生態(tài)景觀。

(2)張肖堂東干渠治理18.96km，其中，渤海十一路上游8.34km渠段清淤疏浚、護砌；渤海十一路至北外環(huán)以北10.62km渠段清淤疏浚，大部分渠段設(shè)計水深1.72m，邊坡控制坡比1∶1.75、1∶1.5。護砌部分按照“利于輸沙、防止?jié)B漏、節(jié)省投資、方便施工并適當結(jié)合城區(qū)建設(shè)”原則，采用水位以下25cm厚漿砌石、以上8cm厚砼預(yù)制板護砌，既滿足了渠道的冬季凌期抗凍要求，又提升了渠道節(jié)水效果，縮短了部分工期。

(3)秦皇河清淤護砌4.8km，其中，渠首節(jié)制閘-南海中段2.3km河段設(shè)計水深2m；黃河十二路-北環(huán)河2.5km河段設(shè)計水深3.0m。按照城市“大水面、大綠化、大空間”的規(guī)劃原則和“岸線彎曲自然，水面與景觀協(xié)調(diào)，水生態(tài)良好，節(jié)省投資、方便施工，管理方便”的河道治理原則，邊坡采用漿砌石重力式擋土墻，具有較強抗沖刷能力和美觀外形。在與南環(huán)河交匯處、中海出口處、北環(huán)河以北新建3處橡膠壩，壩高分別為1.5、2、3m，控制水位9.5、9、7m，在發(fā)揮攔蓄功能的同時，充分發(fā)揮水面景觀功能。

3.3.2防洪排澇河道工程

(1)南環(huán)河西段7km河段清淤拓挖，新建雙面節(jié)制閘3座，交通橋3座；中段渤海九路以上5.77km河段清淤拓挖，新建雙面節(jié)制閘2座，交通橋3座；東段黃河一路以南、渤海五路以東新開河段1.24km，新建配套交通橋2座，增強城區(qū)水系調(diào)蓄能力緩解城市防洪除澇壓力，增加水體流動性。

(2)北環(huán)河河道清淤拓挖護砌14.4km，邊坡采用漿砌石重力式擋土墻，新建南岸漫步道14.4km，新建跨北環(huán)河交通橋3座，為市民提供近距離觀水、親水平臺；西環(huán)河、新立河、東環(huán)河清淤疏浚29.77km，各新建橡膠壩1座；秦臺河上布置3處橡膠壩，均為壩長20m，壩高1.8m。

(3)北新開河清淤拓挖3.0km，建設(shè)橡膠壩2座；開挖南新開河2.20km，設(shè)計水深3m，邊坡1∶3，河口寬50m，實現(xiàn)全部水系工程的互聯(lián)互通，構(gòu)建完善的城市生態(tài)水網(wǎng)。

3.3.3湖泊水庫調(diào)蓄工程

南海、北海、工農(nóng)水庫庫區(qū)進行清淤至原設(shè)計；擬采用壁厚80mm DN1200預(yù)應(yīng)力砼管的飲水管線，實現(xiàn)項目區(qū)內(nèi)除太陽湖、彩虹湖外其余63處人工湖泊與鄰近河渠水系的貫通。通過工程措施，提升水庫、湖泊蓄水能力，增強河湖水系循環(huán)流動，改善水庫、湖泊水質(zhì)，強化“七十二湖”等湖泊的生態(tài)性、觀賞性。

3.3.4其它工程

工程的規(guī)范良性運行，對水系連通工程實現(xiàn)水資源有效開發(fā)利用有意義[9]，在實施以上工程措施的同時，采取如下措施，確保工程良性運行。

(1)實施生態(tài)修復(fù)工程，對西沙河、北環(huán)河、七十二湖生態(tài)公園進行生態(tài)修復(fù)，建設(shè)城區(qū)河岸帶植被，形成完整而富有特色的城市綠地系統(tǒng)。

(2)開展水源地保護，在飲用水源地建立隔離防護、綜合整治、修復(fù)保護體系，營造水源地良性生態(tài)系統(tǒng)。

(3)建設(shè)水質(zhì)水系控制工程，配套建設(shè)渠系水質(zhì)、地下水水質(zhì)及水生態(tài)監(jiān)測設(shè)施，實現(xiàn)自動化監(jiān)測，保障飲水安全，保持良好生態(tài)環(huán)境。

(4)完善水利信息平臺，實現(xiàn)信息采集系統(tǒng)的匯聚整合，優(yōu)化規(guī)范工作流程。

4 工程實施效果分析

水系連通工程實施具備實現(xiàn)洪水相機轉(zhuǎn)移、改善生態(tài)環(huán)境等重要功用[10]，這些功能的實現(xiàn)需要項目實施后效果評估進行驗證分析，以保障工程效益的長效發(fā)揮。截止目前，新建張肖堂渠首沉沙池工程、南環(huán)河中段河道清淤及生態(tài)治理工程、北環(huán)河治理工程已完工。通過建設(shè)張肖堂渠首沉沙池，項目區(qū)每年可減少清淤費用636萬元，河道清淤壓力大大降低，結(jié)束了城區(qū)渾水入城的歷史；南環(huán)河、北環(huán)河的建設(shè)使縱向水系得以連通，進一步實現(xiàn)了城區(qū)雨洪資源與水系景觀用水的綜合利用；濱州市順利通過全國水生態(tài)文明城市建設(shè)試點驗收，進一步印證并肯定了水系連通工程及其產(chǎn)生的效益。

根據(jù)城區(qū)水系供需平衡分析結(jié)果，估算水系連通工程建成后，水系蓄水中有1200萬m3可用于下游農(nóng)業(yè)灌溉，可改善灌溉面積10萬畝，糧食作物畝均增產(chǎn)160kg，每年水綜合利用效益可達1280萬元；工程實施將改善城區(qū)小氣候，凈化空氣，水系周邊生態(tài)環(huán)境將持續(xù)改善；水系貫通可改善水系流動性，增加水生動植物多樣性，實現(xiàn)生態(tài)治污，減少治污投入。

5 結(jié)語

本文提出的水系連通規(guī)劃設(shè)計方案，結(jié)合水系工程現(xiàn)狀及存在問題，按照因地制宜、生態(tài)保護、可持續(xù)發(fā)展的原則進行規(guī)劃設(shè)計，在提升水系防洪除澇能力的同時實現(xiàn)了河湖水系連通與城市規(guī)劃協(xié)調(diào)，促進了水資源合理配置，發(fā)揮了巨大的社會經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。但規(guī)劃設(shè)計中，對由于城鎮(zhèn)化發(fā)展而填埋的部分細小末級渠系未予考慮，在今后的河湖水系連通建設(shè)工程中，將進一步充分考慮末級渠系的改善循環(huán)能力，完善水系連通工程的連通循環(huán)體系，實現(xiàn)更加顯著的社會、經(jīng)濟、生態(tài)、環(huán)境等綜合效益。