巢湖市中心城區自流活水方案探討

李曉明, 李晨揚

(1. 合肥職業技術學院,安徽 合肥 238000;2. 巢湖管理局河道和工程管理處,安徽 合肥 238000;3. 南京大學,江蘇 南京 210093)

巢湖市位于安徽省中部、江淮丘陵南部、巢湖之濱,巢湖市中心城區(以下簡稱城區),由巢湖、裕溪河、雙橋河、西撇洪溝、東撇洪溝、抱書河及北部崗地圍合而成,現狀面積約18.95 km2;城區依山臨水、崗圩交錯、河道縱橫。從城市活水的角度來看,現狀存在的主要問題有:容量有限自凈能力弱、水系封閉內外溝通少、抽排換水活水效果差等,西壩、東橋站、東(西)撇洪溝堤防等阻斷了巢湖、裕溪河、周邊山水與內河水系的天然聯系,封閉的城區內部水系與周邊外部水系隔斷明顯、溝通不暢;目前主要采取機排換水方式改善城區內河水質,改善水質范圍小,換水成本偏高,換水頻次偏少,泵站停機后城區內水體又成為死水一潭。如何充分利用巢湖過境水資源[1],創新性地達成城區自流活水[2]的目標,實現水城共融[3],值得思考與探討。

1 自流活水可行性分析

1.1 水力條件良好

巢湖閘水利樞紐位于城區西部、巢湖湖水流入裕溪河的唯一出口處,連接巢湖和裕溪河。由于巢湖節制閘的控制運用,閘上、閘下水位形成了水位差,且大部分時間閘上水位高于閘下水位。通過對巢湖閘水文站1981-2020年40年的實測閘上、閘下水位進行數理統計分析[2],2011-2020年巢湖閘上、下多年平均水位分別為8.96 m(吳淞高程系,下同)、8.15 m,巢湖閘上、下多年平均水位差從近40年(1981-2020年)的0.43 m上升到近10年(2011-2020年)的0.81 m(見表1),表明巢湖閘上、下水位差有著越來越大的趨勢,水力條件良好;巢湖閘上、下多年平均出現正向(巢湖閘排水)水位差天數從近40年(1981-2020年)的303.7 d上升到近10年(2011-2020年)的336.7 d(見表2),表明巢湖水每年通過巢湖閘流出的天數有著越來越多的趨勢。

表1 巢湖閘上、下多年平均水位變化趨勢分析表

表2 巢湖閘上、下多年平均出現正向水位差天數分析表

1.2 保障水量充足

城區緊靠巢湖,巢湖年出湖水量[4]30×108m3,經巢湖閘通過裕溪河流向下游。按平均引水流量10 m3/s、年均200 d計算,年引巢湖水量1.73×108m3,僅占年出湖水量的5.8%。不僅如此,在安徽省引江濟淮工程建成通水之后,可通過引江濟淮工程向巢湖輸水,增大巢湖蓄水量。城區活水有較為充足的過境水資源作為后盾。

1.3 河渠水系發達

城區外圍西撇洪溝來水匯入雙橋河后與巢湖相通,東撇洪溝來水匯入抱書河后與裕溪河相通,巢湖閘以上來水沿城區西南側裕溪河注入長江。城區內天河、環城河、陸家河、安城渠、抱書河、篆池、洗耳池、小王莊排洪溝、世紀大道中溝等內河水系相互連通,水系十分發達。

綜上所述,城區現狀水系網絡基本形成,并且有良好的水力條件、充裕的正向排水時間和充足的水量保障,因而實施自流活水切實可行。

2 自流活水方案設想

2.1 突出自流活水理念

水體自身流動產生的大量生物和微生物都有降解污染有機物的作用,一個活的水體生態鏈,可以按食物鏈的方式使河道污染物濃度降低。因此城區活水工程,不是僅僅貫通水系,不是主要依賴開機抽排換水,而是凸顯自流活水理念,主要利用巢湖出湖徑流豐沛這一有利條件,盡可能使巢湖水自流穿城而過,滿足河流水系的生態、景觀、休閑、娛樂等社會和生態功能需求,逐步形成良好的城市水生態環境。

2.2 分片活水通暢水路

鑒于城區的自然地理條件以及現有水系的集水排澇功能,同時盡可能加大巢湖水穿城而過的機遇,擬分片實施自流活水工程。以丘陵崗地形成的分水嶺、洗耳池與陸家河相連處為界將城區分為2個區域,即環城河片和陸家河片。其中,環城河片為洗耳池(含)以西、以南城區,包括天河、雙橋河、西撇洪溝、環城河、篆池、洗耳池等水系;陸家河片為洗耳池以東、以北城區,包括陸家河、世紀大道中溝、小王莊排洪溝、安城渠、抱書河等水系。進一步對現狀河流水系進行疏通整治,以天河、雙橋河、環城河、陸家河等城市水系為活水主線路,向西、北連通巢湖,向東、南連通裕溪河,使天然河湖和人工渠道互為溝通、連為一體,共同發揮活水功能。

3 自流活水線路規劃

3.1 環城河片活水線路

該片主要收集臥牛山、岠嶂山、鳳凰山等低山和丘陵崗地來水,周邊地面及河堤高程大都在11.5 m以上,河流最高控制水位可達10.5 m,自流活水的幾率較大?；钏桨冈O想是自巢湖引水入城,流經環城河片城區后,從東橋站自流排入裕溪河。規劃如下3條活水線路:

(1)線路1:天河線路(西壩→天河口),即裕溪河故道線路,自西壩引巢湖水,流經天河后從東橋站流入裕溪河。天河原為裕溪河故道,河道寬度(約80 m～100 m)和深度(約6 m～8 m)均達到一定規模,其作為自流活水線路既體現了回歸自然的水生態理念,又恢復了裕溪河故道的部分行洪功能。

(2)線路2:環城河線路(西安橋閘→天河口),自西安橋閘引巢湖水,流經西環城河、東環城河、洗耳池、天河,最后從東橋站流入裕溪河。該線路自洗耳池以下進入天河后路徑同線路①。

(3)線路3:雙橋河線路(雙橋河口→天河口),自雙橋河閘站引巢湖水,流經雙橋河、西撇洪溝、篆池,再經環城河、洗耳池、天河,從東橋站流入裕溪河。該線路自篆池以下進入環城河后路徑同線路4。

3.2 陸家河片活水線路

該片河流都是區域內部排澇水系,主要收集東塘圩、安城圩等圩區來水。由于周邊地面高程大都在8.5 m～9.5 m之間,地勢較低,河流最高控制水位為8.0 m,受下游裕溪河水位頂托影響,相比環城河片,該片自流活水的幾率相對較小?；钏桨冈O想是先關閉東橋站,自巢湖引水壅高環城河片水位后,再引入陸家河片,從安城圩站抽排或自流進入抱書河,最后從抱書河閘站流入裕溪河。規劃如下3條活水線路:

(1)線路4:陸家河線路(洗耳池→抱書河口),自洗耳池引水流入陸家河后,進入安城渠,再通過安城圩站排入抱書河,最后從抱書河閘站流入裕溪河。

(2)線路5:小王莊排洪溝線路(草城閘→小王莊排洪溝→抱書河口),自環城河引水流入小王莊排洪溝后,經陸家河、安城渠、抱書河,最后流入裕溪河。該線路自進入陸家河后路徑同線路4。

(3)線路6:世紀大道中溝線路(草城閘→世紀大道中溝→抱書河口),自環城河引水流入入世紀大道中溝后,經陸家河、安城渠、抱書河,最后流入裕溪河。該線路進入安城渠后路徑同線路4、5。

4 自流活水工程措施

城區現狀一直難以實現自流活水的主要原因:一是缺少一些關鍵性控制工程,導致水流不能按照上述規劃設定的6條自流活水線路運行;二是現有河流上交叉建筑物底板高低不一,河流底部凹凸不平,導致水流不暢。對此,提出如下工程措施。

4.1 增設控制性工程

(1)在洗耳池與陸家河相連處新建節制閘(陸家河閘)。該閘既是控制環城河片與陸家河片分片自流活水的關鍵工程,也是線路4的渠首控制性工程。運行自流活水線路1、2、3、5均需關閉該閘。

(2)在西壩新建引水涵閘(西壩閘),作為線路1的渠首控制性工程。運行自流活水線路2、3均需關閉該閘。

(3)在篆池與西撇洪溝相連處新建節制閘(篆池閘),作為線路3的控制性工程。需要防御外洪時關閘御洪,其它時段可開閘引水經篆池進入西環城河。運行自流活水線路1、2均需關閉該閘。

(4)在報社渠入口新建節制閘(報社閘),作為控制線路1、2分別運行的節制工程。運行線路1、2、3均需關閉該閘。

(5)新建三中路(自草城橋-紀大道)地下輸水涵(三中路涵),溝通環城河和小王莊排洪溝、世紀大道中溝水系;并在環城河側設置引水節制閘(三中路閘),作為線路5的渠首控制性工程。運行自流活水線路1、2、3、4均需關閉該閘。

(6)在三中路地下輸水涵與小王莊排洪溝交匯處分別新建控制閘,即:小王莊閘、中溝閘。運行自流活水線路5需關閉中溝閘,運行自流活水線路6需關閉小王莊閘。

4.2 河流水系疏浚整治

(1)環城河片。拓寬改造草城閘、珍珠橋涵、百歲橋涵、西壩路橋、板橋、巢湖路涵等,改建后的交叉建筑物底板高程宜按7.3 m高程及以下控制;疏浚整治環城河、天河、洗耳池等河流,清除阻水障礙,進一步提高河流水系的輸水能力。

(2)陸家河片。拓寬改造陸家河與世紀大道中溝連接涵等交叉建筑物,暢通陸家河、世紀大道中溝、安城渠水系。改建后的交叉建筑物底板高程宜按6.7 m高程及以下控制,這樣不僅使活水線路沿線水深不低于1.2 m,同時使水流通暢度明顯提高。

(3)西撇洪溝、抱書河等外部河流。進行疏浚整治,清除阻水障礙,進一步提高河流水系的輸水能力。其中,西撇洪溝口至篆池段約2 km長河道河底高程宜降低至7.0 m～7.3 m之間;安城圩站至抱書河口約1.6 km長河道河底高程宜降低至5.7 m～6.0 m之間。

以上工程措施的主要影響與對策:一是巢湖流域出現10年一遇以上汛情或城區范圍骨遭遇突降暴雨時,自流活水方案運行必然和城市防洪排澇相矛盾。因此,在汛期特別是主汛期,或者當城區暴雨預警時,必須堅決服從城市防洪排澇需要,及時停止引水入城,確保城市安全。二是城區自流活水方案運行時,需在西壩口、西安橋閘和雙橋河等處增設水文觀測設施,重點觀測進入城區的有關水位、流量數據,作為巢湖閘水文站水文數據的補充,以保證巢湖出湖徑流等水文資料的準確性和完整性。

5 結束語

巢湖市中心城區瀕臨巢湖閘,巢湖豐沛的過境水資源沿裕溪河奔流而下,地理位置得天獨厚。當巢湖水位高于裕溪河水位且不影響城區防洪排澇安全時,打開城區通往巢湖、裕溪河等外圍河流(湖泊)的涵閘,可進行自流活水。如果上述活水工程的規劃方案及措施能夠得以實施,讓巢湖之水川流不息地穿行于柳岸邊、小橋下、亭臺旁,環繞在山川、崗地、樓閣之間,自西向東將“靈龜望湖”“夫子篆池”“巢父臥?！薄拔輧刃兄邸薄霸S由洗耳”“正父掘井”等人文景觀串聯成一線,再與巢湖市悠久的古城歷史、淳樸的民風民俗和諧融合,城區河流將會成為一條傳承古城歷史、創新城市文明的紐帶,那么,“常年水自城中流”的美好愿景指日可待,巢湖市“自流活水之城”這張國內獨特的城市名片將靚麗地展現在世人面前。