淺析南港水系工程建設(shè)可行性

趙俊玲

（天津市海順交通工程設(shè)計有限公司，天津市 300070）

1 區(qū)域概述

天津市南港工業(yè)區(qū)投資服務(wù)中心水系工程（以下簡稱“南港水系工程”）是在《天津南港工業(yè)區(qū)一期控制性詳細(xì)規(guī)劃》的基礎(chǔ)上，落實“雙城區(qū)、雙港區(qū)”城市發(fā)展戰(zhàn)略、加快南港工業(yè)區(qū)規(guī)劃建設(shè)的要求的前提下，為改善南港整體環(huán)境，創(chuàng)造良好生態(tài)系統(tǒng)而提出的。

南港工業(yè)區(qū)投資服務(wù)中心位于大港南部，北至紅旗路，南至創(chuàng)新路，西至海防路，東至海濱大道，規(guī)劃總用地約132.3 hm2。距北京165 km，距天津市中心區(qū)45 km，距天津港20 km。

2 工程建設(shè)必要性

隨著項目區(qū)建設(shè)的快速發(fā)展，人民生活水平的提高，需要創(chuàng)造一個良好的生態(tài)宜居城市，因此：（1）該工程的建設(shè)是南港工業(yè)區(qū)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的需要；（2）城市水環(huán)境保護是建設(shè)現(xiàn)代化大都市的需要；（3）該工程的建設(shè)是建立資源節(jié)約型生態(tài)城市的需要。

3 區(qū)域水資源現(xiàn)狀

南港工業(yè)區(qū)水資源現(xiàn)狀情況：屬于資源性和水質(zhì)性缺水地區(qū)。

（1）降雨

大港區(qū)年平均降水日數(shù)為55 d，年平均降水量593.6 mm。降水主要集中在6～9月份，平均降水491.5 mm，占全年總降水量的84%。

（2）地表水資源

規(guī)劃區(qū)域的地表水資源要素主要包括河流、水庫、生產(chǎn)性水面和近海水域等。

項目區(qū)位于獨流減河下游的南部。獨流減河是海河流域南系重要的入海河流，河道下游長期受潮汐水流影響，水體咸化嚴(yán)重。

項目區(qū)西側(cè)和西南側(cè)另有兩條排澇河道，分別為大頭河、板橋河。大頭河設(shè)計流量8 m3/s，全長6889 m；板橋河設(shè)計流量14 m3/s，全長8036 m。

（3）地下水

規(guī)劃區(qū)屬冀東平原有咸水區(qū)，咸水底板界深度為30～70 m，第一、二含水層組埋深為20～70 m，水體礦化度均在1 g/L以上，基本上無可利用淡水；咸水體之下發(fā)育有深層淡水，水質(zhì)較好。目前隨著城區(qū)對地下水的不斷開采，規(guī)劃區(qū)呈現(xiàn)出地面下降的趨勢，下降速度較快。

4 區(qū)域水環(huán)境現(xiàn)狀

項目區(qū)的水系污染都比較嚴(yán)重，項目區(qū)北部獨流減河是海河流域南系重要的入海河流，河道下游長期受潮汐水流影響，水體咸化嚴(yán)重。項目區(qū)西側(cè)和西南側(cè)的大頭河、板橋河，受周邊地下水影響，水體同樣咸化嚴(yán)重。表1為項目區(qū)現(xiàn)狀水質(zhì)情況。

表1 項目區(qū)現(xiàn)狀水質(zhì)情況

5 區(qū)域水系存在問題

結(jié)合區(qū)域水資源及水環(huán)境特點，南港水系急需解決的問題如下。

（1）水量問題

天津市位于嚴(yán)重缺水的海河流域下游，是資源型嚴(yán)重缺水城市。

項目區(qū)位于天津市東部的海河下游區(qū)，除了同樣面臨著天津地區(qū)共性問題外，由于自身的地理環(huán)境特點，水資源問題更加復(fù)雜，濱海資源型缺水特點十分突出。濱海新區(qū)城市供水水源主要是外調(diào)水，生態(tài)水環(huán)境用水短缺，因此項目區(qū)未來的景觀用水將主要依靠雨水補給。

（2）水質(zhì)問題

項目區(qū)土壤鹽堿化嚴(yán)重，淺層地下水為咸水，由于水系水體蒸發(fā)、地下水鹽份交換、底泥釋放，最終導(dǎo)致礦化度升高，水體含鹽量增大。流經(jīng)區(qū)內(nèi)的大頭河、板橋河水質(zhì)長期處于劣Ⅴ類水的狀態(tài)，汛期的中后期水質(zhì)條件略好，但難以達到Ⅴ類水的標(biāo)準(zhǔn)。

（3）防洪排澇問題

區(qū)內(nèi)地勢平坦，缺乏自流條件，如果排水不暢，雨季易形成內(nèi)澇，因此，要考慮相應(yīng)防洪排澇方案，形成合理、高效的澇水外排系統(tǒng)。

6 工程設(shè)計內(nèi)容

針對項目區(qū)現(xiàn)狀，擬采用控源、生態(tài)修復(fù)和運行管理相結(jié)合的治理思路?？卦?，即通過汛期雨水利用的運行管理控制污染物進入；生態(tài)修復(fù)，即對項目區(qū)水系水體生態(tài)系統(tǒng)進行人工修復(fù)；運行管理，即通過項目區(qū)水系長期循環(huán)流動實現(xiàn)水生態(tài)系統(tǒng)的良性發(fā)展。主要思路為：

（1）近期應(yīng)充分考慮雨水利用，遠期可考慮中水及南水北調(diào)東線作為生態(tài)用水水源。

（2）規(guī)劃水系應(yīng)進行全防滲處理，并切斷與外部水系的聯(lián)系，防止水體咸化。

（3）項目區(qū)綠化灌溉退水應(yīng)由專門的收水管網(wǎng)進入附近的市政雨水管網(wǎng)。

（4）針對水體缺乏循環(huán)條件的現(xiàn)狀，提出溝通、循環(huán)流動措施。

（5）結(jié)合水體循環(huán)，進行人工潛流濕地建設(shè)，有效改善水質(zhì)。

（6）在水體流動的基礎(chǔ)上，解決局部死水區(qū)，進行局部生態(tài)修復(fù)。

（7）在水系護岸及淺水區(qū)，種植多種水生植物，并適當(dāng)投放水生動物，豐富生物群落，完善生態(tài)系統(tǒng)。

整體水系布置由規(guī)劃區(qū)河道與中心區(qū)湖泊組成，項目區(qū)西部綠化帶內(nèi)沿海防路鋪設(shè)直徑1.0 m管道，形成區(qū)內(nèi)全部水系的溝通，整個水系能夠形成水體循環(huán)。整個水體體積為50.0萬m3，水體的循環(huán)周期約為42 d，循環(huán)流量為1.2萬m3/d，主要工程布置見圖1。

圖1 主要工程布置圖

7 水資源配置

水系水量損失主要包含蒸發(fā)損失、綠地灌溉。水系補水主要包含補充蒸發(fā)損失量、綠地灌溉損失量。

（1）水系蒸發(fā)

由于蒸發(fā)，導(dǎo)致河道水損失，為了確保水位，維持水體平衡,必須考慮向河道補水。

根據(jù)大港區(qū)氣象資料（見圖2），進行蒸發(fā)情況分析，得出規(guī)劃區(qū)各月平均蒸發(fā)量（見表2）。

圖2 大港區(qū)月平均蒸發(fā)量表

表2 規(guī)劃區(qū)水體各月平均蒸發(fā)量表

表1中可以看出，整個水體年蒸發(fā)量為23.08萬m3，最大蒸發(fā)量為五月，蒸發(fā)量為3.28萬m3，最小蒸發(fā)量出現(xiàn)在一月，蒸發(fā)量為0.66萬m3。

（2）水系滲透損失

規(guī)劃區(qū)河道水系采用不透水處理，滲透損失為0。

（3）綠地灌溉用水

綠地生態(tài)用水考慮灌溉及壓咸用水。規(guī)劃區(qū)綠地面積為62.99 hm2，規(guī)劃區(qū)主要考慮水系周邊綠地用水，兼顧沖洗道路用水，綠地生態(tài)用水量為56.69萬 m3/a。

綜上所述，規(guī)劃區(qū)年耗水量為79.77萬m3，見表3。

表3 規(guī)劃區(qū)年耗水量

（4）補水水源分析

平常補水水源主要考慮區(qū)內(nèi)部分雨水。

降雨每次小于10 mm雨水一般為地面吸收,很難形成徑流,因此,本次降雨補水僅考慮6～9月降雨量的入河量作為水系補水量,且需扣除汛期初次降雨徑流，每次降雨初期10 min形成的徑流（該部分水量水質(zhì)差，由雨水泵站直接排出規(guī)劃區(qū)以外），本規(guī)劃區(qū)確定按降雨的40%計流入河道。由此確定平均年降雨補水量。

根據(jù)大港區(qū)降雨統(tǒng)計資料，進行加權(quán)平均得出各月平均降雨量，具體情況見表4、表5。

根據(jù)南港工業(yè)區(qū)降雨情況分析，年平均雨水入河可利用量在考慮部分綠地用水的情況下，可滿足規(guī)劃區(qū)（投資服務(wù)中心）的環(huán)境用水需求。

（5）水量調(diào)蓄計算分析

由于項目區(qū)土壤鹽堿化嚴(yán)重，河道及湖泊水體長期存放后，容易造成水體咸化污染，因此，在進行雨水利用年調(diào)節(jié)分析時，考慮水量問題的同時，水體中CL離子濃度的變化也是主要控制因素之一。規(guī)劃區(qū)水域面積共18.59 hm2，蓄水能力為50.0萬m3。綜合分析上述控制因素，確定運行方式為：六支路以北水系正常運行水位為2.5 m，六支路以南水系正常水位為2.5 m，最高水位為3.0 m，汛期最低水位約為0.0 m，6月份開始降雨補水，至8月份蓄水達到最高控制水位3.0 m。

表4 各月平均降雨量（單位：mm）

表5 雨水利用量分析

經(jīng)多年平均雨水利用水量調(diào)蓄計算分析，考慮了項目區(qū)一半的綠地灌溉用水量，計算結(jié)果既滿足水系運行要求，雨水資源也得到了充分利用。表6為雨水利用運行計算分析（多年平均）。

8 水質(zhì)凈化工程

水質(zhì)凈化工程主要包括人工濕地處理工程、人工增氧工程及生態(tài)護坡工程等內(nèi)容。

（1）人工濕地處理工程

人工濕地工程位于項目區(qū)的西部，主要處理項目區(qū)的總體循環(huán)水，以維持總體水質(zhì)達到規(guī)劃目標(biāo)，人工濕地形式采用波式流人工濕地。人工濕地日處理能力設(shè)計為1.2萬m3/d，人工濕地總面積為2.88 hm2。

（2）水體增氧工程

水體中溶解氧含量是維持水體自凈能力的重要參數(shù)，同時也是維持水生態(tài)系統(tǒng)健康的重要指標(biāo)，直接關(guān)系到水生生物的生存。該工程采用太陽能曝氣增氧方式及噴泉曝氣增氧方式。

（3）生態(tài)護岸工程

生態(tài)護岸工程主要利用工程與生態(tài)綜合措施，使河岸既具有固土護坡作用，同時恢復(fù)河流因人類活動的干擾而喪失或退化的全部或部分自然功能。

表6 雨水利用運行計算分析（多年平均）

（4）水生植物調(diào)控

該工程在人工潛流濕地及水系護岸的淺水區(qū)域種植水生植物，植物種類以景觀效果好、水質(zhì)凈化能力強、耐鹽堿的多年生挺水植物為主（如黃花鳶尾、再力花、黑三棱等）。

9 結(jié)語

南港工業(yè)區(qū)作為天津市發(fā)展的關(guān)鍵點，必將迎來跨越式的高速發(fā)展。南港工業(yè)區(qū)的開發(fā)建設(shè)，對區(qū)域水環(huán)境和水生態(tài)提出了更高的要求，需要水資源、水環(huán)境和水生態(tài)的有力支撐。整個系統(tǒng)建成后，可提高有限水資源的利用率，使得地面水環(huán)境得到改善，為創(chuàng)造一個良好的生活環(huán)境提供保障。