廈門地湖水環(huán)境治理思路分析

曾華榮

（廈門市筼筜湖保護(hù)中心 福建廈門 361004）

引言

城市河道作為城市系統(tǒng)自然地理的一部分，汛期提供防洪、排澇及排水的水安全功能，非汛期為城市提供水源、綠地、濱水空間及市民文體娛樂場所等一系列的水生態(tài)、水景觀功能。

地湖位于筼筜湖北段，東接天湖，西臨松柏湖，長約350m，河寬10～22m，與天湖一并組成江頭公園的水體景觀部分。上游地湖為人工補(bǔ)水的景觀水體，面積約1.18 萬m2，補(bǔ)水流量約0.35m3/s。天湖與地湖之間有兩個排洪渠，排洪溝1 為5×2m 矩形斷面，排洪溝2 為3.9×2.7m 矩形斷面。汛期，地湖主要承擔(dān)天湖、排洪渠1、2 匯集的雨水；非汛期，地湖主要來水為天湖的人工補(bǔ)水，而下游松柏湖接納地湖所有來水。因此，地湖根本上為一條排洪溝，主要功能為汛期承擔(dān)排澇，附屬承擔(dān)非汛期的水生態(tài)、水景觀功能。

1 地湖現(xiàn)狀

1.1 水體現(xiàn)狀

地湖從上游到下游，水質(zhì)逐步變差，其中上游江頭月牙堰處水體透明、無異味、水體可見明顯流速；江頭西路西側(cè)第一座橋梁處水體透明、無異味、橋底有較多藻類、流速較緩；地湖中段水體透明度差、有明顯異味、水體基本不流動；嘉禾路橋底水體成灰綠色、有明顯異味、水體基本不流動[1]。

1.2 水動力現(xiàn)狀

地湖河勢蜿蜒，整體水深較淺。平時上游人工補(bǔ)水約0.35m3/s，通過月牙堰溢流下泄至地湖。整個地湖平均流速0.03～0.05m/s，水深約0.45～0.75m，水動力明顯不足。河道蜿蜒處、管道檢查井周邊形成較為明顯的死水區(qū)。

1.3 周邊建（構(gòu)）筑物現(xiàn)狀

地湖上游為天湖月牙堰，下游為沉砂池，從上游至下游依次分布有月牙堰下溢流口、2 處排洪溝、江頭泵站、無名泵站及3 處截流井等。河道內(nèi)管線、檢查井較多，根據(jù)相關(guān)資料，共排查出現(xiàn)狀地下有壓、無壓管線9 條、檢查井7 處。

1.4 護(hù)岸現(xiàn)狀

地湖南北兩岸均為硬質(zhì)砌石護(hù)岸，北岸直立式砌石護(hù)岸，一墻到頂約4.8m 高程，南岸為復(fù)式護(hù)岸，第一級直立式護(hù)岸至人行步道約2.5m 高程，第二級直立式護(hù)岸至江頭公園約4.3m 高程。兩岸樹木茂盛，并營造區(qū)域塑石景觀，但塑石損壞明顯。

地湖近年來，由于水質(zhì)變差、異味明顯，已經(jīng)對周邊商業(yè)、居民生活等造成不良影響，對地湖進(jìn)行水環(huán)境治理已經(jīng)迫在眉睫。

2 問題分析

地湖上游為人工補(bǔ)水的天湖，水質(zhì)常年較好，下游為松柏湖水質(zhì)一般，而地湖水質(zhì)較差，異味明顯，究其原因不外乎河道本底條件、污染源問題、水動力條件等原因[2]。

2.1 河道本底條件

河道鹽分周期性變化。地湖由于地理位置原因，汛期承接天湖、排洪渠的雨水，雨水屬于淡水，汛期為淡水環(huán)境；非汛期承接天湖人工補(bǔ)充海水，無穩(wěn)定的淡水補(bǔ)給，平時為海水環(huán)境；地湖生境在淡水、咸水之間交替，水環(huán)境條件相對不足，無法形成較為完善的生態(tài)系統(tǒng)，無法獲得穩(wěn)定的自凈系統(tǒng)，自凈能力較差，對污染物以接收為主，降解能力較低

河道形態(tài)及附屬設(shè)施影響。地湖河勢蜿蜒，整體深淺不一，本身河道形態(tài)較為優(yōu)美，但河道底部存在較多裸露污水管道，附屬較多管道檢查井，河邊溢流口眾多，加之河道流量較小，易大面積形成滯留、緩流區(qū)，甚至死水區(qū)，下游沉砂池對地湖雍水效果明顯，這對地湖水質(zhì)維持較為不利。

2.2 污染源

外源污染方面，主要包括排洪渠零存整取及周邊初期雨水等。地湖上游兩座排洪渠規(guī)模較大，平時排洪渠內(nèi)污染底泥、垃圾等慢慢積累，在降雨時隨大流量雨水排入地湖，形成較為明顯的外源性的點(diǎn)源污染；地湖、天湖自身也存在一定范圍的雨水匯水面積，初期雨水直排如河，地湖又基本無自凈能力，初期雨水也形成較為穩(wěn)定的外源性的面源污染源。

內(nèi)源污染方面，主要包括管道泄漏、非正常溢流及污染底泥等。河道底部存在較多的有壓、無壓管道，且埋深較淺，管道年久無法維修，存在污水外泄的可能；河道邊溢流口眾多，污水調(diào)度不當(dāng)時，污水存在外溢的可能；河道水中污染物可通過沉淀或顆粒物吸附而蓄存在底泥中，適當(dāng)條件下會重新釋放到水體中，引起二次污染。

2.3 水動力條件

地湖本底條件較差，外源污染、內(nèi)源污染明顯，在此條件下，水動力條件顯得尤為重要。地湖非汛期僅靠0.35m3/s 的補(bǔ)水，平均流速0.03～0.05m/s，伴有大范圍的滯留區(qū)、緩流區(qū)，甚至死水區(qū)，水體水動力明顯不足。

3 治理方案

3.1 治理原則

由于地湖的本底條件、污染源短期內(nèi)無法徹底解決，只能在水動力方面采取重點(diǎn)治理措施。在充分考慮工程可行性、基本不影響地湖防洪排澇的前提下，提高河道水動力；河底管線較多、埋深較淺，設(shè)計方案、施工方案盡可能不擾動河底管線；地湖目前清淤頻次較高，治理措施充分考慮河道運(yùn)行維護(hù)的便利性[3]。

3.2 治理思路

從施工可行性角度，地湖河底污水管線多、埋深淺，因此不適合開挖作業(yè)，同時兩岸構(gòu)筑物、大直徑樹木較多，不具備大面積作業(yè)的施工條件。因此，采用河底適當(dāng)堆高的方式重新構(gòu)建主槽，重塑縱坡，在盡量不擾動底部管道的情況下，提升水動力條件。

從運(yùn)行維護(hù)角度，現(xiàn)狀地湖清淤只能斷流施工，對整個筼筜湖運(yùn)行影響較大，清淤期間周邊居民反應(yīng)強(qiáng)烈，本次治理工程在主槽、邊灘增設(shè)數(shù)道跌坎，通過設(shè)置擋水板實(shí)現(xiàn)過流通道的靈活調(diào)度，從而實(shí)現(xiàn)不斷流分塊清淤。

從環(huán)境保護(hù)角度，考慮到地湖行洪后河道沉積較多垃圾、雜物等，為便于清理，河底采用透水路面的設(shè)計工藝，使河底水土仍能交流，不破壞原河床該有的生境功能。為營造河道多樣性生境，增設(shè)幾處深潭，同時可用于河底沖洗汛期后沖洗。

3.3 治理方案

為提升河道流速，在現(xiàn)狀河道中部構(gòu)建寬約4～9m 的主槽，小流量、下游低水位工況下，水流約束于主槽，加快流速；大流量、下游高水位工況下，水流形成主槽、邊灘三股水流，降低上游雍水，控制水位不超過1.4m。

主槽分為2 級平臺，逐級跌水，提高流速。主槽兩側(cè)為條帶狀格埂，控制主槽深度為0.4～0.5m。格埂外側(cè)為邊灘，高程與主槽相近，主槽、邊灘及格埂表面均采用條石護(hù)面。邊灘及主槽入口均設(shè)一道跌坎，跌坎設(shè)擋水板，用以控制水流。

為保證水量較少時，主槽仍有水流，在2 級主槽末端均設(shè)一道跌坎，跌坎高5cm，中部設(shè)擋水板，滿足河道放空需求。

為營造河道原有多樣性生境，在中部和末端跌坎上游設(shè)置2處深潭，同時，用于行洪后留存部分清洗用水，行洪過后可利用深潭中的存水沖洗河道護(hù)岸。

3.4 創(chuàng)新設(shè)計理念

地湖本質(zhì)上為上游排洪渠的延伸，長度較短，又是海水、淡水交替的生境條件，常規(guī)水環(huán)境治理思路無法滿足治理要求。管理單位、設(shè)計單位經(jīng)充分研討后，明確了提高水動力的設(shè)計思路，創(chuàng)新提出以下具體設(shè)計理念：

水流分股思路。由于地湖本質(zhì)為排洪渠的延伸，平時補(bǔ)水流量較小，汛期流量較大，創(chuàng)新提出了水流分股的思路。根據(jù)現(xiàn)有河道蜿蜒、河道內(nèi)外露管線、管徑較多的特性，對河道進(jìn)行合理的三股水流分區(qū)，平時流量較小時可靈活選擇主槽或邊灘進(jìn)行過流，汛期全斷面過流。汛后還可以單股過流，增加清淤期間的靈活調(diào)度。

土工管袋原位修復(fù)。為了規(guī)整河底，底部適當(dāng)墊高，由于汛期水流較大，常規(guī)土方填高較難維持，且易形成新的內(nèi)源污染。經(jīng)比選，選擇土工管袋原位修復(fù)技術(shù)。通過土工管袋內(nèi)沖填河道內(nèi)淤泥，摻入適量固化劑，自行脫水后形成較為自然的河底，一方面隔離河底現(xiàn)有可能的內(nèi)源污染，另一方面淤泥還成底泥，固化了原內(nèi)源污染，解決了淤泥出路問題，不帶來新的環(huán)境問題。

透水性河底。目前河底回填、渠化后，較難形成透水性河底，隔離了河道底質(zhì)與河道內(nèi)水體、微生物的交流。為了解決渠化后的不利影響，創(chuàng)新提出了透水性河底，參照透水路面的基層做法。結(jié)構(gòu)從下到上分別為原河床、土工管袋（填充淤泥）、透水路面基層、條石面層（條石間不砌砂漿），滿足汛期、非汛期過水要求，還使河底能自然“呼吸”[4]。

生境多樣性靈活運(yùn)用。地湖原河道寬窄不一、深淺有別，在治理過程中，延續(xù)了原河道蜿蜒的特性，同時營造了部分深潭，維持原生境特性，也為河床清理提供水源。

3.5 防洪排澇復(fù)核

根據(jù)《廈門市防洪防澇規(guī)劃》成果，地湖流域的防洪標(biāo)準(zhǔn)為50 年一遇，采用洪峰模數(shù)法的洪峰流量98.8m3/s。經(jīng)計算，50 年一遇洪水時，工程實(shí)施前，地湖行洪最高水位約3.48m；工程實(shí)施后，地湖行洪最高水位為4.00m，行洪水位略有抬高，但滿足過洪要求。為安全起見，建議對江頭污水泵站對面約40m 范圍內(nèi)地勢略低區(qū)域，結(jié)合塑石改造適當(dāng)平整加高。

3.6 效果預(yù)測

為了分析工程實(shí)施后地湖水動力提升效果，采用水動力模型進(jìn)行模擬。工程整治后，地湖水流流速由0.03～0.05m/s 提升至0.1～0.2m/s、水深由0.45～0.75m 降低至0.2～0.4m，水體滯留現(xiàn)象得到有效改善，能夠達(dá)到活水暢流的設(shè)計意圖。

結(jié)語

地湖河道較短，非汛期補(bǔ)水流量較小，汛期流量較大，成典型的山區(qū)性河道特性。地湖本底條件相對不足，污染源清晰，但均較難改善，在此條件下，提升水動力是河道水環(huán)境的唯一出路。設(shè)計創(chuàng)新采用了水流分股、土工管袋原位修復(fù)、透水性河底及生境多樣性靈活運(yùn)用等理念，經(jīng)水動力模型模擬，既能滿足汛期行洪要求，又能有效提升水動力條件，地湖水環(huán)境治理效果可期。