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滨湖城市河湖连通优化调控方案研究张舒羽

发表时间：2021/7/8 来源：《基层建设》2021年第12期作者：张舒羽

[导读] 河湖水系连通是解决湖泊水环境和水生态问题的重要手段，确定合理的引水调控模式是目前开展河湖连通工作中面临的重点和难点问题。以无锡滨湖河网为研究对象，分析不同调控方案

        滨湖城市河湖连通优化调控方案研究
        张舒羽
        上海勘测设计研究院有限公司上海 200434
        摘要：河湖水系连通是解决湖泊水环境和水生态问题的重要手段，确定合理的引水调控模式是目前开展河湖连通工作中面临的重点和难点问题。以无锡滨湖河网为研究对象，分析不同调控方案，研究区域换水时间的变化及受益河道，提出研究区的优化调控方案，研究结果表明：根据水源水质分布特点，以梁溪河（梅梁湖）水源为常规水源、五里湖为备用水源，在优化调控方案下，可以改善河网水动力，提高河流自净能力。本研究可为滨湖城市及其他类似水域河湖水系连通方案的选择提供科学依据。
        关键词：滨湖城市；引水方案；梅梁湖；五里湖

        0 引言
        太湖流域降雨丰沛、河网交织，流域围绕太湖形成了众多临水而建的滨湖城市群，城市依水而建、缘水而兴、因水而美。沿太湖滨湖城市水源丰沛，水量充足，与平原河网不同，滨湖河网的水质条件直接受到湖泊水体条件的影响，对于城市内部河网水质条件的影响较大。活水工程不仅可加快河道水体流动，缩短水体换水周期；还可对河道内污染物起到稀释作用。田传冲[1]等发现引调水工程可显著提高平原河网水资源水环境的承载能力，并针对温州主城区平原河网特点，构建水动力联合调控方案，增加水体流动可以在短时间内改善河网水质。杨卫[2]等认为河湖水系连通是解决湖泊水环境和水生态问题的重要手段，但如何确定合理的引水调控模式存在问题，汤逊湖引水后大部分湖区水质得到较为明显的改善，随着引水流量工程的增大，净效益呈现先增加后减少的趋势，并得出了最佳引水流量。胡琦玉[3]等以苏南区张家港市为例，从降低入河排污口排水对水环境影响的角度提出了控制枢纽的优化调度方案，在做好洪水预报供水的同时也防治突发环境污染事件。
        1 研究区概况
        无锡滨湖河网位于太湖梅梁湾东部，该河网主要河道由京杭运河、梁溪河、曹王泾、骂蠡港组成，由于平原区地势平坦，水位落差很小，水流较为缓慢，河水常常处于停滞少动状态，水体交换不充分。另一方面，城市开发建设项目过程中占用、填塞河道现象严重，产生了不少断头浜和过水涵洞；研究区内河道本身曲曲折折，行水不畅；部分跨河建筑物为桥涵，过水能力不足，同时为防止蓝藻入侵河网内建设有大量水闸，导致了部分河道流速小于 5cm/s[4-5]。上述因素导致了区域水系不活，水流不畅，水体复氧能力及自净能力减弱，在一定程度上加剧了区域水质的恶化。

        图1研究区内河道平面位置示意图
        2 研究方案
        2.1水源分析
        研究区东临京杭大运河，南依曹王泾、贡湖，西接五里湖、梅梁湖，潜在补水水源众多。五里湖水质较好，但因其景观功能及蓄水量有限，无法为区域提供足够的引水水量。梅梁湖是目前无锡市河道引水调水的主要水源之一，南面开敞与大太湖湖心水体相通，水量充沛。已建成的梅梁湖泵站和仙蠡桥水利枢纽等为区域引流调水提供了较好的工程保障，梅梁湖水体可借助梅梁湖泵站，可通过梁溪河水引入研究区内。
        2.2 引水方案
        根据水源水质分布特点，设定不同的引水方案。方案1：以梁溪河为水源，通过梁溪河南岸沿线的已建或拟建调水泵闸，将梁溪河水引入研究区，畅活内部水网，通过河北洚泵站和庙泾浜泵站进入骂蠡港。目前区域骂蠡港沿线的排水泵站河北洚浜泵站和庙泾浜泵站已建设完成，梁溪河沿线的已经完成三处引水泵站的建设，分别为西新河泵站（双向）、线泾浜泵站（双向）和庙东浜泵站（单引），为提高换水覆盖率，拟增加东新河泵站（双向）和庙东浜泵站（单排）。
        方案2：以五里湖为水源，五里湖沿线有陆典桥泵站、蠡溪河和连大桥浜三座引水泵站，泵站规模均为0.44m3/s。考虑利用五里湖的部分弃水，分别从陆典桥浜、蠡溪河和连大桥浜三座泵站引水，水流经丁昌桥浜、蠡溪河、陆典桥浜等河流，最后从骂蠡港出水到梁溪河。陆典桥泵站引水线路分两个阶段。第一阶段是开启陆典桥浜泵站和河北洚泵站，通过西侧泵站引水，东侧泵站排水，快速将东西方向主河段完成换新；第二阶段是继续开启陆典桥泵（闸）站引水，通过开启梁溪河沿线的西新河、线泾浜、东新河的调水泵站和骂蠡港沿线的庙泾浜调水泵站外排，实现河网内的河水换新。从蠡溪河泵站引入五里湖水，经蠡溪河、丁昌桥浜、线泾浜、西新河，外排至梁溪河。从连大桥浜泵站引入五里湖水，经连大桥浜、河北洚浜，通过骂蠡港外排至梁溪河。从连大桥浜泵站引入五里湖水，经连大桥浜、隐秀路箱涵，通过骂蠡港外排至梁溪河。
        3 结果与分析
        以梁溪河为水源，进水线路有4条，分别为西新河、线泾浜、庙东浜和东新河；出水线路有2条，分别为河北洚浜、庙泾浜-隐秀路箱涵。考虑到引排水流量平衡和换水效果等因素，河北洚浜泵站和庙泾浜泵站不同时运行，片区排水分为两个阶段。河北洚浜泵站先运行，待主河段换水完成后，再运行庙泾浜泵站。根据表1，梁溪河调水线路完成一次片区调水，需要4.5天时间。该方案下，研究区大部分河道可以受益。因蠡溪河段没有外排的动力设施，属于该调水方案中未覆盖的河段，调水过程中仅有蠡溪河北侧靠近陆典桥浜的局部河段可以得到改善。
        表1 方案一调水线路运行时间

调水阶段	引水泵站	排水泵站	引水时间（h）	排水时间（h）	备注
线路	一阶段	西新河、线泾浜、东新河、庙东浜泵站	河北洚泵站	78	80	约3.5天
线路	二阶段	西新河、线泾浜、东新河、庙东浜泵站	庙泾浜泵站	12	19	约1.0天
合计						4.5天

        以五里湖为水源，共有2个方向调水线路，其中五里湖“西引东、北排”（从陆典桥泵站引水）为主调水线路，五里湖“南引北排”（分别从蠡溪河泵站引水和从连大桥泵站引水）为辅助线路。为确保调水效率，防止线路冲突，五里湖“西引东、北排”线路单独运行，待主河段换水完成，使其成为支线的优质水源区后，再运行五里湖“南引北排”。这两个调水线路覆盖了大部分片区内的河网，除局部断头浜以外，基本覆盖全部的主要河道，同时两个调水线路也存在互补的关系，解决了各自调水过程中盲区河道的换水要求。根据表2，五里湖东西方向调水线路和南北方向线路各自完成一次调水需要10.5天。
        表2 方案二、方案三调水线路运行时间

序号	调水阶段	引水泵站	排水泵站	引水时间（h）	排水时间（h）	备注
“西引东、北排”	一阶段	陆典桥泵站	河北洚泵站	68	45	约4.0天
“西引东、北排”	二阶段	陆典桥泵站	西新河、线泾浜、东新河、庙泾浜泵站	62	27	约3.0天
“南引北排”		蠡溪河泵站	西新河、线泾浜泵站	89	59	约3.5天
“南引北排”		连大桥泵站	东新河泵站	89	59	约3.5天
合计						10.5天

        4 结论与建议
        a.针对滨湖城市河网水动力条件较差的问题，基于工程布局现状，在分析引水水源的基础上，通过设置不同引水调配方案，计算了引水时间、排水时间及区域河网改善情况，从计算结果来看，在两种引水方案条件下，研究区内大部分河道水动力条件均有改善。梁溪河调水线路完成一次片区调水，需要4.5天时间，五里湖东西方向调水线路和南北方向线路各自完成一次调水需要10.5天。
        b.滨湖河网主要分布在中国东部湖泊众多、水系密布的地区，除却本文研究的太湖流域滨湖河网，具有代表性的滨湖河网还有位于山东微山县的南四湖流域滨湖河网、江苏淮安市的洪泽湖流域滨湖河网以及江苏苏州市的阳澄湖流域滨湖河网.本文的研究可在一定程度上对其他平原滨湖河网相关工作给予参考，
        参考文献：
        [1]田传冲，魏婧，黄冬菁.基于水动力水质联合调控的温州市主城区平原河网引水规模研究[J].水电能源科学，2019，37（04）：44-47.
        [2]杨卫，许明祥，李瑞清，张利平，邓秋良.面向生态环境的河湖连通引水调控方案研究[J].武汉大学学报（工学版），2020，53（10）：861-868.
        [3]胡琦玉，杨道军.平原河网区闸控河段入河排污口水环境影响分析及优化调度方案研究[J].水电能源科学，2021，39（01）：63-66.
        [4]张伊佳，陈星，许钦，李慧敏，许钊，李炳峰.太湖下游河网区水质变化特征与引水调控效果[J].水资源保护，2020，36（05）：79-86.
        [5]夏玉宝，王华，何新辰，袁伟皓，曾一川，闫怀宇，张晓兰，涂予新.太湖流域典型滨湖河网水动力与水质时空异质性[J/OL].湖泊科学：1-12[2021-06-1].
        作者简介：张舒羽（1994–），女，硕士研究生，研究方向为水环境综合治理