上林溪整治工程的设计理念与应用

何德锋,孙晓峰,蒋林平

(诸暨市水利水电局,浙江 诸暨 311800)

0 引 言

陈蔡水库位于浙江省钱塘江上游的西施故里诸暨市,水库集雨面积187 km2,总库容1.164亿m3.是钱塘江主要支流浦阳江实施“上蓄、中分、下泄”治理方针的重要蓄水工程.目前又承担着下游60万人民的饮用水保障任务,治理上游河道,保障用水清洁成为管理部门当前工作的重点.上林溪即是陈蔡水库上游的一条支流,由于缺乏有效的治理,河道平面布置零乱,滩地杂草丛生,与沿线环境极不匹配,局部地段防洪标准偏低,难以抵御一般洪水,加上两岸居民的环保意识薄弱,生活垃圾,生活污水直接排入河道的现象比较普遍,给河道自我净化带来较大负担,影响了下游陈蔡水库的水质安全.上林溪整治工程综合了防洪,灌溉,生态和景观功能的设计理念,通过点面结合,工程整治与生态功能修复相结合的手法对其加以整治,现在已初步显现效益.

1 工程原状和存在问题

经过多年的风雨变迁,上林溪主要存在以下几个问题：

1.1 河道坡降大,局部地段淤积严重

上林溪是山溪性河流,河床坡度较大.本次工程整治段总长才4.2 km,上下游落差就达到了43 m.这就使得水流流速加快,既影响两岸防洪设施安全,又不利于水生的动植物生长繁衍.另外,长年的雨水侵蚀将大量的泥沙、卵石带入河道,在堰坝等挡水建筑物前大量淤积,致使局部地段河床抬高,削弱了堰坝的挡水、蓄水功能,影响农业生产安全.

1.2 缺乏规划,古建筑群难以与水交相辉映

上林溪是一条有着深厚文化底蕴的河流,沿线有江南大宅千株屋、发祥居、华国公别墅等古建筑,但因为河道坡降大的原因,这些地处江边的建筑得不到水的映衬而影响整个古建筑群的景观效果.需要通过工程措施,改善这一状况.

1.3 水利设施老化,不利于生物多样性和防洪安全

由于建成年代较早,上林溪原有水利设施全部为直立式砌石挡墙,混凝土堰坝(多为直立式跌水).高大的直立式挡墙既阻挡了水陆两大生态系统的连续性,又大大削弱了滨河植被带对地表径流中污染物的过滤作用,加剧了面源污染;直立式跌水阻挡了生物的上下游交流,使上游的生态系统变的单一而脆弱;而表面为混凝土的堰坝则破坏了上林溪应有的古朴的氛围.就是这些水利设施,还有局部河段存有堤防坍塌,堤防高程不足,不能满足防洪要求的现象.

1.4 当地环保意识薄弱,影响下游水质

上林溪沿线有上泉、斯宅以及螽斯坂等几个行政村,由于没有统一规划,两岸居民在溪滩边上利用大块石垒砌围起戗圩,用于种地,搭棚,这与周边的环境极不协调,影响河道行洪,加上两岸居民的环保意识还需提高,生活垃圾,生活污水直接排入河道的现象比较普遍,给河道自我净化带来较大负担,影响下游陈蔡水库的饮用水安全.

2 整治原则和设计理念

沿线的人民世代生活在上林溪两侧,他们的出行、生活都与上林溪有着密切的联系.加上上林溪深厚的文化底蕴,在经过多方比较论证后我们提出“确保安全,清洁生态,尊重历史”的上林溪整治原则[1].确保安全就是要使工程建成后能确保防洪安全和农业生产安全,清洁生态是指工程建设要符合清洁生态型小流域建设的要求,为上林溪的可持续发展打下基础,尊重历史是指工程整治要与沿线斯宅古建筑的氛围相协调一致,能为当地古建筑群旅游开发创造条件.

对此,我们综合了防洪,灌溉,生态和景观功能的设计理念,通过点面结合,工程整治与生态功能修复相结合的手法对其加以整治,现在已初步显现效益.

3 整治措施

根据上林溪的特点,结合工程的各项需要,将上林溪河道整治工程分成3大块来处理.

3.1 河床

河床治理包括河道清淤和堰坝整治两大部分.

(1)河道清淤

按照总体规划的要求加以清理,清理出来的余料能够在本工程中利用的,设计全部加以考虑(如本次整治工程所用的石块均选用堆积在河道中的卵石),不能利用的或多余部分,按照资源配置的原则,加以市场化处理.

(2)堰坝整治

为配合当地旅游事业的开发,按规划在千柱屋、新谭家及华国公别墅附近新建的三条堰坝.新建堰坝全部采用M7.5浆砌块石溢流堰,堰顶宽3～5m不等,在堰顶设置汀步,供游人行走,下游面坡比取到1∶5,出露面勾凹缝[2].堰坝断面示意图,见图1.

图1 堰坝断面

对于原来修建的混凝土结构堰坝,按照生态建设的要求加以整治.具体的处理方式是对上游面进行防渗加固,凿除表面混凝土,再铺砌大卵石,勾凹缝,放缓下游坡比到1∶5,并与下游河床相接[2].

3.2 护岸部分

上林溪河道弯曲蜿蜒,宽窄不一,整治段河道宽度21～53 m不等,又有局部河段的堤顶兼作乡镇公路使用,考虑到本工程又以整治为主.经过多方比较,我们在整治中,抛弃了以往结构单一的块石护坡和直立式挡墙护岸,采用了形式多样的生态护坡和亲水护坡,具体的做法由以下几种：

(1)对原河道较窄,难以满足防洪要求的地段,按防洪要求拓宽河道,护岸以直立式挡墙为主,在河道护岸前种植水生藤本植物[3];

(2)对河道宽度大于控制宽度的河段,保持河道的天然走势,按照整治原则,修改堤防断面.主要有以下几种型式：

①斜坡式护岸

依据原地形地貌砌筑斜坡式护岸,以干砌卵石为主.对常水位以上部分进行覆土,种三叶草、高羊茅等草种,以保持水土和保证四季常绿[2-3].

②复式断面

对有直立式挡墙可以利用和穿越村庄的地段.采用上部直立式护岸,下部斜坡式护岸的复式断面,见图2.中间设置二级亲水平台或行人道,增强其亲水性.下部斜坡式护岸以干砌卵石为主,对平台以上部分进行绿化.

图2 复式断面示意图

③亲水平台

对居民集中区,结合景观建设,将护岸建成亲水平台和亲水走廓,扩大绿化范围,增加景观节点.在场地上建造凉亭等构筑物,利用滩地建设人工湿地[2-3].

(3)对堤顶兼作公路段,以加固绿化为主,绿化措施与直立式挡墙措施相同.

3.3 沿线排污治理和政策处理

上林溪沿线有上泉、斯宅以及螽斯畈等几个行政村,村民生产生活产生的污物污水在河道治理前都是不加处理直接排入河道,在本次整治工程中,结合新农村建设要求,对河道沿线的污水池加以生化改造,使污水池出水达到中水标准,并设立垃圾收集站,阻止生活垃圾排入河道.

在整治工程中,还根据设计规划,由当地政府出面,按规划图纸,收回在河道中的戗圩使用权,拆除违法搭建的简易棚,消减原有戗圩高程,建成滨水绿化区.

4 经验总结

(1)利用清淤的砂石资源,既有效的减轻了河道的淤积,保证了行洪安全,又充分的利用了当地的资源优势,降低了工程造价,卵石砌筑的建筑物还反映了当地淳朴的民风,与当地古朴典雅的古建筑群相映成趣,可谓一举多得.

(2)堰坝表面铺砌卵石,并勾凹缝,在一定程度上减缓了水流流速,减轻了水流冲刷,延长了水流在堰上的流经时间,增强了水流曝气强度,从而达到减轻水体污染的效果[3],水流在流经卵石时还可形成波光粼粼的水面,与周边的环境交相辉映;此外放缓下游坡比,延长下游坡长度,将上下游的生态系统有效的连接起来,为鱼类等水生生物洄游创造了条件.工程建成后就在最上游的螽斯畈堰上游发现了洄水而上的小鱼,可见堰坝改造是比较成功的.

(3)在堤脚种植水生藤本植物,即可减轻流水对河道的冲刷,又可吸附溪水中的富营养化元素,同时又为水生动物栖息提供条件,营造了多元生态环境,达到了护堤、景观和生态环境相协调的结果.

(4)在斜坡式护岸中采用干砌块石,既不阻挡水与土壤的物质交换,同时也是天然的鱼巢,成为鱼类栖息的天堂[3].

(5)护岸常水位以上部分的绿化设施,既能有效吸附因农业生产而产生的氮、磷等元素,减轻面源污染强度,又能防止水土流失,起到加固堤岸的作用[1].

(6)亲水平台是集排涝、防洪、绿化、景观、休闲、旅游等多功能为一体的复合生态系统.为人们提供休闲、观景、活动的场所,体现了人水和谐的综合理念.

(7)新农村建设,减少了生活污水、污物的排放,大大降低了河道的水体污染,蓝天碧水得以再次出现.

(8)退耕还河,彻底消除人与水争地的矛盾,为上林溪的可持续发展打下了坚实的基础.

工程完工已近1年,如今的上林溪两岸,青山绿水与典雅古建筑交相辉映,环境十分优美,水质也较整治前有较大的改观,上林溪整治已初步达到了设计效果.

[1] 黄俊宇.雁田河河道整治工程设计理念与应用[J].广东水利水电,2009(1)：44-45.

[3] 周 芬.陈蔡水库水源保护与防治对策研究[J].浙江水利水电专科学校学报,2009(6)：55-60.