桂林市南溪河补水方案研究

苏武艳

(桂林市水利电力勘测设计研究院，广西 桂林 541001)

1 工程概况及补水的必要性

1.1 工程概况

南溪河发源于桂林市区与临桂县接壤的东边山西侧，经琴潭岩、官桥村、八一桥，绕南溪山北麓，流入漓江，全长约11km。

南溪河流域面积小，流程短，水资源匮乏，自净能力与纳污能力均十分微弱。近年来，由于琴潭～铁西一带城市建设发展迅速，而截污治污措施没有同步完善，排向南溪河的污水污物日益增多，远远超出南溪河所具有的自净能力与纳污能力，致使南溪河水质日益变坏，并影响漓江水质。

2010年，桂林市南溪河环境综合整治工程初步设计获批并开始实施。批复的桂林市南溪河环境综合整治工程包括截污、水利、公园、景观四个部分。其中水利工程的建设规模和主要内容为:对南溪河路口村～斗鸡山全长9．975km的主河道进行清淤;沿河两岸建设一级护岸，新建两座壅水橡胶坝，新建和改建翻板闸6座;对现有湘桂铁路排洪沟进行简易清淤，清淤总长度为3168m。

南溪河通航游览采取分段通航游览方式。东段为中山路八一桥至漓江(主要为南溪公园范围)，西段为西环路象山公安分局至规划中隐路(主要为植物园一、二期及湿地公园范围)，游船按江南水乡木质乌棚船考虑。为满足南溪河环境综合治理的景观与分段旅游通航要求，拟利用南溪排涝泵站自排闸壅水，以满足南溪公园内的水面景观与旅游通航要求。拟在南溪河湘桂铁路桥上游约300m建黑山橡胶坝、在翡翠山庄与官桥村处建官桥橡胶坝，以满足园林植物园一期、二期及湿地公园内的水面景观与旅游通航要求。南溪泵站壅水工程的正常高水位为145．60m，黑山橡胶坝的正常高水位为147．00m，官桥橡胶坝的正常高水位为148．00m，为此，南溪河中隐路下游段的分段通航均按上述三个水位运行。

南溪河经过疏浚拓宽后枯水期流量较小，为保持河道的水面景观及灌溉的要求，通航范围以外的河道除应改建原有的堰坝外，还应根据需要修建翻板壅水坝。现状根据实地踏勘共计3座需改建堰坝，改建后正常高水位列于表1中。

表1 南溪河现状堰坝表

以上各壅水建筑物将南溪河分成了6级水面，从上至下的正常高水位分别151．50m、150．50m、149．10m、148．00m、147．00m、145．60m。

1.2 补水的必要性

两江四湖环城水系的成功改造，为桂林城市旅游的发展注入了新的活力。为进一步挖掘桂林滨水景观的天然优势，打造一个多元化的城市水系景观链，对南溪河的综合治理必不可少。同时，南溪河流经临桂、秀峰、象山三个行政区域，沿岸餐饮、工业企业众多，居民聚集地多，生产生活污水直接排入南溪河，严重影响周边居民的生活环境。南溪河综合治理工程的完工，将大大改善这一区域的生态条件，提升沿岸居民的生活品质。此外，南溪河综合治理工程的完工，将黑山植物园、南溪公园及漓江风光连接一体，增加了市内水上游的看点。南溪河综合治理工程完工后环境得以改善，但南溪河枯水期严重缺水。补水稀释是解决南溪河污染问题的方式之一。由于南溪河本身的水资源匮乏，需要寻找可靠的水源并通过专门的工程措施，才有可能实现向南溪河补水。

南溪河补水的主要目的是营造南溪河沿岸水面景观。由于社会经济的发展，生活水平的提高，人们对居住环境的要求日益提高，除了满足遮风避雨的基本功能外，追求依山傍水、近山近水、乐山乐水、亲山亲水的山水情结也与日俱增。在桂林这样一个以山清水秀闻名于世的旅游城市里，营造一片怡人的水面景观是非常必要的。

2 水文分析计算

南溪河流域内无水文测站。流域附近有桂林水文站。桂林水文站是国家基本站，设立得比较早，是全流域资料观测系列最长的站，而且资料精度较高，质量好，代表性好。

水文分析计算采用桂林水文站作为设计依据站推求设计径流。桂林站是国家基本站，将桂林站1946年～2011年年平均流量、枯水期平均流量系列用数学期望公式进行经验频率计算，用矩法公式初估统计参数。径流频率曲线的线型，采用皮尔逊Ⅲ型，见图1。

图1 桂林水文站枯水期平均流量频率曲线

南溪河补水工程采用水文比拟法将桂林水文站枯水期径流移至南溪河，同时考虑漓江流域与南溪河流域下垫面条件的不同，对径流系数进行了适当的调整，成果见表2。

表2 南溪河流域枯水期流量成果表单位:m3/s

3 南溪河补水标准与供需水分析

3.1 南溪河补水标准

由于南溪河补水工程对桂林市南溪河环境综合治理工程的重要性，经研究确定，根据有关方面提出的要求，枯水期设计保证率应大于90%。南溪河的汛期是每年的3月～8月，枯水期为每年9月至次年2月，枯水期水位最低，对应于漓江枯水期流量30m3/s时的保证率为南溪河补水工程枯水期设计保证率。

3.2 供需水分析

由水文分析计算可知，南溪河流域保证率为90%的枯水期流量为0．09m3/s，考虑了蒸发渗漏损失，加之南溪河源头的城市建设改变了原有的水流环境，现状南溪河在枯水期已基本干涸。为此，南溪河补水工程设计为全程全量的完全补水方式，即从南溪河环境综合治理工程的上游端开始补水。南溪河全段经过环境综合整治后总的水量为278774m3，其六个梯级水面共将南溪河全段分为六个较大湖塘，其中容积最大的湖塘为中隐路下游段湿地公园，其容积为114794m3，补水考虑到六个湖塘为串联，补水流量仅考虑对最大湖塘进行换水即可。为此，补水流量参照两江四湖一期工程分别考虑每10天、15天、20天换一次水，经计算确定设计需水流量，此流量即为南溪河的补水流量。南溪河补水计算成果详见表3。

表3 南溪河补水成果表

参照两江四湖一期换水标准，推荐采用每10天一换，从而确定设计需水流量为0．133m3/s，取为Q=0．14m3/s，需补水天数为125天，补水水量为975749m3。

4 南溪河补水方案

实现向南溪河补水的工程措施有以下四种方案:(1)方案一:由青狮潭灌区西干渠桂林支渠补水方案;(2)方案二:引水与加压泵站相结合方案;(3)方案三:直接引水方案;(4)方案四:提水方案。

4.1 由青狮潭灌区西干渠桂林支渠补水方案

青狮潭水库灌区位于桂林市近郊。灌区范围北到灵川县大青山，南到临桂县良丰河，东起桂林市七星区尧山脚下，西与临桂县义江引水工程相接。灌区范围包括灵川县、临桂县及桂林市的叠彩区、象山区、雁山区、穿山区、七星区等2县5区的16个乡(镇)，总控制面积为984km2。灌区所处的桂东北自古以来是广西通往中原的必经之地，是湘桂铁路和桂东北公路干线交汇点，有桂柳高速公路经过，闻名中外的漓江贯穿整个灌区，水陆两路交通十分便利。

在青狮潭灌区西干渠41km处(临桂县城内，机场路收费站南1km处)分流出桂林支渠，沿临桂～桂林大道右侧行走到熊家向南拐，穿湘桂铁路，在绢纺厂沿遇龙路进入市区，途经橡胶机械厂、化工机械厂、环城西路、桂林南站、穿万福路、5871厂前，到常家村有分出左支渠穿越大风山大道到阳家村南止，右支渠经额头村、佛殿村、北芬大村、周家村止。

由青狮潭灌区西干渠的桂林支渠对南溪河补水是很方便的。桂林支渠与机场路、南溪河走向均为东西向，三者基本平行，相距较近。从路口村上游20m的桂林支渠由北自南修建一条长约80m的补水管道补至牛头潭山北端的南溪河，便可实现对南溪河全程全量自流补水，但枯水期间西干渠及其桂林支渠需要维护检修，因此由桂林支渠给南溪河补水受到制约。

4.2 引水与加压泵站相结合方案

引水与加压泵站相结合方案的补水线路为:漓江—桃花江—琴潭千年荷塘—加压泵站—南溪河整治起点。本方案的水源点为漓江，漓江上游三座水库建成后，水源有保证。补入南溪河的水流入漓江，没有减小漓江水量。

原两江四湖二期工程可行性研究报告中桃花江共有四个补水方案，分别为:黄塘水库引水方案、青狮潭西干渠引水方案、道光河引水方案、乌金河引水方案。报告推荐的是乌金河引水方案。

但近年来，随着城市化建设的发展，乌金河引水线路已基本被房地产开发商占用，已无修引水渠的空间。为此，桂林市环城水系建设指挥部提出，沿着已建两江四湖一期工程引水渠另增并排修建到桂湖的补水渠，通过连通水系向桃花江补水。目前，此补水方案尚处于初步探讨阶段，尚无深入研究，亦无定论。

4.2.1 琴潭千年荷塘补水方案设计

鉴于琴潭千年荷塘还处于规划阶段，本次补水主要考虑从肖家坝上游修建长约3km的暗涵通至千年荷塘的北端，肖家坝上游的正常高水位取为149．00m，荷塘的正常高水位取为148．25m，通过荷塘南端与南溪河交接处可引水至中隐路口南溪河段，与湿地公园正常水位148．00m相衔接，补水渠全长3．6km，拟采用暗管型式。意即通过漓江向桃花江补水，桃花江向千年荷塘补水，千年荷塘向南溪河补水，通过上述途径可实现自流补水至南溪河中隐路下游段。

4.2.2 南溪河中隐路上游段补水方案设计

通过漓江向桃花江补水，桃花江向千年荷塘补水，千年荷塘的正常高水位为148．25m，比南溪河最上游一级翻板闸的正常蓄水位 151．50m低3．25m，需在适当位置修建一座加压泵站，并修建补水管道，将千年荷塘的水输送至南溪河进口，以达到全程补水目的。该补水管道全长4km。

4.3 直接引水方案

南溪河是漓江的一级小支流，在临桂县城内桂康新城一带与相思江上源的沙塘河为邻，分水岭高程约159m。在铁西、琴潭一带与桃花江为邻，分水岭高程约152m。两道分水岭均比较低矮，具有跨流域调水的地形条件。

根据桂林水电院2011年8月编制的《桂林世界旅游城水系连通论证报告》，桃花江通过灵川县定江镇大宅坝的壅水，其上游的刘家村处水面高程为155．00m，从桃花江的刘家村处修建一条长约7km的引水管道可直接向南溪河进口补水。南溪河进口的水面高程为151．50m，与刘家村处桃花江水面相差3．5m，可自流补水，且可对南溪河全线进行补水。但刘家村一带地面高程多在160．0m高程，此引水线路挖方工程量大，施工困难。

同样，桃花江本身在枯水期水量较小，尚需补水，若采用此方案还需对桃花江进行补水。桃花江补水可通过其上游的金陵水库(已建成但需维修加固)或新建黄塘水库。

4.4 提水方案

提水方案是在南溪河出口的漓江河段修建提水泵站，经配套的输水工程，向南溪河实施补水。

(1)提水方案线路的初步探讨

提水泵站可选择在南溪河出口的漓江沿岸适当位置，输水线路可沿南溪河走向布置，以减少对市区建筑物及市政基础设施的影响，输水线路末端可视需要而定。

(2)提水方案水源的初步探讨

提水方案的直接水源为漓江，在南溪河汇入口上游的漓江干支流及其区域内所有蓄水与调水工程均可作为提水方案的水源。

4.5 方案比较

方案一的优点是方便、线路短、工程投资少且不需调用漓江的水，仅需修建80m长自流补水管道便可对南溪河全段进行补水。但此方案在枯水期间西干渠及其桂林支渠每年需要维护检修，由桂林支渠给南溪河补水受到制约。

方案二的优点是水源点为漓江，漓江上游三座水库建成后，水源有保证。补入南溪河的水复流入漓江，没有减小漓江水量。同时该方案可对琴潭千年荷塘进行补水，可谓一举两得。但方案与漓江、桃花江联系紧密，占地较大，对市区建筑物及市政基础设施的影响较大，实施困难;要实现南溪河补水需要采取相应的工程措施，建设期较长，建成后需要投入较大运行管理费用。

方案三的优点是可直接对南溪河全线全程进行补水，与漓江无干扰。但刘家村一带地面高程多在160．0m高程，此引水线路挖方工程量大，施工困难且需要投入较大的工程建设费用与工程征地费用。同时，桃花江本身在枯水期水量较小，尚需补水，若采用此方案还需对其上游的金陵水库进行维修加固或新建黄塘水库。

方案四的优点是输水线路沿南溪河走向布置，对市区建筑物及市政基础设施的影响较小，工程建设占地较小且施工方便;通过提水泵站抽取漓江水给南溪河全段进行补水，对漓江水量没有损失，但该方案管线较长，水量损失较大，需投入较大运行管理费用。

综上所述，南溪河补水推荐采用提水方案。根据估算，提水方案总投资为860万元，每年的运行费为30万元。

5 结论

(1)南溪河流域保证率为90%的枯水期流量为0．09m3/s，考虑了蒸发渗漏损失，加之南溪河源头的城市建设改变了原有的水流环境，现状南溪河在枯水期已基本干涸。为此，本次南溪河补水工程设计为全程全量的完全补水方式，即从南溪河环境综合治理工程的上游端开始补水。参照两江四湖一期换水标准，推荐采用每10天一换，从而确定设计需水流量为 Q=0．14m3/s。

(2)实现向南溪河补水的四种方案，经方案比较后，推荐采用提水方案。

(3)通过工程措施，南溪河补水是可以实现的，项目的实施对提高桂林国际知名度、增添桂林特色旅游资源、提升桂林旅游资源的号召力、改善桂林城市环境等是极为有利的。

［1］桂林市中心城环城水系规划研究报告(水利篇)［R］．桂林:桂林市水利电力勘测设计研究院，1999．

［2］桂林市南溪河流域环境综合治理工程水利部分初步设计报告［R］．桂林:桂林市水利电力勘测设计研究院，2010．

［3］桂林世界旅游城水系连通论证报告［R］．桂林:桂林市水利电力勘测设计研究院，2011．