红庙子水环境综合治理工程设计应用

李 鲤

（辽宁江河水利水电新技术设计研究院，辽宁沈阳110003）



红庙子水环境综合治理工程设计应用

李 鲤

（辽宁江河水利水电新技术设计研究院，辽宁沈阳110003）

摘要：水环境综合治理工程是河道污染治理的有效措施，文章以鞍山市辽河红庙子水环境综合治理工程为例，通过对红庙子牛轭湖及其周边进行综合整治，利用栽植水生植物及耐淹植物净化水质、护岸基础防护配合生态防护等措施，进行水环境综合治理，对于全面改善河道水环境有重要的意义。

关键词：水环境；辽河治理；净化水质

1 概述

2011年10月辽宁省委、省政府决定于2012年实施“辽河污染源头治理、辽河干流重点生态保护与恢复、支流河口湿地建设、流域垃圾处理”等四大工程，率先完成“辽河在全国‘三河三湖’中摘掉重度污染帽子”的历史性任务。同时为了落实《辽河保护区水环境综合整治工程建设规划报告》中提出的“满足结合河道疏浚对重点段弯道、险工加强防护，一般段进行生态防护，确保生态蓄水橡胶坝正常运用，增加枯水期生态水面，改善生态环境，同时为旅游通航创造基础条件”的目标，实施辽河红庙子水环境综合治理工程。

该工程在台安红庙子橡胶坝下游1km范围，利用现有“1050”线内滩地天然形成的牛轭湖，对红庙子牛轭湖及其周边进行综合整治，通过栽植水生植物及耐淹植物净化水质、护岸基础防护配合生态防护等措施，进行水环境综合治理，发挥其涵养水源，净化水体作用。

2 工程概况

2.1 水文气象

2.1.1 流域概况

辽河流域在辽宁省境内面积为5.28万km2，占全流域的29.4%。橡胶坝坝址距离上游辽中水文站较近，辽中水文站设立于1987年1月，集水面积为136277km2。

2.1.2 径流

辽河流域径流补给主要来自降水，多年平均径流深等值线图与年平均降水量的分布是一致的，也是从东南向西北递减，年径流量年际变化较大，径流的年内分配极不均匀，从多年平均径流量年内分配看，各站7、8两月进入汛期，所占比重较大，1、2两月进入枯水期终端，所占比重较小，与年降雨量年内分配相适应。

通过统计辽中水文站实测流量资料，多年平均径流量为27.3亿m3，年内径流分配不均，多集中在 7～9月，约占全年径流量的 63.4%。

2.1.3 设计洪水

石佛寺以下干流洪水与下游各支流包括秀水河、养息牧河、柳河等洪水不遭遇。通过点绘石佛寺站与下游巨流河、卡力马、盘山站洪峰相关关系分析，石佛寺下游各站设计洪峰流量按折减关系递减，各段折减系数为石佛寺～巨流河1：1，巨流河～卡力马1：0.95，卡力马～盘山闸1：0.95。

工程位于卡力马～盘山区间，根据折减关系，可计算出工程处设计流量成果见表1。

表1 治理工程处流量成果

2.2 地质资料

（1）工程区两岸表层多为粉质粘土，开挖时需清除，上层覆细砂层呈松散状，承载力建议值为110kPa，下层细砂层呈中密状态，承载力建议值为180kPa。表层为粉质粘土，开挖时应清除，上层为细砂层，承载力建议值为110kPa，中间层粉质粘土，承载力建议值为140kPa，下层细砂层呈中密～密实状态，承载力建议值为130kPa。

（2）本场区的地下水类型均为第四系孔隙潜水，河道附近滩地的地下水位埋深较浅，其它处埋深4.5m左右，如有开挖深度在地下水位以下的，建议降水后进行边坡开挖，细砂开挖边坡建议值为1：1.75，同时避免发生流砂，影响基坑稳定。

（3）场区上层细砂和下层细砂层，分别呈松散状和中密状，分别为中等透水，渗透破坏类型均为流土型，允许水力比降建议值均为0.25。

（4）本区地下水对混凝土结构无腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋有弱腐蚀性；对钢结构有弱腐蚀性。

（5）本工程区地震动峰值加速度为0.10g，地震动反应谱特征周期为0.35s，地震分组为第一组，经判定工程区靠近右岸一侧河床下5m左右范围内饱和细砂存在液化问题。

（6）工程区河床内为细砂，其允许不冲流速为0.24～0.37m/s。

（7）地基开挖后，宜进行验槽复核。

（8）本场区标准冻结深度为1.2m。

3 工程设计

红庙子水环境综合治理工程包含水环境净化工程和水环境净化基础工程。水环境净化工程采用工程处常水位控制，即11.4m，水环境净化基础工程采用造床流量和水位控制。表2为张荒水文站实测造床流量相对应的流量、水位。

表2 张荒水文站水文成果表

3.2 工程等级

工程处辽河堤防的防洪标准为100年一遇，堤防等级为2级堤防。采用100年一遇洪水推求护岸处的冲刷深度［1］，防护长度按照抛石坡脚2倍冲刷深复核，见表3。

表3 复核成果表

根据复合成果险工工程护岸标准达到堤防等级，确定险工工程等级为2级。

3.3 工程布置

工程主要分为牛轭湖湿地区、牛轭湖岛区，护岸生态区区。具体布置情况见表4。

表4 综合治理工程布置表

3.4 工程设计

严格来说，以拉斐尔前派画家之名而为人所熟知的罗塞蒂的拉斐尔前派创作期，至此已经结束了。人们应该看到，在拉斐尔前派那原本就模糊不清的理想幻灭之后，罗塞蒂绘画中的逃亡意识开始明确：他在相当长一段时间里都使用古老的水彩作画，并专注于但丁与比阿特丽丝等中世纪题材。

3.4.1 水环境净化工程

（1）进出水系统设计。

牛轭湖湿地区和牛轭湖岛区是利用现有“1050”线内滩地天然形成的牛轭湖，其进出水系统为辽河老河道，只需对进出口进行土方开挖整形即可，使其进口高程为10.8m低于此处常水位11.4m，保证水体入湖量，湖内整体河道进行局部整形，降至10.8m高程处，出口高程为10.8m，保证水体在湖内循环流通。进出口整形设计为5m宽渠道，边坡为1：3，开挖整形后预计入湖流量为0.2m3/s，日入湖量约为17000m3。

护岸生态区位于牛轭湖临辽河，现主河道右岸处，通过河道的水体流动即能满足进出水功能，在这个区布置草本植物，增加了植物的多样性，同时起到防风固坡的作用。

（2）生态工程设计。

水生植物在处理系统中对微生物生长和污染物净化方面起着重要作用，牛轭湖湿地区栽植千屈菜、水葱、香蒲、芦苇、菖蒲、红廖、泽泻等水生植物，均按16颗/m2、5芽/株栽植，荷花按照1 株/m2栽植。

牛轭湖岛区栽植杞柳，采用3年生苗，按4 株/m2栽植。

护岸生态区采用撒播苜蓿和杞柳草木混栽方式，杞柳采用3年生苗，按4株/m2栽植。

3.4.2 水环境净化基础工程

包括牛轭湖湿地区和护岸生态区的护岸工程。

（1）进出水系统土方工程。将现在的牛轭湖进出口开挖整形，进口高程降至10.8m，出口高程降至10.8m，湖内河道局部整形处理，降至10.8m高程；进出口整形设计为 5m宽渠道，边坡为1：3。

（2）护岸生态区的基础护岸工程。在牛轭湖上游迎水侧布设护岸共598m，设计采用雷诺护垫软体排平顺护岸型式。即水上部分采用雷诺护垫护岸，水下部分采用软体排压石护底。考虑牛轭湖为天然形成，不对其常水位以上进出口封闭，故分为3段布设，既1号护岸、2号护岸、3号护岸，长度分别为250m，178m，170m。为防止洪水期抄后路，常水位以下为一体，采用抛石措施。

4 工程建成后对河道的影响

4.1 对辽河水量的影响

工程建成后，河水经橡胶坝进入湿地系统，在湿地中按一定水位运行。由于水面的蒸发、植物的蒸腾以及因水位抬高引起的渗漏等作用，水量会有一定损失。但是为了保证湿地系统的正常运行，橡胶坝水位的设计，能够满足湿地植被的生长。河流处于丰水期时，能够通过抬高橡胶坝而提高需水量，起到一定的削减洪水的作用。

4.2 对辽河水质的影响

工程建成后，经过湿地处理后可削减的量分别约为2.86t/a和0.21t/a。入河水质得到了极大的改善，湿地出水水质基本为Ⅳ类或优于Ⅳ类，这对于逐步改变河流污染状态，提高河流水质，促进水环境改善有重大意义。

4.3 对辽河生态的影响

水质的改善可全面改善河流的水环境，营造更好的鸟类水禽栖息环境。保护生物和遗传多样性，湿地的生物多样性占有非常重要的地位。依赖湿地生存、繁衍的野生动植物极为丰富，其中有许多是珍稀特有的物种，是生物多样性丰富的重要地区和濒危鸟类、迁徙候鸟以及其它野生动物的栖息繁殖地。

4.4 对辽河保护区的影响

工程建设加速推进了辽河干流环境综合治理，把建设生态文明放在更加突出重要的位置。加快推进辽河干流治理和保护，彻底摘掉重度污染的帽子，对建设节约型社会，实现辽宁老工业基地振兴，促进辽宁经济社会可持续发展，具有重要的历史和现实意义。加强辽河干流污染治理对改善民生条件、提高人民生活水平，促进和谐辽宁和生态文明社会建设，具有重要的社会意义。通过湿地修复工程能促进水生生物和鱼类的繁衍，鱼类、昆虫等数量及种类逐渐增多，为候鸟栖息和觅食提供了场地，为昆虫及蛙类提供了越冬场所，动物的生存环境将大为改善，生物物种进一步丰富。

5 结论

通过对红庙子牛轭湖及其周边进行综合整治，利用栽植水生植物及耐淹植物净化水质、护岸基础防护配合生态防护等措施，进行水环境综合治理。目前该段水质已达Ⅳ类水质标准。水环境综合治理对恢复、改善和维护水域生态系统结构的完整性，促进生态系统的良性循环和健康发展，发挥生态系统的自我调节功能，削减污染负荷，全面改善河道水环境有重要的意义。

参考文献

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［2］高雷，陈卓，杨丽敏.人工湿地水生植物的管理和维护［J］.水利技术监督，2013（05）：36-38.

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［4］纪显庆.软体排冰面沉排施工［J］.东北水利水电，2002 （01）：21.

中图分类号：TV85

文献标识码：B

文章编号：1008-1305（2016）02-0080-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-1305.2016.02.033

收稿日期：2015-01-12

作者简介：李 鲤（1982年—），女，工程师。