徐州市铜山区水系贯通工程规划设计

刘美艳， 王海涛， 姜高群

(江苏省水利勘测设计研究院有限公司， 江苏 扬州 225127)

城市水系贯通工程建设可以有效改善城市水环境条件较差的现状。梅震伟等[1]以滨州市为例，对城市河湖水系规划工程进行介绍，认为该工程建设可以改善城市水环境、优化水资源配置。刘昱等[2]结合黄冈水系连通工程，对工程建设过程中的景观设计进行分析，为城市水系连通工程提供参考。陈磊等[3]结合自贡水系连通工程设计工程，采用多种治理手段，可为水系连通工程设计提供建议。目前，已有较多的城市进行了水系连通工程设计[4-8]，并取得了良好的效果，有效改善了当地的水环境条件，并为当地居民提供了良好的休闲场所，具有重要的经济、环境、社会效益。

江苏省徐州市水系较为发达，但各河水之间的连用性较差，且在长期的污染下，水环境条件较为恶劣，河水污染较为严重。因此，采取相关的工程措施，改善城市水环境条件，势在必行。以铜山区为例，对水系连通工程规划设计进行分析。

1 工程概况

徐州市铜山区现状河道多处不同，部分河道被填埋或者被城市建设挤占，造成区域内河道空间减小，水面狭窄，河道淤积现象十分严重，各水源之间的连通性较差，水体污染严重。

城区水源缺乏清洁水源补给，河道内水生植物数量急剧减少，水质逐渐变差。城市河网水体无法流动，几乎处于静止状态，与外界水源之间的交换难度较大，水质富营养化现象严重。河道丧失自净能力，水体恶臭。

随着国家经济水平的提升，水利基础设施网络建设已经逐渐受到重视。铜山将治理水环境当作改善生态环境、提升人民群众生活质量的重要工作，黑臭水体治理、污水处理、水景观打造“三水同治”综合施策，通过水系贯通治理促进黑臭河道的治理，把“水美铜山”建设一步步向前推进。

此次水系连通工程主要建设内容：疏浚治理河道5条，治理总长度8.65 km；铺设管道1.63 km(含顶管)；新建、拆建沿河控制建筑物10座，其中泵站2座、水闸7座、过路涵1座。

2 水系贯通工程总体规划

铜山区水系贯通共分为4个排水区，分别为云龙湖排水区、拾屯河排水区、丁万河排水区、灌沟河排水区。本年度工程内容为云龙湖排水区、拾屯河排水区、丁万河排水区。

2.1 云龙湖排水区

在闸河边新建提升泵站引闸河水通过管道送入汉王大寨河，为避免河水直接南下入玉带河，在汉王大寨河上新建节制闸，使水进入园山中沟、南望中沟和青年山中沟，在青年山中沟西端新建节制闸，避免水体直接入闸河，并对园山中沟、南望中沟、青年山中沟进行疏浚，使汉王大寨河、园山中沟、南望中沟、青年山中沟形成活水循环。

现状老玉带河东侧在建提升泵站，可通过该泵站提玉带河清水入老玉带河，为使老玉带河水体向西流通，在老玉带河与玉带河连通的大寨河和丁塘湖小沟上设置节制闸，并在老玉带河西侧设置节制闸，形成老玉带河、玉带河的贯通。

将丁塘湖中沟东端采用顶管与汉王大寨河贯通，并对西端进行疏浚，使丁塘湖中沟与老玉带河及汉王大寨河连通(图1)。

建设内容：新建大寨河提水泵站1座，河道沿线新建节制闸5座，拆建过路涵1座，疏浚河道4条，埋设管道1条。

图1 云龙湖排水区水体循环布置图

2.2 拾屯河、丁万河排水区

拾屯河通过杨西大沟与老牛河相连，老牛河在薛庄闸下再次汇入拾屯河，通过在老牛河口新建节制闸，并对杨西大沟和老牛河部分河段进行疏浚，形成拾屯河、杨西大沟、老牛河的活水循环(图2)。

建设内容：新建老牛河闸1座，拆建杨西闸1座，疏浚河道1条。

丁万河将台子河西段与刘楼河连接，并在刘楼河节点处新建提升泵站，将刘楼河水提至台子河，进入运河，形成丁万河、刘楼河、台子河、运河的水体循环(图2)。

建设内容：新建刘楼河提升泵站1座，管道埋设1条。

图2 拾屯河、丁万河排水区水体循环布置图

2.3 工程建设规模

工程建设规模见表1、表2。

表1 泵站建设规模

3 水系连通性评价

目前针对水系连通性评价的方法主要为多指标评价法[9]，根据水网中的“点-边”关系评价水系连通情况。水系连通性评价指标主要包括：河频率(C1)、水面率(C2)、河网密度(C3)、网络环通度(C4)、节点连接率(C5)和网络连通度(C6)。其中：

表2 水闸设计参数

河频率Rp(C1)采用下式计算：

(1)

式中：Rp表示河频率，%；n表示河流数量，条；A表示区域总面积，km2。

水面率W(C2)采用下式计算：

(2)

式中：W表示水面率，%；Aw表示水面面积，km2。

河网密度P(C3)采用下式计算：

(3)

式中：P表示河网密度，km-1；L表示河流总长度，km。

网络环通度K(C4)可采用下式计算：

(4)

节点连接率N(C5)可采用下式计算：

(5)

网络连通度Q(C6)计算方法如下：

(6)

式中：M表示河流连接廊道数；个；V表示节点数，个。

因此，评级指标体系如图3所示。

图3 评价指标体系

使用式(1)～(6)计算规划前后各指标取值，见表3～4。

利用SPSS软件自带的主成分分析法分析影响水系连通性等级的主要指标，计算过程和结果见表5～6。

4 工程效益评价

4.1 经济效益评价

本工程2018年12月底完成，工程运行期50年，计算期基准点选在2019年年末，即2019年年末开始发挥效益。

4.1.1 国民经济评价

根据工程建设工程量的统计，本工程国民经济内部收益率(EIRR)为12.4%，经济净现值(ENPV)为8 600万元，效益费用比(EBCR)为1.21。本项目在国民经济上是合理的和可行的。

4.1.2 敏感性分析

由于经济评价中涉及的因素很多，许多参数是依据预测或估算获得的，存在着不同程度的不确定性。为了分析不确定性因素对评价结果的影响， 从对国民经济评价不利的角度出发，确定工程投资和工程效益做上下浮动，逐一估算国民经济评价指标。计算成果见表7。

从表7中结果可以看出，即使投资增加15%，同时效益减少15%，经济内部回收率仍然大于社会折现率，经济效益费用比大于1，经济净现值大于0。

表3 规划前各指标参数取值

表4 规划后各指标参数取值

表5 评价指标相关矩阵

表6 评价指标成分矩阵

因此，从敏感性角度分析，可以认为工程经济上是可行的。

4.2 生态环境效益

河道连通性较差、河道淤积严重，大大降低了城市水体之间的流动性，减弱了水体的自净能力，河道淤积的淤泥是河道内部的水体污染源。此次水系连通工程对河道淤泥进行疏浚、清理，可迅速缓解河道内源污染，有助于改善现状河道的自净能力，改变“黑臭”的水环境条件。通过相应的景观建设，对河道景观美化具备十分重要的意义。多种方法的采取，有助于实现铜山区河道通畅、河水清洁、河岸绿化、景观美丽等目标。

表7 敏感性分析成果

4.3 社会效益分析

水系连通工程建设完成后，必然会改善当地居

民的生产、生活环境条件，改善生活质量，也将会从侧面促进当地经济的发展。水系连通工程建设，有助于保护当地居民免受洪涝、干旱等自然灾害，改善生活环境水平。国民经济发展、生活环境改善、居民收入提高对于人心安定、社会平稳具有重要的意义。

5 结 语

以徐州市铜山区水系连通工程为例，对水系规划建设进行研究。通过3个排水区水系连通工程建设，有助于改善当地河水水质、保护居民免受洪涝灾害，经济、环境、社会效益较为显著，使用主成分分析法评价影响水系连通性的主要指标为河频率、水面率以及节点连接率。可为徐州市其他地区水系连通工程建设提供参考。