巢湖市中心城区自流活水方案探讨

李晓明, 李晨扬

(1. 合肥职业技术学院,安徽 合肥 238000;2. 巢湖管理局河道和工程管理处,安徽 合肥 238000;3. 南京大学,江苏 南京 210093)

巢湖市位于安徽省中部、江淮丘陵南部、巢湖之滨,巢湖市中心城区(以下简称城区),由巢湖、裕溪河、双桥河、西撇洪沟、东撇洪沟、抱书河及北部岗地围合而成,现状面积约18.95 km2;城区依山临水、岗圩交错、河道纵横。从城市活水的角度来看,现状存在的主要问题有:容量有限自净能力弱、水系封闭内外沟通少、抽排换水活水效果差等,西坝、东桥站、东(西)撇洪沟堤防等阻断了巢湖、裕溪河、周边山水与内河水系的天然联系,封闭的城区内部水系与周边外部水系隔断明显、沟通不畅;目前主要采取机排换水方式改善城区内河水质,改善水质范围小,换水成本偏高,换水频次偏少,泵站停机后城区内水体又成为死水一潭。如何充分利用巢湖过境水资源[1],创新性地达成城区自流活水[2]的目标,实现水城共融[3],值得思考与探讨。

1 自流活水可行性分析

1.1 水力条件良好

巢湖闸水利枢纽位于城区西部、巢湖湖水流入裕溪河的唯一出口处,连接巢湖和裕溪河。由于巢湖节制闸的控制运用,闸上、闸下水位形成了水位差,且大部分时间闸上水位高于闸下水位。通过对巢湖闸水文站1981-2020年40年的实测闸上、闸下水位进行数理统计分析[2],2011-2020年巢湖闸上、下多年平均水位分别为8.96 m(吴淞高程系,下同)、8.15 m,巢湖闸上、下多年平均水位差从近40年(1981-2020年)的0.43 m上升到近10年(2011-2020年)的0.81 m(见表1),表明巢湖闸上、下水位差有着越来越大的趋势,水力条件良好;巢湖闸上、下多年平均出现正向(巢湖闸排水)水位差天数从近40年(1981-2020年)的303.7 d上升到近10年(2011-2020年)的336.7 d(见表2),表明巢湖水每年通过巢湖闸流出的天数有着越来越多的趋势。

表1 巢湖闸上、下多年平均水位变化趋势分析表

表2 巢湖闸上、下多年平均出现正向水位差天数分析表

1.2 保障水量充足

城区紧靠巢湖,巢湖年出湖水量[4]30×108m3,经巢湖闸通过裕溪河流向下游。按平均引水流量10 m3/s、年均200 d计算,年引巢湖水量1.73×108m3,仅占年出湖水量的5.8%。不仅如此,在安徽省引江济淮工程建成通水之后,可通过引江济淮工程向巢湖输水,增大巢湖蓄水量。城区活水有较为充足的过境水资源作为后盾。

1.3 河渠水系发达

城区外围西撇洪沟来水汇入双桥河后与巢湖相通,东撇洪沟来水汇入抱书河后与裕溪河相通,巢湖闸以上来水沿城区西南侧裕溪河注入长江。城区内天河、环城河、陆家河、安城渠、抱书河、篆池、洗耳池、小王庄排洪沟、世纪大道中沟等内河水系相互连通,水系十分发达。

综上所述,城区现状水系网络基本形成,并且有良好的水力条件、充裕的正向排水时间和充足的水量保障,因而实施自流活水切实可行。

2 自流活水方案设想

2.1 突出自流活水理念

水体自身流动产生的大量生物和微生物都有降解污染有机物的作用,一个活的水体生态链,可以按食物链的方式使河道污染物浓度降低。因此城区活水工程,不是仅仅贯通水系,不是主要依赖开机抽排换水,而是凸显自流活水理念,主要利用巢湖出湖径流丰沛这一有利条件,尽可能使巢湖水自流穿城而过,满足河流水系的生态、景观、休闲、娱乐等社会和生态功能需求,逐步形成良好的城市水生态环境。

2.2 分片活水通畅水路

鉴于城区的自然地理条件以及现有水系的集水排涝功能,同时尽可能加大巢湖水穿城而过的机遇,拟分片实施自流活水工程。以丘陵岗地形成的分水岭、洗耳池与陆家河相连处为界将城区分为2个区域,即环城河片和陆家河片。其中,环城河片为洗耳池(含)以西、以南城区,包括天河、双桥河、西撇洪沟、环城河、篆池、洗耳池等水系;陆家河片为洗耳池以东、以北城区,包括陆家河、世纪大道中沟、小王庄排洪沟、安城渠、抱书河等水系。进一步对现状河流水系进行疏通整治,以天河、双桥河、环城河、陆家河等城市水系为活水主线路,向西、北连通巢湖,向东、南连通裕溪河,使天然河湖和人工渠道互为沟通、连为一体,共同发挥活水功能。

3 自流活水线路规划

3.1 环城河片活水线路

该片主要收集卧牛山、岠嶂山、凤凰山等低山和丘陵岗地来水,周边地面及河堤高程大都在11.5 m以上,河流最高控制水位可达10.5 m,自流活水的几率较大。活水方案设想是自巢湖引水入城,流经环城河片城区后,从东桥站自流排入裕溪河。规划如下3条活水线路:

(1)线路1:天河线路(西坝→天河口),即裕溪河故道线路,自西坝引巢湖水,流经天河后从东桥站流入裕溪河。天河原为裕溪河故道,河道宽度(约80 m～100 m)和深度(约6 m～8 m)均达到一定规模,其作为自流活水线路既体现了回归自然的水生态理念,又恢复了裕溪河故道的部分行洪功能。

(2)线路2:环城河线路(西安桥闸→天河口),自西安桥闸引巢湖水,流经西环城河、东环城河、洗耳池、天河,最后从东桥站流入裕溪河。该线路自洗耳池以下进入天河后路径同线路①。

(3)线路3:双桥河线路(双桥河口→天河口),自双桥河闸站引巢湖水,流经双桥河、西撇洪沟、篆池,再经环城河、洗耳池、天河,从东桥站流入裕溪河。该线路自篆池以下进入环城河后路径同线路4。

3.2 陆家河片活水线路

该片河流都是区域内部排涝水系,主要收集东塘圩、安城圩等圩区来水。由于周边地面高程大都在8.5 m～9.5 m之间,地势较低,河流最高控制水位为8.0 m,受下游裕溪河水位顶托影响,相比环城河片,该片自流活水的几率相对较小。活水方案设想是先关闭东桥站,自巢湖引水壅高环城河片水位后,再引入陆家河片,从安城圩站抽排或自流进入抱书河,最后从抱书河闸站流入裕溪河。规划如下3条活水线路:

(1)线路4:陆家河线路(洗耳池→抱书河口),自洗耳池引水流入陆家河后,进入安城渠,再通过安城圩站排入抱书河,最后从抱书河闸站流入裕溪河。

(2)线路5:小王庄排洪沟线路(草城闸→小王庄排洪沟→抱书河口),自环城河引水流入小王庄排洪沟后,经陆家河、安城渠、抱书河,最后流入裕溪河。该线路自进入陆家河后路径同线路4。

(3)线路6:世纪大道中沟线路(草城闸→世纪大道中沟→抱书河口),自环城河引水流入入世纪大道中沟后,经陆家河、安城渠、抱书河,最后流入裕溪河。该线路进入安城渠后路径同线路4、5。

4 自流活水工程措施

城区现状一直难以实现自流活水的主要原因:一是缺少一些关键性控制工程,导致水流不能按照上述规划设定的6条自流活水线路运行;二是现有河流上交叉建筑物底板高低不一,河流底部凹凸不平,导致水流不畅。对此,提出如下工程措施。

4.1 增设控制性工程

(1)在洗耳池与陆家河相连处新建节制闸(陆家河闸)。该闸既是控制环城河片与陆家河片分片自流活水的关键工程,也是线路4的渠首控制性工程。运行自流活水线路1、2、3、5均需关闭该闸。

(2)在西坝新建引水涵闸(西坝闸),作为线路1的渠首控制性工程。运行自流活水线路2、3均需关闭该闸。

(3)在篆池与西撇洪沟相连处新建节制闸(篆池闸),作为线路3的控制性工程。需要防御外洪时关闸御洪,其它时段可开闸引水经篆池进入西环城河。运行自流活水线路1、2均需关闭该闸。

(4)在报社渠入口新建节制闸(报社闸),作为控制线路1、2分别运行的节制工程。运行线路1、2、3均需关闭该闸。

(5)新建三中路(自草城桥-纪大道)地下输水涵(三中路涵),沟通环城河和小王庄排洪沟、世纪大道中沟水系;并在环城河侧设置引水节制闸(三中路闸),作为线路5的渠首控制性工程。运行自流活水线路1、2、3、4均需关闭该闸。

(6)在三中路地下输水涵与小王庄排洪沟交汇处分别新建控制闸,即:小王庄闸、中沟闸。运行自流活水线路5需关闭中沟闸,运行自流活水线路6需关闭小王庄闸。

4.2 河流水系疏浚整治

(1)环城河片。拓宽改造草城闸、珍珠桥涵、百岁桥涵、西坝路桥、板桥、巢湖路涵等,改建后的交叉建筑物底板高程宜按7.3 m高程及以下控制;疏浚整治环城河、天河、洗耳池等河流,清除阻水障碍,进一步提高河流水系的输水能力。

(2)陆家河片。拓宽改造陆家河与世纪大道中沟连接涵等交叉建筑物,畅通陆家河、世纪大道中沟、安城渠水系。改建后的交叉建筑物底板高程宜按6.7 m高程及以下控制,这样不仅使活水线路沿线水深不低于1.2 m,同时使水流通畅度明显提高。

(3)西撇洪沟、抱书河等外部河流。进行疏浚整治,清除阻水障碍,进一步提高河流水系的输水能力。其中,西撇洪沟口至篆池段约2 km长河道河底高程宜降低至7.0 m～7.3 m之间;安城圩站至抱书河口约1.6 km长河道河底高程宜降低至5.7 m～6.0 m之间。

以上工程措施的主要影响与对策:一是巢湖流域出现10年一遇以上汛情或城区范围骨遭遇突降暴雨时,自流活水方案运行必然和城市防洪排涝相矛盾。因此,在汛期特别是主汛期,或者当城区暴雨预警时,必须坚决服从城市防洪排涝需要,及时停止引水入城,确保城市安全。二是城区自流活水方案运行时,需在西坝口、西安桥闸和双桥河等处增设水文观测设施,重点观测进入城区的有关水位、流量数据,作为巢湖闸水文站水文数据的补充,以保证巢湖出湖径流等水文资料的准确性和完整性。

5 结束语

巢湖市中心城区濒临巢湖闸,巢湖丰沛的过境水资源沿裕溪河奔流而下,地理位置得天独厚。当巢湖水位高于裕溪河水位且不影响城区防洪排涝安全时,打开城区通往巢湖、裕溪河等外围河流(湖泊)的涵闸,可进行自流活水。如果上述活水工程的规划方案及措施能够得以实施,让巢湖之水川流不息地穿行于柳岸边、小桥下、亭台旁,环绕在山川、岗地、楼阁之间,自西向东将“灵龟望湖”“夫子篆池”“巢父卧牛”“屋内行舟”“许由洗耳”“正父掘井”等人文景观串联成一线,再与巢湖市悠久的古城历史、淳朴的民风民俗和谐融合,城区河流将会成为一条传承古城历史、创新城市文明的纽带,那么,“常年水自城中流”的美好愿景指日可待,巢湖市“自流活水之城”这张国内独特的城市名片将靓丽地展现在世人面前。