坪山河流域三洲田水環(huán)境綜合整治工程設(shè)計(jì)研究
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陽秀春
（深圳市廣匯源水利勘測設(shè)計(jì)有限公司，廣東深圳 518000）
【摘要】 出于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的目的，坪山街區(qū)近幾年重點(diǎn)發(fā)展了重工業(yè)，但與此同時(shí)，坪山河流域的水環(huán)境質(zhì)量急劇下降。其中三洲田水存在擠占河道導(dǎo)致水土流失、河床淤積和水質(zhì)污染等問題。在不悖行于該地經(jīng)濟(jì)發(fā)展初衷的情況下，作者認(rèn)為水環(huán)境綜合整治工程也不能落下。本文圍繞坪山河流域三洲田水的水環(huán)境問題，在剖析問題的基礎(chǔ)上，提出水環(huán)境綜合整治工程的設(shè)計(jì)思路，以期扭轉(zhuǎn)當(dāng)?shù)氐乃h(huán)境污染現(xiàn)狀。
【關(guān)鍵詞】 坪山河；三洲田；水環(huán)境；綜合整治；設(shè)計(jì)
中圖分類號：TV85 文章編號：1005-4774( 2016) 04-0036-04
1三洲田水環(huán)境現(xiàn)狀
三洲田位于深圳市坪山新區(qū)碧嶺社區(qū)，屬于坪山河的一級支流，水源起于三洲田水庫的壩下。根據(jù)現(xiàn)場勘查資料顯示，三洲田的斷面位置，分別為三洲田大橋、碧嶺學(xué)校和河口，集雨面積5. 686km2，河長6. 29km，平均比降27. 08%0。目前，三洲田流域的水環(huán)境存在以
下幾個(gè)亟待解決的問題：
a．水質(zhì)問題。在河口至碧嶺社區(qū)，河道左岸現(xiàn)存有一沿河截污管，但仍有漏排污水直接人河，造成河內(nèi)水質(zhì)黑臭。根據(jù)現(xiàn)場水質(zhì)取樣檢測結(jié)果顯示，三洲田水庫河道中游和下游的糞大腸菌群、氨氮和總磷嚴(yán)重超標(biāo)，是水體內(nèi)耗氧的罪魁禍?zhǔn)�，對水生動植物均有毒害。圖1為三洲田流域水環(huán)境污染情況的示意圖。
經(jīng)分析，流域水環(huán)境的污染物主要來源于生活污水和工業(yè)廢水，尤其是工業(yè)廢水。由于河道兩岸未布設(shè)截污管網(wǎng)，缺乏沉砂設(shè)施，再加上未定期清淤，最終對水質(zhì)造成嚴(yán)重影響。
b．防洪問題。根據(jù)現(xiàn)場踏勘及對現(xiàn)有資料分析，防洪問題主要體現(xiàn)在：a碧嶺社區(qū)下游河段行洪斷面狹窄，過流能力嚴(yán)重不足；且部分堤岸超高不足，存在漫溢風(fēng)險(xiǎn)；b有部分橋梁阻水嚴(yán)重；c建于河內(nèi)的截污管線和檢查井也不同程度影響了河道行洪，進(jìn)一步壅高了水位；d部分未護(hù)砌河段岸坡滑塌，水土流失嚴(yán)重，加劇了河道的行洪壓力。據(jù)調(diào)查，近年三洲田洪災(zāi)問題突出，歷史資料顯示，2010年7月曾發(fā)生強(qiáng)降雨，導(dǎo)致山洪暴發(fā)，水深達(dá)1.3m。三洲田河段地勢低，借助“初損后損法”計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，以上各控制斷面全天候的損失率在2. 95~5.00mm之間，在暴雨的影響下，極易形成水土流失，加上河道沿線盲目開發(fā)，很多填土和堆土被沖刷進(jìn)河道內(nèi)，使得河道過流能力較弱，強(qiáng)降雨時(shí)未能滿足排水需求，間接導(dǎo)致洪澇災(zāi)害的發(fā)生。
c．生態(tài)景觀問題。出于排洪實(shí)際需求的考慮，河道設(shè)計(jì)借用了“裁彎取直”的方法，而橫斷面以“矩形”為主，這種形態(tài)單一河道設(shè)計(jì)模式，并沒有充分考慮河道生態(tài)的合理性。另外，河道護(hù)岸采用硬質(zhì)化結(jié)構(gòu)，基本隔絕了沿岸植被和水生植物之間的生態(tài)聯(lián)系，自然凈化能力不高，不適合水生植物的生存，某些河道淤積嚴(yán)重，基本未能形成親水空間。三洲田流域水環(huán)境生態(tài)現(xiàn)狀見圖2。
2 三洲田水環(huán)境綜合整治設(shè)計(jì)建議
通過對三洲田水環(huán)境現(xiàn)狀的剖析情況分析，三洲田水環(huán)境的綜合整治，需要從“水質(zhì)”“防洪”“生態(tài)”三個(gè)方面人手，采用綜合整治的設(shè)計(jì)思路：a水質(zhì)改善，最大限度降低面源污染，收集沿河旱季污水；b防洪整治，全河段達(dá)到50年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)；c生態(tài)修復(fù)，增強(qiáng)河道與周圍環(huán)境的生態(tài)協(xié)調(diào)水平，提高河道本身的生態(tài)潔凈能力。
遵循以上設(shè)計(jì)目標(biāo)，參照相關(guān)設(shè)計(jì)工作經(jīng)驗(yàn)，提出以下幾點(diǎn)設(shè)計(jì)建議。
2.1 水質(zhì)改善設(shè)計(jì)
由于三洲田的水質(zhì)問題，大部分源于污水未經(jīng)有效處理就直接排人河道，因此水質(zhì)問題的解決，首要工作是截污工程的布設(shè)：a截污工程，利用已建市政污水管道對漏排的污水進(jìn)行點(diǎn)截污，增設(shè)截流井20個(gè)，完善管道長790m，收集旱季污水，實(shí)現(xiàn)旱季污水100%截
排，有效改善河道水質(zhì)；b新建沿河截污管道，截流倍數(shù)n0 =5，收集沿河污水排放口32個(gè)，建設(shè)污水管3502m，旱季污水排入上洋污水處理廠配套一期干管，雨季關(guān)閉閘門截流合流污水排入坪山河截流箱涵內(nèi)。
以上截污工程應(yīng)用了“海綿城市”技術(shù)，一方面通過透水鋪裝、下沉式綠地、生物滯留設(shè)施等，發(fā)揮下滲減排的效果；另一方面通過蓄水池、雨水罐、濕塘、雨水濕地等，發(fā)揮集蓄利用的效果，排放到河道的量，將減至40%以內(nèi)。“海綿城市”技術(shù)在該工程中的應(yīng)用，前提是摸清當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩�、水文地質(zhì)和降雨等條件，其中計(jì)劃在社區(qū)公園的改造河段堤頂設(shè)置反坡式截流滲透溝；在三洲田大橋下游左岸現(xiàn)狀魚塘處，建設(shè)一處自然濕地，如圖3所示。
2.2 防洪改善設(shè)計(jì)
在保證水質(zhì)改善條件俱佳的情況下，將防洪工程的輻射范圍，劃定于碧嶺社區(qū)河段和碧嶺社區(qū)至三洲田大橋下游段。該工程的難點(diǎn)為：碧嶺社區(qū)下游河道兩岸規(guī)劃藍(lán)線內(nèi)( 30m)建筑物密集，建筑面積約65975m2；若拆除現(xiàn)有房屋則工作量大、實(shí)施難度大、工程持續(xù)時(shí)
間長、工程進(jìn)度難以保證。三洲田水的自身特點(diǎn)：河口現(xiàn)狀調(diào)蓄湖底高程低于河底4. 00m，下游段坡可放陡，不受坪山河干流水位頂托影響。其設(shè)計(jì)依據(jù)是改善現(xiàn)有河道水力條件，并盡量保持河道環(huán)境的穩(wěn)定，主要的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：
a．縱橫斷面設(shè)計(jì)。河道的縱坡只需要按照4%0~30%0的彈性范圍，實(shí)行合理坡降即可。至于橫斷面，在了解現(xiàn)場情況后，認(rèn)定有必要清除河底淤泥，加高現(xiàn)有堤防，必要時(shí)適當(dāng)加寬堤防，可供選擇的斷面形式有矩形、梯形和復(fù)式三種，具體結(jié)合現(xiàn)場的防洪需求而定。
b．銜接干流。同裕路橋上游側(cè)樁號0-208~0+000河段，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)沿河道的部分岸墻，有被洪水掏空的跡象，防洪能力不強(qiáng)，甚至不能夠達(dá)到過流的基本要求，要求進(jìn)一步拓寬河道斷面，而現(xiàn)場條件僅允許拆除左岸，與干流截流管同步施工。在河道兩側(cè)建筑物密集的區(qū)域，考慮到河道拓寬受到約束，認(rèn)定應(yīng)采用直立式擋墻，譬如在樁號0 +000 N1+297位置，將建筑物相對不密集區(qū)域的漿砌石岸墻拆除，河道可拓寬約14m，按照至少150kPa的承載力特征值標(biāo)準(zhǔn)，布設(shè)直立擋墻，對于漿體受到破壞的擋墻墻腳，同步加固處理。
c．排樁穩(wěn)定控制。參照《深圳市基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范》，以3級基坑等級計(jì)算鋼筋混凝土排樁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，涉及的計(jì)算參數(shù)包括圓弧滑動安全系數(shù)、最危險(xiǎn)滑動面弧面內(nèi)摩擦角、土條寬度、土條滑裂面弧長、土條自重、切線與水平線夾角、側(cè)壁重要性系數(shù)和基坑面作用荷載等，分析基坑整體的穩(wěn)定性。經(jīng)分析，確定樁號0 +000處布設(shè)15m鋼筋混凝土排樁后，嵌固深度8m，整體穩(wěn)定性1. 88，抗傾覆1.75，滿足斷面穩(wěn)定性要求；樁號0 +482布設(shè)15m鋼筋混凝土排樁后，嵌固深度9m，整體穩(wěn)定性1.84，抗傾覆2.28，滿足斷面穩(wěn)定性要求。
d．坡式護(hù)岸設(shè)計(jì)�？晒┰摴こ踢x擇的坡式護(hù)岸形式多種，以穩(wěn)定性作為基準(zhǔn)選擇，借助“邊坡穩(wěn)定設(shè)計(jì)軟件”計(jì)算邊坡的穩(wěn)定性。
坡式護(hù)岸的穩(wěn)定性計(jì)算，必須兼顧滑力的安全系數(shù)，以及浸潤線以上的飽和重度和土體抗剪強(qiáng)度，應(yīng)該同步考慮正常運(yùn)用期和水位降落期兩種工況，以確保堤防的穩(wěn)定可靠。
2.3 生態(tài)景觀改善設(shè)計(jì)
生態(tài)修復(fù)建立在防洪穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，秉著因地制宜的設(shè)計(jì)原則，憑借原有的自然景觀和地形地貌，重塑河道多元化的生態(tài)景觀。為保證河道沿線區(qū)域未來的可持續(xù)發(fā)展，將流域劃分為城市綠化區(qū)和郊野生態(tài)區(qū)，計(jì)劃綠化面積達(dá)到了2. 66萬m2，具體如圖4所示。
設(shè)計(jì)的重心放在糾正原來河道“冷”“硬”“直”的特點(diǎn)之上，除了植被護(hù)坡，還增設(shè)了各種景觀小品和公共綠地，沿岸修建綠化景觀帶，構(gòu)成了生態(tài)駁岸，基本能夠解決水陸間的循環(huán)系統(tǒng)問題。與此同時(shí)，工程在配置植物方面，合理控制樹木花草的比例，兼顧不同植物的共生性，盡量選擇具有抗?jié)�、防浪、固堤、護(hù)坡作用的植物，譬如蒲桃、垂柳、九里香、美人蕉、花葉蘆竹等。
3結(jié)語
該設(shè)計(jì)方案在水質(zhì)改善、防洪和生態(tài)景觀三個(gè)方面，預(yù)期可取得以下成效：
a．水質(zhì)改善方面。其中：“截”主要是河道的沿線截流，按照清污的類別分流，其他支流則根據(jù)實(shí)際情況混流處理；“蓄”是修建水質(zhì)凈化廠和其他調(diào)蓄池，將凈化處理后的水排放到河道中；“凈”是處理廠處理污水，尤其是上游旱季的混流水和雨季的混合污水，預(yù)處理后才允許排放。通過“截”“蓄”“凈”的設(shè)計(jì)，可有效保障河道的水質(zhì)。
b．防洪方面。該次防洪設(shè)計(jì)的主要手法是“拓”“清”“修”，不僅拓寬改造了各標(biāo)河道的縱橫斷面，而且通過清除淤積，保證了河道的暢通，增設(shè)河道的管理維護(hù)設(shè)施，保持整個(gè)河道過流的暢通，有效避免雨季時(shí)過流不足而導(dǎo)致的洪水問題。
c．生態(tài)修復(fù)方面。在水質(zhì)改善和防洪布設(shè)的基礎(chǔ)上，通過岸坡重塑和布置植物群落的設(shè)計(jì)方法，打造了濕地多元化的河道生態(tài)環(huán)境，有效改善了河道的生態(tài)條件，對于提升城市競爭力功不可沒。
