坪山河流域三洲田水环境综合整治工程设计研究

阳秀春

（深圳市广汇源水利勘测设计有限公司，广东深圳 518000）



坪山河流域三洲田水环境综合整治工程设计研究

阳秀春

（深圳市广汇源水利勘测设计有限公司，广东深圳 518000）

【摘 要】出于经济发展的目的，坪山街区近几年重点发展了重工业，但与此同时，坪山河流域的水环境质量急剧下降。其中三洲田水存在挤占河道导致水土流失、河床淤积和水质污染等问题。在不悖行于该地经济发展初衷的情况下，作者认为水环境综合整治工程也不能落下。本文围绕坪山河流域三洲田水的水环境问题，在剖析问题的基础上，提出水环境综合整治工程的设计思路，以期扭转当地的水环境污染现状。

【关键词】坪山河；三洲田；水环境；综合整治；设计

1 三洲田水环境现状

三洲田位于深圳市坪山新区碧岭社区，属于坪山河的一级支流，水源起于三洲田水库的坝下。根据现场勘查资料显示，三洲田的断面位置，分别为三洲田大桥、碧岭学校和河口，集雨面积5.686km2，河长6.29km，平均比降27.08‰。目前，三洲田流域的水环境存在以下几个亟待解决的问题：

a.水质问题。在河口至碧岭社区，河道左岸现存有一沿河截污管，但仍有漏排污水直接入河，造成河内水质黑臭。根据现场水质取样检测结果显示，三洲田水库河道中游和下游的粪大肠菌群、氨氮和总磷严重超标，是水体内耗氧的罪魁祸首，对水生动植物均有毒害。图1为三洲田流域水环境污染情况的示意图。

经分析，流域水环境的污染物主要来源于生活污水和工业废水，尤其是工业废水。由于河道两岸未布设截污管网，缺乏沉砂设施，再加上未定期清淤，最终对水质造成严重影响。

图1　三洲田流域水环境污染情况

b.防洪问题。根据现场踏勘及对现有资料分析，防洪问题主要体现在：ⓐ碧岭社区下游河段行洪断面狭窄，过流能力严重不足；且部分堤岸超高不足，存在漫溢风险；ⓑ现有部分桥梁阻水严重；ⓒ建于河内的截污管线和检查井也不同程度影响了河道行洪，进一步壅高了水位；ⓓ部分未护砌河段岸坡滑塌，水土流失严重，加剧了河道的行洪压力。据调查，近年三洲田洪灾问题突出，历史资料显示，2010年7月曾发生强降雨，导致山洪暴发，水深达1.3m。三洲田河段地势低，借助“初损后损法”计算后发现，以上各控制断面全天候的损失率在2.95～5.00mm之间，在暴雨的影响下，极易形成水土流失，加上河道沿线盲目开发，很多填土和堆土被冲刷进河道内，使得河道过流能力较弱，强降雨时未能满足排水需求，间接导致洪涝灾害的发生。

c.生态景观问题。出于排洪实际需求的考虑，河道设计借用了“裁弯取直”的方法，而横断面以“矩形”为主，这种形态单一河道设计模式，并没有充分考虑河道生态的合理性［1］。另外，河道护岸采用硬质化结构，基本隔绝了沿岸植被和水生植物之间的生态联系，自然净化能力不高，不适合水生植物的生存，某些河道淤积严重，基本未能形成亲水空间。三洲田流域水环境生态现状见图2。

图2　三洲田流域水环境生态现状

2 三洲田水环境综合整治设计建议

通过对三洲田水环境现状的剖析情况分析，三洲田水环境的综合整治，需要从“水质”“防洪”“生态”三个方面入手，采用综合整治的设计思路：ⓐ水质改善，最大限度降低面源污染，收集沿河旱季污水；ⓑ防洪整治，全河段达到50年一遇的防洪标准；ⓒ生态修复，增强河道与周围环境的生态协调水平，提高河道本身的生态洁净能力［2］。

遵循以上设计目标，参照相关设计工作经验，提出以下几点设计建议。

2.1 水质改善设计

由于三洲田的水质问题，大部分源于污水未经有效处理就直接排入河道，因此水质问题的解决，首要工作是截污工程的布设：ⓐ截污工程，利用已建市政污水管道对漏排的污水进行点截污，增设截流井20个，完善管道长790m，收集旱季污水，实现旱季污水100％截排，有效改善河道水质；ⓑ新建沿河截污管道，截流倍数n0=5，收集沿河污水排放口32个，建设污水管3502m，旱季污水排入上洋污水处理厂配套一期干管，雨季关闭闸门截流合流污水排入坪山河截流箱涵内［3］。

以上截污工程应用了“海绵城市”技术，一方面通过透水铺装、下沉式绿地、生物滞留设施等，发挥下渗减排的效果；另一方面通过蓄水池、雨水罐、湿塘、雨水湿地等，发挥集蓄利用的效果，排放到河道的量，将减至40％以内。“海绵城市”技术在该工程中的应用，前提是摸清当地的自然地理、水文地质和降雨等条件，其中计划在社区公园的改造河段堤顶设置反坡式截流渗透沟；在三洲田大桥下游左岸现状鱼塘处，建设一处自然湿地，如图3所示。

2.2 防洪改善设计

在保证水质改善条件俱佳的情况下，将防洪工程的辐射范围，划定于碧岭社区河段和碧岭社区至三洲田大桥下游段。该工程的难点为：碧岭社区下游河道两岸规划蓝线内（30m）建筑物密集，建筑面积约65975m2；若拆除现有房屋则工作量大、实施难度大、工程持续时间长、工程进度难以保证。三洲田水的自身特点：河口现状调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顶托影响。其设计依据是改善现有河道水力条件，并尽量保持河道环境的稳定，主要的设计要点如下：

图3　反坡式截流渗透沟

a.纵横断面设计。河道的纵坡只需要按照4‰～30‰的弹性范围，实行合理坡降即可。至于横断面，在了解现场情况后，认定有必要清除河底淤泥，加高现有堤防，必要时适当加宽堤防，可供选择的断面形式有矩形、梯形和复式三种，具体结合现场的防洪需求而定。

b.衔接干流。同裕路桥上游侧桩号0-208～0 + 000河段，现场发现沿河道的部分岸墙，有被洪水掏空的迹象，防洪能力不强，甚至不能够达到过流的基本要求，要求进一步拓宽河道断面，而现场条件仅允许拆除左岸，与干流截流管同步施工。在河道两侧建筑物密集的区域，考虑到河道拓宽受到约束，认定应采用直立式挡墙，譬如在桩号0 +000～1 +297位置，将建筑物相对不密集区域的浆砌石岸墙拆除，河道可拓宽约14m，按照至少150kPa的承载力特征值标准，布设直立挡墙，对于浆体受到破坏的挡墙墙脚，同步加固处理［4］。

c.排桩稳定控制。参照《深圳市基坑支护技术规范》，以3级基坑等级计算钢筋混凝土排桩结构的稳定性，涉及的计算参数包括圆弧滑动安全系数、最危险滑动面弧面内摩擦角、土条宽度、土条滑裂面弧长、土条自重、切线与水平线夹角、侧壁重要性系数和基坑面作用荷载等，分析基坑整体的稳定性。经分析，确定桩号0 +000处布设15m钢筋混凝土排桩后，嵌固深度8m，整体稳定性1.88，抗倾覆1.75，满足断面稳定性要求；桩号0 +482布设15m钢筋混凝土排桩后，嵌固深度9m，整体稳定性1.84，抗倾覆2.28，满足断面稳定性要求。

d.坡式护岸设计。可供该工程选择的坡式护岸形式多种，以稳定性作为基准选择，借助“边坡稳定设计软件”计算边坡的稳定性。

坡式护岸的稳定性计算，必须兼顾滑力的安全系数，以及浸润线以上的饱和重度和土体抗剪强度，应该同步考虑正常运用期和水位降落期两种工况，以确保堤防的稳定可靠。

2.3 生态景观改善设计

生态修复建立在防洪稳定的基础上，秉着因地制宜的设计原则，凭借原有的自然景观和地形地貌，重塑河道多元化的生态景观。为保证河道沿线区域未来的可持续发展，将流域划分为城市绿化区和郊野生态区，计划绿化面积达到了2.66万m2，具体如图4所示。

图4　绿化节点示意图

设计的重心放在纠正原来河道“冷”“硬”“直”的特点之上，除了植被护坡，还增设了各种景观小品和公共绿地，沿岸修建绿化景观带，构成了生态驳岸，基本能够解决水陆间的循环系统问题。与此同时，工程在配置植物方面，合理控制树木花草的比例，兼顾不同植物的共生性，尽量选择具有抗涝、防浪、固堤、护坡作用的植物，譬如蒲桃、垂柳、九里香、美人蕉、花叶芦竹等［5］。

3 结 语

该设计方案在水质改善、防洪和生态景观三个方面，预期可取得以下成效：

a.水质改善方面。其中：“截”主要是河道的沿线截流，按照清污的类别分流，其他支流则根据实际情况混流处理；“蓄”是修建水质净化厂和其他调蓄池，将净化处理后的水排放到河道中；“净”是处理厂处理污水，尤其是上游旱季的混流水和雨季的混合污水，预处理后才允许排放。通过“截”“蓄”“净”的设计，可有效保障河道的水质。

b.防洪方面。该次防洪设计的主要手法是“拓”“清”“修”，不仅拓宽改造了各标河道的纵横断面，而且通过清除淤积，保证了河道的畅通，增设河道的管理维护设施，保持整个河道过流的畅通，有效避免雨季时过流不足而导致的洪水问题。

c.生态修复方面。在水质改善和防洪布设的基础上，通过岸坡重塑和布置植物群落的设计方法，打造了湿地多元化的河道生态环境，有效改善了河道的生态条件，对于提升城市竞争力功不可没。■

参考文献

［1］ 黄振宇，周玲霞，徐小平.河道整治工程社会效益量化评估方法研究［J］.水利建设与管理，2015（9）：44-47.

［2］ 赵凤勤，王继权.兴化市河道治理的调查与思考［J］.水利建设与管理，2014（9）：49-51.

［3］ 王国华，梁昕.东焦河水电站坝下河道生态治理措施初探——山西晋城市东焦河水电站绿色小水电建设典型经验介绍［J］.中国水能及电气化，2015（12）：59-60.

［4］ 牛丽霞，郭萌.沿黄城市中度—重度污染河道生态治理模式研究蔡强［J］.水资源开发与管理，2015（4）：123-125.

［5］ 惠帅先，王培寿.河道整治规划设计中生态理念的应用［J］.水资源开发与管理，2015（1）：66-70.

Research on water environment com prehensive im provement project design in Sanzhoutian of Pingshan River Basin

YANG Xiuchun
（Shenzhen Guanghuiyuan Water Conservancy Exploration Survey&Design Co.，Ltd.，Shenzhen 518000，China）

Abstract:Heavy industries are mainly developed in Pingshan Block in recent years for the purpose of economic development.However，the water environment quality of Pingshan River Basin is sharply decreased at the same time，wherein water in Sanzhoutian has problems of river channel extrusion，water and soil erosion，riverbed deposition，water pollution，etc.The author believes that water environment comprehensive improvement project cannot fall behind，under the condition of not opposing economic development intension in the region.In the paper，the design concepts of water environment comprehensive improvement project are proposed on the basis of analyzing problems aiming at water environment problems in Sanzhoutian of Pingshan River Basin，thereby reversing present situation of local water environment pollution.

Key words:Pingshan River；Sanzhoutian；water environment；comprehensive improvement；design

DOI：10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.04.009

中图分类号：TV85

文献标志码：A

文章编号：1005-4774（2016）04-0036-04