广场东沟防洪与生态治理探析

张 存,窦金法,吴海亮

(1.济南市排水管理服务中心,山东济南 250000;2.济南市市政工程设计研究院,山东济南 250020)

广场东沟防洪与生态治理探析

张 存1,窦金法2,吴海亮2

(1.济南市排水管理服务中心,山东济南 250000;2.济南市市政工程设计研究院,山东济南 250020)

选取济南市广场东沟为研究对象,针对该条河道的概况及目前存在的水质污染、河道淤积、河道泄洪、生态效果较差等问题,提出了河道整治的必要性,研究并制定了河道治理措施。通过河道整治后的效果分析,验证了河道治理的可行性,提出了河道治理不再局限于河道功能性整治,更突出人水和谐的生态治理思路。

河道;生态治理;绿化美化;水体自净

1 广场东沟概况

广场东沟上游位于济南市南部山区,北靠金鸡岭,东临西姑山。周边用地以高档居住社区为主,主要有舜苑小区、东山小区、银丰山庄、阳光舜城、国华东方美郡等居住区,建筑以别墅和多层住宅建筑为主。河道上游和历阳大街相接,历阳大街是舜耕路南段进入舜湖社区和通向旅游路的必经之路(见图1)。

图1 广场东沟平面图

广场东沟沿历阳大街进入舜耕路,沿线经过山东省交通厅、山东财经大学、济南大学、城建学校、山东会堂、济南电视台、山东省民主党派机构、山东省电视局等重要企事业办公单位。河道穿越马鞍山路、经十一路至经十路,全长4.2 km。河道西侧紧邻舜耕路,与舜耕路之间有带状绿地，主要以小乔木和花灌木为主。

该课题研究对象是济南市典型城市河道广场东沟,针对广场东沟现状存在的水质污染、河道防洪压力大及河道周边生态差等问题,主要研究该河整治的具体措施及整治之后的水质净化效果。同时针对城市河道行洪与生态景观有机结合,研究城市河道整治综合效果,以及该综合整治措施在城市河道整治过程中的有效性和可行性,以此明确河流整治对河流生态系统恢复所起的关键作用。

2 目前存在的主要问题

由于该段河道位于济南市城区的上游,现状坡度大,水流急,给下游城区的防洪设施造成极大的压力。另外,水质差、河道淤积、河道景观与周边不协调等问题突出。

2.1 河道水质问题

随着济南市城市经济的飞速发展和人口迅猛增长,城市污水的排放量也飞速增加,而城市污水处理和管网收集系统相对落后。广场东沟目前已基本完成截污,河道截污工程大大改善了河道水质的污染状况。但沿线仍有少量污水渗入河道,对河道水质构成威胁。一到雨天,上游河道的泥沙就会直接进入河道，造成河水溶解氧过低,缺少水生动、植物生存的环境,使水体逐渐失去自净能力，是导致河道水质较差的主要原因(见图2)。

图2 河道内的污水及被洪水冲刷的挡墙实景

2.2 河道淤积状况

部分河段淤积情况较严重,沉积的大量淤泥使得河水变得污浊。同时， 当气温升高时， 淤泥中的有机物迅速分解氮、磷等物质,使得水体极富营养化,并且发酵释放恶臭气味,影响周边环境(见图3)。

图3 淤积的河底实景

2.3 河道防洪问题

河道南北向纵坡较大,河底平均坡降0.11左右。现状河道为矩形浆砌石挡土墙,主河槽宽度20 m,挡墙高度5～8 m。汛期洪水下泄速度快,对河道挡墙冲刷力度大,严重影响河道周边的居民及单位生命财产的安全(见图4)。

图4 被洪水冲坏的原有拦水坝实景

2.4 河道容貌环境较差

作为城市河道,广场东沟现状功能单一,防洪与生态、景观没有实现有机的结合。沿岸与舜耕路之间仅有700 m长的狭长绿地,主要为花灌木、小乔木的片林为主,绿化带内杂草丛生,河床内被野草覆盖,垃圾成堆,建筑零乱,植物较少,植被较差,加上黑水、污水,直接影响沿岸居民生活环境(见图5)。

图5 河道内及河岸杂草丛生实景

2.5 水源问题

广场东沟的水源基本靠雨水及山洪来水进行补给,为季节性河道,补给水量有限,且带有明显的季节性,非雨季基本无流量,水体缺少必要的循环,抗污染冲击能力小,水质容易恶化。另外,由于主要依靠降水补给， 因汇水面积小， 河道水量补给不足(见图6)。

图6 非汛期河道内没有水之实景

2.6 市政设施不配套

河道沿岸敷设的市政设施管线复杂,沿岸有截污管道,沿河岸挡墙上架设有热力蒸汽管道,其他还有雨水管道、给水管道、电力、通讯等众多管线。排水管网雨污混流现象严重(见图7)。

图7 河道内的专业管线实景

3 广场东沟防洪与生态治理的必要性

广场东沟位于济南市城区的上游,现状坡度大,水流急,防洪形势严峻,给下游城区的南圩子壕、西圩子壕、西泺河的防洪设施造成极大的压力,严重威胁下游城区的安全。该河所处的地理位置非常重要,随着周边许多新兴小区陆续建设,广场东沟的现状情况与周边环境不相协调。

依据济南市城市总体规划,广场东沟西岸临近山东省体育中心,两岸用地性质主要是办公、居住及基础设施用地;经十路以南河道东侧大部分为教育科研用地;马鞍山里以南为商业金融用地及城市公共绿地。根据周边用地规划情况,未来河道周边人气将剧增,对河道的环境景观要求将会大大提高,河道生态治理迫在眉睫。

4 广场东沟防洪与生态治理的可行性

(1)济南市政府、公用事业局领导充分认识到城市基础设施建设对国民经济发展的带动作用,对广场东沟环境建设的项目十分关注。该项目无论从资金还是政策方面都得到各级领导的大力支持。

(2)济南市的道路及河道的绿化景观工程建设和管理,已有几十年的经验,通过对玉秀河、兴济河、工商河及小清河等大规模高标准的市政绿化景观工程建设培养了一批精干的施工队伍、工程监理及管理人才。

(3)广场东沟紧邻舜耕路,与经十路、经十一路及马鞍山路相交,交通便利,周边服务设施比较完善,施工期间交通、施工用水、施工用电、通讯等非常方便。

(4)广场东沟位于济南南部城区景观轴中心位置,紧邻“天然氧吧”泉城公园,周边自然景观较好,交通便利,具备建设成为生态景观河道的有利条件。

(5)广场东沟的景观建设必然会推进城市建设发展,对于提升城市形象,打造核心区域景观,有很大的带动作用。

5 广场东沟河道生态治理措施

5.1 治污

5.1.1 雨污分流,彻底截污

广场东沟属于季节性较强的河道,目前主要起到排洪和排污的作用。枯水期上游河道基本断流,河道主要起到纳污的功能,丰水期,雨水夹杂的污水直接排入下游小清河,严重威胁已整治的小清河水质,所以必须实施截污并网。对河道沿线排污口进行细致的摸排调查,针对具备雨污分流改造条件的排污口,实施雨污分流;通过新建或改建雨污水管线,建立完善的排水系统。

经调查,广场东沟全线总共20个排污口,由于河道周边均有污水管网,河道截污的主要措施将河道排污口截留至周边污水管网。

5.1.2 分散式污水处理设施建设

广场东沟位于城市的繁华区,周边密布着学校、机关事业单位及居民区,随着城市的快速发展,舜耕路污水管线管网容量不足现象日益明显。同时水质净化厂超负荷运行问题突出,为解决此问题,在城建学校附近新建分散式污水处理设施,一方面可缓解舜耕路污水干管的输水压力,另一方面将再生水排至广场东沟形成良好的水系景观。

5.2 治河

5.2.1 挡墙整修

对河道挡墙进行勾缝,起到加固、美化的作用,同时对沿线破损的挡墙实施修复或重建,并对河道墙基实施加固,整修挡墙,安装护栏,确保河道行洪安全。

5.2.2 清淤疏浚

通过河道清淤疏浚,提高河道行洪能力,逐步恢复河道原貌与功能。一般而言,将污染物从水域系统中清除,较大程度地削减对上覆水体的污染贡献率,底泥疏浚是改善水环境质量的基础［1、2］。

底泥疏浚技术原理属物理法分类技术。外移内源污染物,这是底泥疏浚技术主要作用所含有的内容。就疏浚技术现状来看,主要包括工程疏浚技术、环保疏浚技术和生态疏浚技术［3］。

广场东沟的底泥疏浚先采用的是工程疏浚技术,彻底清除广场东沟长期遗留的底泥污染物,在治理过程中将采用环保疏浚和生态疏浚方式。

工程截污完成后,污染物的来量较小,疏浚后,底泥妥善处理,通过固化填埋和资源利用的方式减少对周围环境的二次污染。底泥疏浚后,恢复河床微生物生存环境,恢复生物群体,生态系统得以修复。

5.3 治洪

广场东沟南起金鸡岭,北至经十路,全长4.2 km,落差达到80 m。为了消减汛期洪峰流量,减缓洪水下泄速度,提高拦蓄山洪能力,缓蓄雨水,同时增强雨水下渗,减轻对中心城区的冲击。广场东沟上游建设1座谷坊、全线建设15处拦水坝等设施。

由于广场东沟全线密布了多家单位,挡墙高度在5～8 m之间,给工程施工带来了很大不便,为解决材料和渣土的进出,全线设置6处施工便道,用于谷坊及拦水坝的建设。

5.4 治水

根据广场东沟的地形及济南的气候状况,为满足广场东沟水生态景观多方面要求,通过雨水、引用大明湖弃水、中水等进行有效补充河道水源。

5.4.1 雨水

大气降雨后,产生地表径流,补充河道水源。

5.4.2 引水补源

针对广场西沟与广场东沟河道流经线路长、河道自然坡降大、河道断面宽、河道两侧自然环境较好等特点,南水北调,引水补源,沿西圩子壕、南圩子壕、广场西沟、舜玉路、广场东沟敷设输水管线,通过三级加压泵站,将大明湖弃水提升至历阳大街北侧渗漏区下渗,实现地表水转换地下水和河道生态景观补水的双重目标。即将大明湖弃水通过调水补充至广场西沟与广场东沟上游,通过在河道设置拦水坝、跌水坎、景观叠石、亲水平台等措施,形成良好的水系生态效果,改善河道沿线景观环境(见图8)。

5.4.3 中水

根据舜耕路污水管网运行情况及广场东沟景观用水需求,在广场东沟建设一座舜耕中水站,每天处理1万m3的中水补充河道,打造水生态景观。

国内已有学者进行相关调查。蔡基刚(2010)在复旦大学对学生进行访谈，接受访谈的学生表示一下子从基础英语进入以专业知识为教学重点、由外教开设的全英语专业课程，感到无所适从，希望在上全英语专业课前有一门衔接性课程，帮助他们过渡到以英语为媒介的专业课程学习。何宇茵等(2007)对北京航空航天大学上双语课的学生进行访谈也有类似结果：“学生建议是改良大学英语课程，在大学英语中融入简单的专业知识，这样既学了英语，也对专业知识有所裨益。或在大学英语和专业英语课之间开一门过渡性课程，讲授一些科技英语的文体特点和语言习惯表达法”。

图8 广场东西沟引水补源工程示意图

5.5 治景

广场东沟生态治理工程实施范围北起经十路,南至舜耕路,全长约780 m。该项工程施工内容包括:挡墙施工、河道施工、苗木栽植、铺装工程、木栈道施工、环境小品建设等。即在河道内建设拦水坝、跌水坎、景观叠石,在河道内两侧砌筑种植槽,种植黄菖蒲、千屈菜、水葱、睡莲等形成滨水植物景观;河道内季节性区域,选择千屈菜、芦苇、红蓼等,保证旱雨两季的景观效果,同时起到水质净化的作用。通过水生植物、悬垂植物对河道进行立体绿化。突出河道生态的亲水性,在河岸设置休闲步道和亲水平台。按照生态的规划理念,在河道内设置2～3 m的导流槽,蜿蜒曲折,与河道内的绿化时而分明,时而互相交融,自然展现人与环境的和谐相处［4、5］。

5.6 治脏

为进一步加强河道整治与管理,加快生态城市建设。2012年6月济南市召开了河道整治暨管理动员大会,同时建立河道管理河长制管理模式,明确由河长负责片区河道管理,强化河道日常管理,清除河道垃圾、淤泥,保持河道清洁。针对河道内垃圾杂物影响环境问题,加强河道日常保洁,在河道两侧设置部分垃圾收集,减少垃圾进入河道,同时加大宣传动员,形成全社会齐抓共管的良好局面。

6 河流整治前后效果分析

在河流整治前该河道生活垃圾严重、河道淤塞、水质污染严重,河道生态景观较差,河道内没有亲水设施,市民对于该河道整治的愿望强烈。广场东沟防洪与生态治理工程于2012年9月份开始施工,截止到2013年3月底,已完成谷坊及拦水坝的建设、河道截污、挡墙整修、河道清淤、河道绿化等内容,治理效果初见成效。广场东沟整治前,整体情况较差,水质及两岸景观情况不容乐观,河道行洪能力低下。河流整治后不仅能够起到增加下渗量,而且对河道水质进行有效净化,提高进入小清河的水质,通过在河道内建设的拦水坝、修建挡墙、种植水生植物等有效方法,提高了河道行洪能力及景观效果。具体情况如下:

图9 为河流经过综合整治后的效果图。

图9 广场东沟拦水坝实景

由图9可知,通过在河道内设置拦水坝,其作用:一是雨水在上游的强渗漏区,地表水转换成地下水,有效地补给地下水资源;二是能够消减洪峰流量,减缓洪水下泄速度和缓蓄雨水的作用;三是增强了河道内的生态水量,对于恢复河流生态系统起到积极作用。同时,河道内拦河坝的修复有利于增强水体的溶氧能力,提高河道的水体自净能力。图10为广场东沟整治后河道实景;图11为其整治中的实景。

图10 广场东沟整治后河道实景

图11 广场东沟整治中的实景(经十一路桥)

7 结语

本文针对广场东沟现状存在的防洪问题、水质污染问题、河道防洪、生态差等问题,提出该河整治的必要性及紧迫性。依据该条河道周边环境及未来时期的规划确定了该治理工程的可行性。同时根据工程治理后的防洪、景观效果分析,验证了经治理后,该河道呈现的显著效果。本文可为济南市其他河道的生态治理提供技术指导,具有十分重要的理论意义和实用价值。

该项研究的主要结论如下:

(1)针对该河道存在的防洪问题,通过在河道内设置拦水坝,起到许多积极作用:一是削峰、滞洪和缓蓄雨水的作用;二是雨水在上游的强渗漏区,地表水转换成地下水,有效地补给地下水资源;三是增强了河道内的生态水量,对于恢复河流生态系统起到积极作用。同时,河道内拦河坝的修复有利于增强水体的溶氧能力,提高河道的水体自净能力。

(2)通过对广场东沟(经十路桥至舜耕路桥段)河道设置景观石、种植芦苇、菖蒲等水生和湿生植物、局部设置导流槽、河道两侧设置木栈道、亲水平台及种植悬垂植物等措施,有效地改善了河道水质,提升河道的景观美化效果,同时增强水体的自净能力,满足了市民亲水与赏景的需求,改善了周边居民的生活环境。

广场东沟生态治理理念,不再局限于“以水论水”的思维定势,突出“以人为本,人水和谐”的现代理念,强调功能性、景观性、经济性的统一,充分发挥其防洪除涝、景观、生态等功能。广场东沟防洪与生态治理工程为周边居民打造了宜人宜居的环境,是为实现良好的水生态、水环境、水质量的济南小康社会提供的重要条件之一,为创建全国水生态文明示范市奠定基础。

［1］ 金桂琴,等,城市污染河道水生态修复模式探讨［A］.2004北京城市水利建设与发展研讨会论文集［C］.北京:2004.

［2］ 济南市水利勘测设计院.济南市小清河干流综合治理可行性研究报告［R］.济南:2006.

［3］ 曹承进，等.城市黑臭河道底泥生态疏浚技术进展［J］.华东师范大学学报(自然科学版),2011，(1).

［4］ 樊根耀.生态环境治理的制度分析［M］.北京:农林科技大学出版社,2003.

［5］ 曾畅云，等.水环境安全的研究进展［J］.水信息网，2003，(5).

TV85

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1009-7716(2015)03-0092-05

2014-11-13

张存(1979-),女,山东济南人,工程师,从事城市排水管理工作。