淺析南港水系工程建設可行性

趙俊玲

（天津市海順交通工程設計有限公司，天津市 300070）

1 區域概述

天津市南港工業區投資服務中心水系工程（以下簡稱“南港水系工程”）是在《天津南港工業區一期控制性詳細規劃》的基礎上，落實“雙城區、雙港區”城市發展戰略、加快南港工業區規劃建設的要求的前提下，為改善南港整體環境，創造良好生態系統而提出的。

南港工業區投資服務中心位于大港南部，北至紅旗路，南至創新路，西至海防路，東至海濱大道，規劃總用地約132.3 hm2。距北京165 km，距天津市中心區45 km，距天津港20 km。

2 工程建設必要性

隨著項目區建設的快速發展，人民生活水平的提高，需要創造一個良好的生態宜居城市，因此：（1）該工程的建設是南港工業區區域經濟發展的需要；（2）城市水環境保護是建設現代化大都市的需要；（3）該工程的建設是建立資源節約型生態城市的需要。

3 區域水資源現狀

南港工業區水資源現狀情況：屬于資源性和水質性缺水地區。

（1）降雨

大港區年平均降水日數為55 d，年平均降水量593.6 mm。降水主要集中在6～9月份，平均降水491.5 mm，占全年總降水量的84%。

（2）地表水資源

規劃區域的地表水資源要素主要包括河流、水庫、生產性水面和近海水域等。

項目區位于獨流減河下游的南部。獨流減河是海河流域南系重要的入海河流，河道下游長期受潮汐水流影響，水體咸化嚴重。

項目區西側和西南側另有兩條排澇河道，分別為大頭河、板橋河。大頭河設計流量8 m3/s，全長6889 m；板橋河設計流量14 m3/s，全長8036 m。

（3）地下水

規劃區屬冀東平原有咸水區，咸水底板界深度為30～70 m，第一、二含水層組埋深為20～70 m，水體礦化度均在1 g/L以上，基本上無可利用淡水；咸水體之下發育有深層淡水，水質較好。目前隨著城區對地下水的不斷開采，規劃區呈現出地面下降的趨勢，下降速度較快。

4 區域水環境現狀

項目區的水系污染都比較嚴重，項目區北部獨流減河是海河流域南系重要的入海河流，河道下游長期受潮汐水流影響，水體咸化嚴重。項目區西側和西南側的大頭河、板橋河，受周邊地下水影響，水體同樣咸化嚴重。表1為項目區現狀水質情況。

表1 項目區現狀水質情況

5 區域水系存在問題

結合區域水資源及水環境特點，南港水系急需解決的問題如下。

（1）水量問題

天津市位于嚴重缺水的海河流域下游，是資源型嚴重缺水城市。

項目區位于天津市東部的海河下游區，除了同樣面臨著天津地區共性問題外，由于自身的地理環境特點，水資源問題更加復雜，濱海資源型缺水特點十分突出。濱海新區城市供水水源主要是外調水，生態水環境用水短缺，因此項目區未來的景觀用水將主要依靠雨水補給。

（2）水質問題

項目區土壤鹽堿化嚴重，淺層地下水為咸水，由于水系水體蒸發、地下水鹽份交換、底泥釋放，最終導致礦化度升高，水體含鹽量增大。流經區內的大頭河、板橋河水質長期處于劣Ⅴ類水的狀態，汛期的中后期水質條件略好，但難以達到Ⅴ類水的標準。

（3）防洪排澇問題

區內地勢平坦，缺乏自流條件，如果排水不暢，雨季易形成內澇，因此，要考慮相應防洪排澇方案，形成合理、高效的澇水外排系統。

6 工程設計內容

針對項目區現狀，擬采用控源、生態修復和運行管理相結合的治理思路?？卦?，即通過汛期雨水利用的運行管理控制污染物進入；生態修復，即對項目區水系水體生態系統進行人工修復；運行管理，即通過項目區水系長期循環流動實現水生態系統的良性發展。主要思路為：

（1）近期應充分考慮雨水利用，遠期可考慮中水及南水北調東線作為生態用水水源。

（2）規劃水系應進行全防滲處理，并切斷與外部水系的聯系，防止水體咸化。

（3）項目區綠化灌溉退水應由專門的收水管網進入附近的市政雨水管網。

（4）針對水體缺乏循環條件的現狀，提出溝通、循環流動措施。

（5）結合水體循環，進行人工潛流濕地建設，有效改善水質。

（6）在水體流動的基礎上，解決局部死水區，進行局部生態修復。

（7）在水系護岸及淺水區，種植多種水生植物，并適當投放水生動物，豐富生物群落，完善生態系統。

整體水系布置由規劃區河道與中心區湖泊組成，項目區西部綠化帶內沿海防路鋪設直徑1.0 m管道，形成區內全部水系的溝通，整個水系能夠形成水體循環。整個水體體積為50.0萬m3，水體的循環周期約為42 d，循環流量為1.2萬m3/d，主要工程布置見圖1。

圖1 主要工程布置圖

7 水資源配置

水系水量損失主要包含蒸發損失、綠地灌溉。水系補水主要包含補充蒸發損失量、綠地灌溉損失量。

（1）水系蒸發

由于蒸發，導致河道水損失，為了確保水位，維持水體平衡,必須考慮向河道補水。

根據大港區氣象資料（見圖2），進行蒸發情況分析，得出規劃區各月平均蒸發量（見表2）。

圖2 大港區月平均蒸發量表

表2 規劃區水體各月平均蒸發量表

表1中可以看出，整個水體年蒸發量為23.08萬m3，最大蒸發量為五月，蒸發量為3.28萬m3，最小蒸發量出現在一月，蒸發量為0.66萬m3。

（2）水系滲透損失

規劃區河道水系采用不透水處理，滲透損失為0。

（3）綠地灌溉用水

綠地生態用水考慮灌溉及壓咸用水。規劃區綠地面積為62.99 hm2，規劃區主要考慮水系周邊綠地用水，兼顧沖洗道路用水，綠地生態用水量為56.69萬 m3/a。

綜上所述，規劃區年耗水量為79.77萬m3，見表3。

表3 規劃區年耗水量

（4）補水水源分析

平常補水水源主要考慮區內部分雨水。

降雨每次小于10 mm雨水一般為地面吸收,很難形成徑流,因此,本次降雨補水僅考慮6～9月降雨量的入河量作為水系補水量,且需扣除汛期初次降雨徑流，每次降雨初期10 min形成的徑流（該部分水量水質差，由雨水泵站直接排出規劃區以外），本規劃區確定按降雨的40%計流入河道。由此確定平均年降雨補水量。

根據大港區降雨統計資料，進行加權平均得出各月平均降雨量，具體情況見表4、表5。

根據南港工業區降雨情況分析，年平均雨水入河可利用量在考慮部分綠地用水的情況下，可滿足規劃區（投資服務中心）的環境用水需求。

（5）水量調蓄計算分析

由于項目區土壤鹽堿化嚴重，河道及湖泊水體長期存放后，容易造成水體咸化污染，因此，在進行雨水利用年調節分析時，考慮水量問題的同時，水體中CL離子濃度的變化也是主要控制因素之一。規劃區水域面積共18.59 hm2，蓄水能力為50.0萬m3。綜合分析上述控制因素，確定運行方式為：六支路以北水系正常運行水位為2.5 m，六支路以南水系正常水位為2.5 m，最高水位為3.0 m，汛期最低水位約為0.0 m，6月份開始降雨補水，至8月份蓄水達到最高控制水位3.0 m。

表4 各月平均降雨量（單位：mm）

表5 雨水利用量分析

經多年平均雨水利用水量調蓄計算分析，考慮了項目區一半的綠地灌溉用水量，計算結果既滿足水系運行要求，雨水資源也得到了充分利用。表6為雨水利用運行計算分析（多年平均）。

8 水質凈化工程

水質凈化工程主要包括人工濕地處理工程、人工增氧工程及生態護坡工程等內容。

（1）人工濕地處理工程

人工濕地工程位于項目區的西部，主要處理項目區的總體循環水，以維持總體水質達到規劃目標，人工濕地形式采用波式流人工濕地。人工濕地日處理能力設計為1.2萬m3/d，人工濕地總面積為2.88 hm2。

（2）水體增氧工程

水體中溶解氧含量是維持水體自凈能力的重要參數，同時也是維持水生態系統健康的重要指標，直接關系到水生生物的生存。該工程采用太陽能曝氣增氧方式及噴泉曝氣增氧方式。

（3）生態護岸工程

生態護岸工程主要利用工程與生態綜合措施，使河岸既具有固土護坡作用，同時恢復河流因人類活動的干擾而喪失或退化的全部或部分自然功能。

表6 雨水利用運行計算分析（多年平均）

（4）水生植物調控

該工程在人工潛流濕地及水系護岸的淺水區域種植水生植物，植物種類以景觀效果好、水質凈化能力強、耐鹽堿的多年生挺水植物為主（如黃花鳶尾、再力花、黑三棱等）。

9 結語

南港工業區作為天津市發展的關鍵點，必將迎來跨越式的高速發展。南港工業區的開發建設，對區域水環境和水生態提出了更高的要求，需要水資源、水環境和水生態的有力支撐。整個系統建成后，可提高有限水資源的利用率，使得地面水環境得到改善，為創造一個良好的生活環境提供保障。