新型河道分水口在城市水治理中的應(yīng)用

陶伊洛，雷新海，張文朋，張永智

（鄭州水務(wù)建筑工程股份有限公司，河南 鄭州 450000）

1 水治理現(xiàn)狀

中國城市所面對(duì)的水問題主要有四種類別：水災(zāi)害頻發(fā)、水資源短缺、水環(huán)境污染以及水生態(tài)退化。四水問題使得城市水循環(huán)的工作面臨著巨大的壓力和挑戰(zhàn)，城市水循環(huán)因其具備的二元性和復(fù)雜性特質(zhì)，使得不管是在空間維度還是時(shí)間維度，對(duì)水的量化工作都變得十分困難。目前，受氣候變化、城市發(fā)展、經(jīng)濟(jì)社會(huì)變化等多種外界條件的影響，探索的內(nèi)容主要有水資源開發(fā)利用過程，城市水循環(huán)過程，流域二元水循環(huán)及其伴生水生態(tài)和水環(huán)境過程，以及大尺度陸地水循環(huán)過程的變化規(guī)律和發(fā)展趨勢。這些研究雖然涉及水循環(huán)變化的內(nèi)容，以及影響其變化的重要因素，但是卻沒有從整體的角度對(duì)城市水循環(huán)的相互作用和演化進(jìn)行深入的分析。所以，就目前城市水循環(huán)研究情況來說，對(duì)其演變機(jī)理和過程定量化的研究并不成熟。文章在分析城市水問題根源的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)闡述了在城市生態(tài)水循環(huán)工程中，應(yīng)用新型河道分水口的具體措施。

2 水問題的主要根源

2.1 城市洪澇

城市洪澇的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)直線上升，據(jù)分析造成城市洪澇的主要因素有以下幾種：一是氣候突變使得極端降水的頻率越來越高。氣候變化和極端降水兩者之間關(guān)聯(lián)十分密切，這在全球范圍內(nèi)都得到了印證。《中國氣候變化藍(lán)皮書（2019）》中，對(duì)中國的氣候進(jìn)行了分析，氣候變暖這一狀況在中國還會(huì)繼續(xù)存在，極端天氣事件的數(shù)量更多，力量更強(qiáng)，氣候風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)不斷上升。二是城市中存在著的熱島效應(yīng)和雨島效應(yīng)。與鄉(xiāng)村相比較，城市中的溫度和短時(shí)強(qiáng)降雨均呈現(xiàn)更高的趨勢，這便是城市中的熱島效應(yīng)和雨島效應(yīng)。在熱島和雨島的共同作用下，城市中越來越多地出現(xiàn)極端降雨事件，使之發(fā)生洪澇災(zāi)害；城市規(guī)模的不斷增加，讓區(qū)域不透水的面積也在不斷增加，這讓更多承擔(dān)雨洪調(diào)蓄作用的面積被搶占，城市內(nèi)徑流系數(shù)和徑流量不斷上升，讓自然水循環(huán)的過程在外力的作用下發(fā)生了改變。三是城市化的快速發(fā)展，讓城市可利用土地結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，在城市區(qū)域內(nèi)的徑流量激增，所以便促成洪澇風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 水資源短缺

在城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的過程中，城市的規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市人口增加，對(duì)水資源的需求量越來越大，但是在全球氣候變化的狀態(tài)下，極端干旱事件頻頻發(fā)生，因此，很多城市都有了缺水的問題。水資源的供需矛盾直接導(dǎo)致了城市自然-社會(huì)水循環(huán)更加激烈的矛盾。在供水方面進(jìn)行分析，城市中能夠被運(yùn)用的水資源與當(dāng)?shù)亟邓兄艽蟮年P(guān)系。分析中國不同地區(qū)的水資源狀況，總體呈現(xiàn)出南多北少的態(tài)勢，在氣候條件不斷變化的影響下，南北水資源不平衡的狀況將會(huì)加劇；需水方面，不管城市如何發(fā)展變化，對(duì)水資源始終是剛性需求，再加上中國目前的社會(huì)結(jié)構(gòu)和城市化發(fā)展的快速變化，使得當(dāng)前以及今后的剛性用水需求仍然是一個(gè)不斷增加的狀態(tài)，城市水資源的需求結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生變化。

2.3 城市水污染

在城市快速發(fā)展的過程中，人口數(shù)量越來越多，活動(dòng)更加頻繁，污染物的排放、廢水總量以及生活污水的排放量不斷增加。越來越多的污染物數(shù)量，干擾了自然水循環(huán)的水環(huán)境，水體自凈能力范圍不能適應(yīng)污染物的排放數(shù)量，所以造成了嚴(yán)重的水污染。中國政府意識(shí)到生態(tài)環(huán)境的重要性，對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改革和調(diào)整，所以在工業(yè)用水方面，效率不斷提升，就數(shù)據(jù)顯示，近10 年中國工業(yè)廢水的排放數(shù)量逐年遞減。雖然當(dāng)前工業(yè)廢水排放量減少，但是社會(huì)中依然會(huì)出現(xiàn)突發(fā)性的工業(yè)水污染事件，這對(duì)水環(huán)境造成的壓力和挑戰(zhàn)無疑是巨大的。除此之外，城市水污染產(chǎn)生的原因比較復(fù)雜，除了上述因素，與雨水徑流造成的面源污染、水動(dòng)力學(xué)條件不足等都有著很大的關(guān)聯(lián)，在未來城市水污染的研究中，還需要對(duì)其進(jìn)行更加深入的探索。

2.4 水生態(tài)退化

為適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展，城市建設(shè)工程越來越多，這使城市區(qū)域原有的生態(tài)系統(tǒng)被破壞，進(jìn)而引發(fā)了一系列問題，比如：水土流失、濕地退化、湖泊萎縮，河湖水體破碎，生態(tài)斑塊、廊道整體連通性減弱等，不僅如此，水生態(tài)以及生態(tài)服務(wù)系統(tǒng)遭到了強(qiáng)烈的破壞。再加上不合理開采地下水，使得地表水生系統(tǒng)受到嚴(yán)重?fù)p害。水系的循環(huán)過程代表的是水生態(tài)系統(tǒng)特征、功能和過程，水生態(tài)退化最主要的因素便是水文條件的變化。在探究水循環(huán)及其伴生的水生態(tài)過程的條件下，衍生出了生態(tài)水文學(xué)，得到了學(xué)術(shù)界的廣泛重視。城市化前提下，倘若二元水循環(huán)自身演變失衡問題不能妥善解決，水生態(tài)退化風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)愈演愈烈，水生態(tài)保護(hù)與恢復(fù)的工作也會(huì)更加艱難。

3 新型河道分水口工程在城市水治理中的應(yīng)用

城市水循環(huán)工程將成市河道下游退水收集，進(jìn)入調(diào)蓄湖泊，通過泵站抽吸調(diào)蓄湖泊水源進(jìn)入輸水管道，將水依次提升至城市河道上游，采用新型河道分水口向河道提供生態(tài)基流，再流向下游匯集進(jìn)入調(diào)蓄湖泊。

3.1 水木淵源分水口

水木淵源分水口：采用定制造型木桶流水口形式，木桶采用Ф250 mm 不銹鋼管固定上下兩層，底層12 個(gè)直徑0.80 m 長1.50 m小木桶，頂層10個(gè)直徑0.80 m長1.50 m小木桶中間加一個(gè)直徑2 m 長3.30 m 大木桶，共23個(gè)木桶向河道蓄水池噴水，形成源源不斷水流流向河道。

3.2 傘下戲水分水口

傘下戲水：采用傘形景觀噴水形式，自然的景觀噴水效果可以帶給人們身心的愉悅和視覺享受，具有非常大的觀賞價(jià)值和社會(huì)效益。傘形噴水鋼構(gòu)架裝置利用常見的幾何圖形如圓、方、弧，結(jié)合日常用品傘，通過人與自然的聯(lián)系使人回歸自然，進(jìn)行傘形的放大加工給人以極具震撼力。傘形景觀噴水鋼構(gòu)架裝置通過電動(dòng)閥控制流量，水流經(jīng)過鋼制管道輸送匯集頂部不銹鋼板水槽內(nèi)，進(jìn)一步地經(jīng)過Ф100 mm 鋼管弧邊跌落水池形成圓形瀑布水幕。

傘形景觀噴水鋼構(gòu)架裝置，實(shí)施項(xiàng)目為某市水循環(huán)分水口工程。分水口鋪設(shè)Φ350 mm 管道分水，采用傘形直徑7 m，傘高5 m，電動(dòng)蝶閥控制流量，傘下設(shè)置休息石凳。通過鋼制管道將水輸送到5 mm 厚不銹鋼板內(nèi)匯集，進(jìn)一步地經(jīng)過不銹鋼管弧邊跌落水池形成圓形瀑布水幕。厚20 mm 預(yù)埋鋼板焊接Ф20 mm錨固鋼筋澆筑于混凝土底座中，預(yù)埋鋼板上焊上部焊Ф100×5 mm 厚弧形鋼管，制作符合曲線的弧度。Ф100×5 mm厚鋼管與Ф100×5 mm 厚弧形鋼管焊接后，再焊接頂部骨架所述100×5 mm方鋼為三個(gè)矩形與米字形連接骨架體焊牢固，骨架完成后配5 mm 厚不銹鋼板下料焊接形成圓頂，下部側(cè)面周圍用2 mm 厚不銹鋼板與Ф100 mm 弧形鋼管焊接形成光滑圓弧面。圓頂周邊焊接Ф100 mm×3 mm 厚不銹鋼管，5 mm 厚不銹鋼板與Ф100 mm×3 mm 厚不銹鋼管形成頂部水槽，水流Ф 100 mm×3 mm厚不銹鋼管弧邊跌落水池形成圓形瀑布水幕。

4 結(jié)語

目前水生態(tài)、水環(huán)境景觀工程中分水形式單一、造型傳統(tǒng)老舊，缺乏一定的觀賞性和參與性，不能滿足人們的審美要求，無法滿足人們?nèi)找嬖鲩L的精神需求。實(shí)施水循環(huán)分水口工程，可增加水資源配置，構(gòu)建互聯(lián)互通、相互調(diào)節(jié)的水網(wǎng)體系，加強(qiáng)水資源優(yōu)勢，促進(jìn)水生態(tài)環(huán)境改善。城市水生態(tài)景觀建設(shè)中，分水口作為一種水環(huán)境在生態(tài)景觀中的應(yīng)用越來越多。隨著水生態(tài)、水環(huán)境景觀建設(shè)的加快，水景的創(chuàng)新方案會(huì)起到畫龍點(diǎn)睛的作用。好的水循環(huán)分水效果可以帶給人們身心的愉悅和視覺享受，具有非常大的觀賞價(jià)值和社會(huì)效益。通過人與自然的聯(lián)系使人回歸自然，進(jìn)行傘形的放大加工給人以極具震撼力，達(dá)到造型簡單大氣，視覺效果好，水景自然美。運(yùn)用新型分水口，對(duì)城市水資源短缺、水生態(tài)、水環(huán)境、水災(zāi)害嚴(yán)重的四水問題，得到有效治理。