苏州古城区水环境改善方案研究——自流活水之配水工程

陈 浩，王 飞，施巍巍

（江苏省太湖水利规划设计研究院有限公司，江苏苏州215128）

苏州古城区水环境改善方案研究
——自流活水之配水工程

陈 浩，王 飞，施巍巍

（江苏省太湖水利规划设计研究院有限公司，江苏苏州215128）

配水工程作为苏州古城区自流活水核心控导工程，采用底轴驱动翻板门活动溢流堰人工实现古城区河网水头差，营造南北相对水势，实现古城河道全面活水，达到改善古城区水环境的目的，且与环城河周边景致相融合，突出水文化建设，彰显江南水乡风韵。

配水工程；城镇；水环境

1 引言

苏州是我国历史悠久的文化名城，水是苏州的灵魂。苏州古城座落于水网之中，街道依河而建，建筑临水而造，苏州古城因水而起，因水而美，因水而灵。但近年来随着城镇化进程和人类胁近作用下［1］，水环境不断的恶化，虽然通过多种举措治理，并取得了一定成效，但古城区河网水体水质总体改善不明显，大部分水体透明度远达不到城区景观用水的要求［2］-［3］。

通过建设有效的控导工程，人工实现平原河网水头差，营造古城南北相对水势，实现古城河道全面活水、持续活水、自流活水。

为加快提升苏州古城区河道水质，充分利用优质丰富的过境水和完备的防洪、引排工程苏州古城区自流活水工程主要包括为保障入古城区调水提供优质水源的水源工程、引水后通过控导措施调控内城河与外城河分流比的配水工程和进一步改善内城河水流条件的辅助工程三大类。其中，配水工程的主要任务是营造南北相对水势，灵活调控内城河与外城河分流比，为古城片和大包围内各片水系提供适宜需水量。

2 苏州古城区河道水质及治理现状存在问题

中国的治水史与社会发展史紧密相依。苏州古城区河道在上世纪50年代水质良好，上世纪60年代起市区河道日趋污染，上世纪80年代以后，环城河出现黑臭现象。本世纪初，特别是近几年来，虽然对水环境治理力度和保护重视程度不断提升，但由于局部区域工业、人口的激增［4］，总体水质，特别是古城区河网水体水质总体改善不明显，没有出现根本性好转的趋势，河道基本丧失自净能力，水质污染严重。苏州古城区水环境存在的主要问题有以下几方面。

（1）整体水质差。河网部分水体水质指标为劣Ⅴ类，大部分水体透明度不足25cm，远达不到城区景观用水50cm的要求，局部存在明显黑臭现象。纳污能力超限，河道基本丧失自净能力［5］，水质污染严重。

（2）水体流动性差。整个古城区河网水力坡降小，河道内存在大量局部碍流高坎，倒坡降现象严重，加重了河网淤积，降低了河网水体流动性。此外，水系不通畅，严重影响河道水体循环，加速水体恶化。

（3）现有换水格局效果不佳。古城区河网现状换水是通过沿环城河分片低洼地排涝泵站来实现局部地区换水的，区域内部排涝根据地形和行政区划，分成北园、桃坞、古城北、干将、古城南和南园六个排水分片，各片区换水根据片区内部要求独立调度，缺乏统筹安排，无法形成河网整体常态有序流动，整体换水效果不佳。

（4）泵引动力驱动活水弊端多。古城区河网目前主要依靠泵站抽水措施实现水体交换、加速水体流动改善水环境。但现有泵站大多建在居民区，泵站抽水产生噪音扰民，因此，大部份泵站夜间不能运行，严重影响换水质量和换水效率；同时，现有泵站效率低，可靠性、稳定性、安全性不高，不利游船通航安全；动力驱动耗能耗电，运行成本高。现行泵引方案河网水质改善效果不明显。

（5）现行引水方案不能满足古城区内部河网环境改善的需求。古城区现状以西塘河引水为主，外塘河为辅。引水进入环城河后，虽然对改善环城河水质作用明显，但内城河没有水头差，自流进入内城河流量小，流速缓慢，无法满足古城区河网水环境改善的需求；受区域水权限制和周边区域用水要求，仅依靠西塘河无法为古城河网提供可靠保证。

3 工程建设的必要性

苏州城区地势平坦，河网水力坡降小，水体流动缓慢，且由于内城河河道规模与环城河规模相比差距较大，外引清水绝大部分绕过内城河从东西环城河南流分散，流入古城区内部河道流量偏少，不足城区自流活水流量要求的一半，河网水体流动性增加不明显，不能满足城区景观用水的感观要求，不足以达到水环境改善效果，为确保内城河一定的流速，进一步巩固截污、清淤、畅流等一系列古城区河道水质提升工程的实施效果，持续提升水环境质量，需人为营造南北水势，新建配水工程来调控内城河与外城河分流比，使入古城区水量可调可控，显著提高内部河网流速。

4 工程措施

为营造古城区南北水头差，合理控制内城河与外城河分流比，实现按需配水，并满足环城河日常通航需要，配水工程在西环城河五龙桥附近新建阊门堰，防止外引清水直接从西环城河南流；在东环城河娄门桥北新建娄门堰，防止外引清水直接从东环城河南流。

阊门堰和娄门堰均为活动溢流堰，单孔净宽均为16m。根据环城河游船类型，为保证枯水期游船正常航行，溢流堰底槛高程均为1.20m，闸孔居中布置，两侧对称布置箱式启闭机房。空箱顶部与现河道挡墙同高。两侧采用木栈桥、挡墙等多种型式与原护岸衔接，上布景观小品、绿化等，与现有景观及未来规划协调一致。

4.1 阊门堰

阊门堰布置在西环城河五龙桥北约70m处，此处水面较窄（约25.2m），不仅可以满足工程布置的需要，而且可以尽量减小因工程实施造成水面束窄（含栈桥水面宽21m）的景观效果影响，同时可以带动山塘河片区活水功能的发挥。阊门堰工程位置见图1。

阊门堰主要是用于阻止西塘河引来的清洁水直接流走，使大部分清水留在北环城河，引导清水通过北园河、临顿河、平门河南下进入古城区河网，其余部分进入东环城河。

图1 阊门堰工程位置图

闸室采用开敞式的钢筋混凝土坞式结构，顺水流方向长度为16.5m，岸墙边墩厚0.6m，闸底板顶面高程为0.0m，底板厚1.8m，闸门工作区域外的底板上设80cm高护门槛，上设高40cm橡胶板。工作闸门采用底轴驱动翻板式钢闸门，通过液压启闭机进行无级启闭控制。液压启闭系统、电控设备及冲淤系统的高压水泵等均布置在两侧的空箱内，空箱顶部与现河道挡墙同高。

4.2 娄门堰

娄门堰结合苏州古城墙复建的景观要求，布置在东环城河娄门桥北侧，此处水面因娄门桥桥台及桥柱的影响，实际通航水面较窄（约26.4m），不仅可以满足工程布置的需要，而且可以尽量减小因工程实施造成水面束窄（含栈桥水面宽24.2m）的景观效果影响，同时不影响娄门泵站、娄江枢纽排涝功能的发挥。娄门堰工程位置见图2。

图2 娄门堰工程位置图

娄门堰主要是用于阻止外塘河来的清洁水直接流走，使大部分清水留在北环城河，通过北园河、临顿河、平门河进入古城区河网，其余部分通过西环城河。

闸室采用开敞式的钢筋混凝土坞式结构，顺水流方向长度为16.5m，岸墙边墩厚0.6m，闸底板顶面高程为0.0m，底板厚2.0m，闸门工作区域外的底板上设80cm高护门槛，上设高40cm橡胶板。工作闸门采用底轴驱动翻板式钢闸门，通过液压启闭机进行无级启闭控制。液压启闭系统、电控设备及冲淤系统的高压水泵等均布置在两侧的空箱内，空箱顶部与现河道挡墙同高。

4.3 门型比选

本工程活动溢流堰主要用于营造南北相对水势，灵活调控内城河与外城河分流比，为古城片和大包围内各片水系提供适宜需水量，并且要结合城市规划，与周围景观相协调，充分考虑景观绿化和城市美化的需要。

根据《水利水电钢闸门设计规范》，并结合本工程的实际情况，可供选择的闸门型式主要有直升式平面钢闸门、弧型门、升卧式平面钢闸门［6］三种结构型式。升卧式平面钢闸门目前在苏南地区的运用已经非常普遍。它吸收了弧型门和横拉门的优点，与弧型门比较，具有闸墩短、结构简单、土建工程量小的优点；与横拉门比较，具有启闭灵活、配套土建结构简单，闸门维修方便的优点。该型式的闸门在本工程周边地区的类似工程中应用较多，积累了丰富的运行管理经验，有利于本工程今后的运行管理。但是由于本工程地处苏州古城区的环城河上，考虑到景观的整体要求［7］，水面上不宜有较大的建筑物，需考虑新的门型。

经多方调研，结合苏州古城河整体景观的要求，最后确定在本工程中采用底轴驱动式液压翻板门［8］。底轴驱动式液压翻板门是一种新型的可调控溢流闸，由土建结构、带固定底轴的钢闸门、驱动装置等组成，适用于宽度10～50m，水位差0～4m的河道。由液压系统控制底轴驱动翻板门可以直立挡水、卧倒放水，不影响游船航行安全，低水位溢流时形成人工瀑布，具有一定的景观效果。同时为防止闸门下游侧长期运行后的泥沙淤积，阻碍闸门的正常启闭运行，在闸门下游侧设有冲於系统，冲於系统可根据水闸的运行需要在水闸开启或关闭前运行一段时间。

5 工程环境影响及经济评价

苏州古城区自流活水工程是一项结合截污、清淤、保洁等水环境整治一系列措施，实现古城区全面活水、持续活水和自流活水的重要工程。配水工程作为苏州古城区“自流活水”工程的关键工程之一，实施后，实现古城区河网“自流活水”，增大河网流量与流速，改善河网流动性。经配水工程的合理调度后，内城河进水分流比可由现状的1/10提高至1/4～3/4，河道流速由现状的几乎为零提高到10～60cm/s不等。古城区河网水体流动加快，不仅可改善流速等一些感观指标，对河道水质理化指标改善作用也较明显，使古城区水质、水景观明显改善，呈现“水清水好水美，河净岸洁景秀”。同时，经中心城区大包围枢纽的合理调度，可带动整个城区的水体流动，达到水环境改善目标。

苏州古城区河道自流活水工程建成后，河道水动力条件改善，水环境容量的增加使得水体承受污染负荷的能力提高，从而减轻对污水处理削减率的压力，降低污水处理费用。此外，工程建成后，外围输水线路大部分时间可利用自然水势引水入城，内城河经配水工程合理调度，实现自流活水，相应每年可减少现状利用泵站抽排来改善水动力条件的运行费用。

6 结论

通过实现古城河网自流活水，促进河网水体有序流动，并在活水自流的基础上，实现活水保水质、活水减淤积、活水助保洁的作用，达到持续改善古城区河网水环境水质的目的，发挥惠及周边综合效用，恢复古城水清水好水美，河净岸洁秀美景色和江南水城独特魅力。配水工程全面实施后，再结合自流活水的其它工程，可实现营造古城区南北适宜水头差达20cm左右，日均入古城区水量不少于60万m2。

工程建成后，古城区内部均为自流活水，规划引水方案泵站引水工程均在古城区外围，远离居民区。其社会、环境效益主要有以下几方面。

（1）实现古城区河网全面活水、持续活水、自流活水，消除泵引换水噪音扰民现象，改善周边居民居住环境。

（2）河网水体水质改善明显，水体感观效果明显改善，沿河再现水清景美江南水乡秀丽风光，苏州水城文化和品味进一步提升。

（3）自流活水方案配水工程，与环城河周边景致与人居环境相融合，突出水文化建设，注重开发水域空间的景观与休闲娱乐功能，彰显江南水乡风韵，促进当地旅游业发展。

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TV66

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：1672-2469（2015）07-0086-04

10.3969/j.issn.1672-2469.2015.07.029

陈 浩（1982年—），男，工程师。