城市建设中的水系规划

城市建设中的水系规划

1城市水系规划与发展现状人与水之间的关系是紧密的。人们生活的城市首先依靠水系进行了发展。水系在城市最初发展时期的功能是交通作用,但随着社会的发展人们注意到,城市水系还具有着环境功能、旅游功能、水利功能等多方面的作用,水系在城市发展中的地位也越来越重要。水系作为城市自然环境的重要因素,是城市建设的骨架网络,影响着城市的性质、用地布局以及发展方向,另外在影响城市特色方面有时要比城市中的建筑更为重要。随着我国城市建设的发展,城市水系规划被许多城市的建设和改造的实践证明是城市建设规划的重要组成内容。许多城市在规划建设过程中十分重视水系的规划和治理,苏州市在城市发展建设中,保持了三纵三横加一环的水系及小桥流水的水城特色。成都市府南河集防洪、环保、绿化、安居、道路、文化于一体进行综合整治。北京市以建设水清、流畅、岸绿和部分河段实现通航的现代化城市水系为目标,对城市水系进行规划和综合整治,使城市水环境明显改善。水系规划涉及了城市、水利、环境等多方面内容。在水系规划中应着重研究城市生态的水环境容量、湖泊蓄水条件和布局、水体连接与流动、以及水系的连接建筑物与观赏设施等问题。本文以桂林市中心城水系规划为重点论述了水系规划在城市建设中的作用和地位。2中心城内水资源及现状桂林市中心城系指以叠彩区、秀峰区、七星区、象山区4个城区为主的桂林市区部分面积,面积约350km2。中心城环城水系包括中心城的内湖水系,即杉湖、榕湖、桂湖、铁佛塘、漓江的叠彩山—象山段、桃花江的桃花江大桥—象山段,涉及面积约3.1km2。桂林市的漓江及桃花江横穿市区,是该市两大河流,是桂林市赖以生存和发展的重要水资源。漓江发源于兴安县越城岭老山,向南流与升坪河汇合,称六洞河,至司门前与柏江、川江汇合称大榕江,至榕江镇老街与历史名渠灵渠汇合,继续南流与小榕江汇合,入灵川县境称漓江。漓江由灵川秦家入境穿过桂林市城区,城区右岸有桃花江汇入,桃花江入口以上漓江流域面积2462km2。桃花江发源于临桂县与灵川县交界处的中央岭,经临桂县、灵川县进入市郊,穿过城区,至萝卜洲尾汇入漓江,并有古时人工开凿形成的虹桥坝至象山北的另一入漓江水道,枯水经此水道入漓,而原天然水道仅是泄洪水道。桃花江集雨面积298km2,干流长65km,流经桂林市19.1km。桂林市中心城区从北向南依次分布铁佛塘、桂湖、杉湖及榕湖,其中杉湖下游通漓江,榕湖与桃花江相通。尤其是杉湖、榕湖位于桂林市中心城核心地段,为中心城的主景区。几处湖塘均为历史上自然形成的,多为雨水以及城市弃水的承泄区,常年为死水区,再加上部分生活污水和工业废水未经处理直接入湖,导致水质污染加剧,富营养化严重,湖中沉积物逐年增加抬高了湖底高程,部分水体出现污泥膨胀,严重影响了桂林中心城的水环境。3城市水系旅游发展目标桂林是中国著名的风景旅游城市和历史文化名城,素有“桂林山水甲天下”之美誉,具有“景中有城、城中有景、城景交融、相映成趣”的鲜明特点。鉴于漓江及桃花江横穿桂林市区,是桂林市两大重要河流,其漓江山水风光成为中外游客观光游览的黄金水道。市中心区所涉及的铁佛塘、桂湖、杉湖及榕湖为桂林市中心城的主要湖塘,尤其是杉湖、榕湖位于桂林市中心城核心地段,为中心城的主景区,周围有丰富的人文景观,为使桂林中心城区的水系发挥其更好的作用,水系规划的主要目标:就是结合现状实际情况实现江、湖水系连通,引水入湖改善桂林中心城的水环境;实现江、湖水系连通,实现中心城水系旅游通航;利用江、湖水系的连通条件,提高城区防洪标准,并提供城市水体旅游景观;形成以“两江四湖”为构架的水系网络,实现城水相依、水系相连、人水和谐的最终目标。4规划城市水系的原则4.1引动入湖,连接内外实现江湖水系连通,兴建引水入湖工程,将漓江水引入市中心城内的木龙湖、桂湖、榕湖及杉湖。通过引水入湖工程,将漓江达到《地面水环境质量标准》Ⅱ类水质标准的水引入四湖,然后通过四湖连通工程以及通航工程将内湖与漓江和桃花江连通,可使四湖的水排入漓江及桃花江达到水体循环之目的,改善桂林中心城的水环境,达到人水和谐,提高桂林市作为国际旅游城市的整体形象。4.2风污不断消失早在唐宋时期,桂林水路游览兴盛,随着历史的变迁,城区的发展,古水系中的榕湖、杉湖及桂湖形成内湖,风采依旧,而叠彩山北古水道被不断填埋,逐渐消失。为此,本次城市水系规划确定将现有的铁佛塘恢复为木龙古水道,与现有的榕湖、杉湖及桂湖连通,并通过相关的通航建筑实现漓江与市中心区域的湖塘水域的连通,达到内湖与漓江、桃花江的旅游通航,将再现历史水系的风采,为形成全新的景观环境与旅游景点创造良好条件。4.3绿化总体规划通过中心城区四湖水系与江水的连通,使排泄区的汇水面积及排泄条件大大改善,建设内湖的排涝泵站,使中心城区的防洪排涝标准达到桂林市防洪总体规划要求。结合湖区整治、通航建筑以及排涝泵站的园林美化设计,使之更加适应旅游美化观光的要求。5规划中心城市水系规划5.1引水入湖渠系引水入湖工程是基于中心城内四湖地势较高,无法直接与漓江进行水体交换,需要自漓江的上游将水引入中心城内的4个湖泊,使其水质得到改善,达到旅游用水Ⅲ类水质标准的要求。引水入湖渠系的引水口位于桂林市城北上南洲头的漓江,通过7331.6m的引水渠道将漓江水引入内湖。渠系包括1544m的自然河段、3941.6m暗涵,下接已建的暗涵段长613m和隧洞段长1233m。引水渠进口底高程149.36m,进入中心城水系的底高程为147.825m,地形高程满足引水要求,可以实现引漓江水改善中心城湖区水源的目的。引水入湖工程主要建筑物包括拦污栅、赵家桥防洪闸、沉沙池、进口控制闸、箱涵、拱涵以及隧洞等,全部实现封闭式供水,以保证引水水质。(1)设计保证率分析漓江的汛期是每年3～8月,枯水期为每年9月至次年2月,枯水期水位最低。自青狮潭水库向漓江枯水期补水30m3/s的一期补水工程已经实施,其设计保证率为92%,因此,考虑到引漓江水入湖工程的重要性,规划确定引水如湖工程的设计保证率应大于90%。对应于漓江流量30m3/s时引水口设计水位为150.10m。(2)设计进出水水量及水质引水入湖工程的引水流量,应当考虑满足桂林市中心城四湖水体交换要求,引水渠道渗漏损失,江、湖连接通航建筑物的耗水量等。中心城内四湖的总容积为78.24万m3,根据当地的气象、环境情况分析,规划对四湖的水体10d循环一次,并考虑湖区的蒸发渗漏损失,引水入湖流量需要1.1m3/s。对引水工程采用混凝土结构防渗,并对原有的暗涵、隧洞段做防渗处理,渠道水利用系数为0.90,引水工程的水量损失控制在10%以内。根据上述分析,引水工程的设计流量确定为1.50m3/s,除去沿途损失,入湖流量为1.35m3/s,大于内湖水环境及通航需水流量的要求。“两江四湖”的江、湖通航建筑物杉湖出口船闸及榕湖出口船闸的耗水量,均为0.62m3/s,木龙湖与漓江连通的建筑物升船机基本不耗水,通航建筑物的耗水量为1.24m3/s。当引水入湖的流量为1.35m3/s时,也满足了通航建筑物的耗水量要求。5.2四湖建设计划(1)湖正常高水位比选桂湖、榕湖、杉湖三湖为唐宋时代的护城河,历史悠久。本次规划仍维持三湖的原有湖形,仅对其联接点进行改造和清淤,增加三湖的蓄水容积,对恢复建设的木龙湖(铁佛堂)重新进行规划设计。根据桂湖、榕湖、杉湖、木龙湖与周边地形的相互关系以及四湖蓄水后不造成浸没等环境问题,对四湖的正常高水位进行了比选分析,规划考虑在满足引水、通航、水体交换、防涝及对湖区周围不产生影响的情况下,四湖正常高水位149.15m。按照木龙湖设计以及清淤后三湖实测地形图核算,绘出四湖水位～容积曲线,当正常高水位为149.15m时四湖总规模为78.24万m3,见表1。(2)湖换水工程要保证四湖的水质达到旅游用水Ⅲ类水质标准的要求,关键是要使四湖的水体经常更换。根据对当地的气象、环境情况分析,规划考虑四湖在10d内换一次水。结合四湖的地形条件以及与漓江、桃花江的相互关系设置换水工程,保证使湖区的水质能够得到充分的交换,改善湖区水质达到要求。按满足四湖环境要求的最小流量1.1m3/s规划四湖的换水工程,在木龙湖北岸死水区设排水流量0.17m3/s的换水工程排水至漓江;在榕湖设排水流量0.11m3/s的换水工程排入桃花江;在杉湖东北角死水区内设排水流量0.73m3/s换水工程,将水排入漓江。在正常运行情况下,湖区的换水主要以通航建筑物的耗水来实现,如果遇特殊情况则运行排水工程换水,以使湖区的水体能够始终处于一个动态的运动状态,保证湖区的水质。(3)驳岸的铺设与高高程分人工驳岸四湖的桂湖、榕湖、杉湖是早期已经形成,其岸坡多数是砌石岸坡,本次为适应湖区景观的要求,对桂湖、榕湖、杉湖的边坡进行局部改造,水下部分多采用直立的浆砌石砌筑,接近水面60cm至水面以上部分采用叠石的形式砌筑,形成自然的叠石岸坡,营造景观的自然状态。对于木龙湖,湖岸边坡范围内土层主要为杂填土、素填土及红粘土。规划岸边高程分两阶,即149.35m及148.8m。高程148.8m以下为挡墙护脚并作为园林生态护岸的基础,上部为岸石、仿松桩等景观岸坡,149.35m以上为1∶2.25填土边坡并种植草坪。四湖重新整治之后,将原来排入湖区的生活污水及雨水全部改造,排入城市污水系统,实现了湖水的彻底根治。5.3共设线路组合通航规划是考虑将木龙湖、桂湖、榕湖、杉湖与漓江及桃花江连通,通过通航建筑物在中心城形成“经桃花江、榕湖、桂湖、木龙湖、漓江、杉湖到榕湖”的单线路或环型线路的组合。实现“两江四湖”的水系连通及通航,将再现“一水环城流”的历史风貌。通航建筑物的规划应与周围建筑、园林景观、地形条件相互协调,同时满足功能要求,按照此原则规划木龙湖出漓江口设叠彩山垂直升船机,榕湖出桃花江口设船闸,杉湖出漓江口也设船闸。(1)最高通航水位内湖设计通航水位为四湖正常高水位,下游设计最高通航水位考虑了桃花江或漓江桥梁净高,设计最低通航水位为P=92%外江水位(青狮潭水库补足30m3/s的外江水位),见表2。(2)升船机和杉湖船室叠彩山升船机枢纽上游连接木龙湖区,下游连接漓江,升船机采用卷扬提升、承船厢下水的部分平衡式升船机,在上游设置对接闸首的型式。由主提升建筑物和上、下游引航道组成。升船机主提升建筑物长33m,由主提升段和中控室段两部分组成。升船机主提升段长25m,左右两侧为提升机室,中间为船厢池,宽11.0m,池底高程142.6m。升船机最高提升3.54m,最小提升1.45m。杉湖船闸位于桂林市区杉湖东岸与象山公园三星岛处的杉湖与漓江之间。采用一级单线船闸。船闸主体建筑物包括上下闸首及闸室段,总长度为51.8m,宽度为9.0m。闸室按每次过闸游船4只,前后各2只进行设计。闸室的有效长度确定为35m,有效宽度为9.0m。输水系统均采用双廊道分散输水系统,船闸设计最大水头5.35m。榕湖船闸位于桃花江左岸春天湖原泄洪闸处,采用双线省水船闸,船闸级数为一级,排涝泵站在其左侧。船闸总长度为36m,宽度为35.6m。闸室为双孔,每次过闸游船4只。单孔闸室有效长度按1只大型豪华游船考虑;闸室有效宽度按2只豪华大型游船并排考虑。闸室的有效长度为18m,有效宽度为9.0m。输水系统采用双廊道分散输水系统,船闸最大设计水头4.55m。5.4灾灾灾灾时期分析桂林市区大部分处在漓江一级阶地,地面高程143～160m,是洪涝灾害发生比较频繁的城市,近40年来灾情严重的年份有1949年、1952年、1974年、1992年、1994年及1998年等年份,平均每7年即有一次严重洪涝灾情。目前,市区中心湖塘即木龙湖、桂湖、榕湖及杉湖可容纳市区2.68km2集雨面积和城市污水,其余直接排入江河。本次排涝规划任务为:依据桂林市防洪总体规划,重点规划内湖排涝问题。(1)泄、排洪工程措施排涝标准按照按自排50年一遇最大24h降雨进行设计;泵站抽排按20年一遇内外江雨洪同期最大24h降雨设计。自排设施采用在木龙湖、榕湖、杉湖设置的水体交换排水设施进行泄洪,泵站抽排规划在榕湖船闸附近布置一座抽排泵站,抽水站出口设计洪水位采用桃花江20年一遇洪水位151.00m。本次规划在汛期中心城湖区水位除按正常高水位149.15m运行外,为保证多容纳雨水还考虑了必要时汛期降低0.25m运行的方案。泄、排涝工程包括泄洪管及排涝泵站,其规模依四湖调节能力经调洪演算确定,见表3。市区整体规划设计滞涝水位,不得超过正常高水位0.5m。(2)水泵、自排设施四湖由北向南延伸约4km,地形逐渐降低,而湖水位又统一采用正常高水位149.15m,使内涝对榕、杉湖威胁较大,本次规划将排涝泵站设在榕湖出口,并与船闸结合布置,排除2.91km2四湖集雨面积的涝水。为满足与城市景观相协调的要求,布置地下式泵站。水泵机组选择大流量低扬程水泵,以保证泵站高效安全运行。泵型为潜水轴流泵,单泵设计流量3m3/s,设计扬程2.0m。排涝泵站设工作机组4台,备用机组1台,总装机容量150kW。5台主泵采用单列平面布置,机组间距为3.4m,排涝泵站排水流量12m3/s。自排设施采用在木龙湖、榕湖、杉湖设置三处排水设施进行泄洪,排水