江%苏%水%利
%&ANGS+WATERRES0+RCES 水生态与环境% 3V]花式冰咖啡
202# 年 5 月
Ma#. 202#%
水环境综合治理方案
谢 % 忱 ! 柳 % 杨 ! 丁 % 瑞 ! 刘珈荧 ! 范子武
!南京水利科学研究院$ 江苏 南京%2#0029"
隐窝窝论坛摘要!提出以(自流活水)为核心的水环境综合治理方案!经过数学模型计算及现场验证发现!通
过控导工程激活城区水系!同时配合区域低洼地改造$河道整治$信息化建设等综合措施!城区大 部分河道能够实现流动，流速达到0. #m/s 及以上，河网水环境明显改善"
关键词!水动力' 水环境'综合治理方案' 吴江
中图分类号:TV 85 文献标识码：B 文章编号：#007-7839 (202# )02-0026-05
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吴江松陵城区河网交织'水系复杂$是典型的
平原河网区% 近年来$随着城市化的快速发展$城
市水网密度下降'城区河道水体富营养化'河道生
态系统退化等问题突出% 为了改善水环境质量$吴
江区 20#3 年开始实施了为期 3 年的综合整治和水 系连通试点项目$20#4 年 3 月$实施了牛腰泾清水
工程$通过内苏州河和牛腰泾河向松陵城区内引
水$20#5 年以.清淤'活水'保洁'生态/为主题$开展
了畅流活水工程$以畅流为重点$通过水系沟通'河 道疏浚'岸坡整治'拆坝建桥等多种措施治理水环
境% 经过多年的治理$吴江区河网水环境有所改 善$但在自流活水工程实施前$部分河道水质仍不
佳$甚至黑臭$城区水环境问题仍十分严峻%
目前$国内外主要通过物理'化学和生物等方 法$控制水体外源性和内源性污染物的排入量$人 工强化水体自身的净化能力$以降低水体中污染物 的浓度$提高水体溶解氧浓度$提升河道水质）#%5*$
具体措施包括控源截污'底泥疏浚'引清调度'生态
修复等$此外$还包括水系改造和水系连通性治理 等工程措施）6%7*% 对于吴江松陵城区而言$区域内
河网纵横'水系密布$具有一定的水资源调蓄能力$
且紧靠东太湖和京杭大运河$水质优良$水量充沛$ 为此$本文综合考虑吴江区水系及周边水系和水利
工程分布等区域特点$提出以.自流活水/为核心的
收稿日期：2020-##-23
基金项目：江苏省水利科技重大技术攻关项目（20#6005,20#6009,20#700#ZB ）
作者简介：谢忱（#987—），女，高级工程师，博士，主要从事水环境治理、河湖健康评价等研究工作％ E-m"：c ；e@nhri. cn
第5期谢忱$等&以.自流活水/为核心的吴江松陵城区水环境综合治理方案27
水环境综合治理方案$通过综合治理$人工重构水位差$全面激活城区水系$提高水体流动性$同时配合区域低洼地改造'河道整治'信息化建设等综合措施$提升河网水体品质）*%&*$促进吴江松陵城区及 苏州市生态文明建设%本文的研究成果可为其他
平原城市的水环境提升提供技术借鉴和工程实践经验%
9：研究区域概况
吴江松陵城区西至内苏州河$南至安惠港$东至京杭运河$北至柳胥港$位于吴江区最北部$总面积#9.7km2，处于长三角城市圈核心地带，东望上海市$北近苏锡常$南眺浙江省%区域内河网纵横$京杭大运河穿境而过，京杭运河以西沿太湖一线，属滨湖圩田平原型地貌，以东湖荡密布，属湖荡平原类型%吴江松陵城区主要河道有'2条，水面率偏低，水闸##座'泵站7座'闸泵#0座%区域内京杭大运河常水位'$~3.2m!吴淞高程，下同），东太湖水位'$~3-4m，城内水位控制3.0m左右，不超过'$#5m，油车河'木中小区低洼易涝区圩内水位不超过2-6m，其他低洼易涝区圩内水位不超过'$#5m%
为改善水环境，松陵城区实施了一系列的工程措施，但依然存在以下几方面问题&城区水系复杂，
水头差小，仅靠自然水势，水流引入后迅速从主干河道流走，难以分配进入内部中小河道（城区河道较弯曲束窄，连通性差，水流阻力大，主要靠闸泵抽排（存在多处低洼易涝小区，水位调控困难（河网内部缺乏控导工程，无法人为自由调控水流流量'流态（部分闸泵设施亟需翻新改造（部分河道两岸截污不彻底（区内闸泵众多，水网复杂，仅靠人工调度难以实现水资源高效利用等%
2：自流活水方案研究
2;9：引水水源比选
吴江松陵城区东临太湖'西接京杭大运河，通过对比太湖和京杭大运河水体水质'水量'工程设施等确定引水水源%
选择松陵大桥!太湖"和云里桥!大运河"两个典型断面的水质监测数据进行分析，如图#所示%图#可以看出，太湖的水质明显优于大运河%太湖流域面积约36000km2，湖面面积约2338km2，正常库容容量约为45亿m3，从水量来看，太湖有着巨大的稀释和自净能力，并且，太湖常水位3$2~3$4m，京杭大运河水位为3.0~3.2m，太湖水位常年高于京杭大运河水位，另外，京杭大运河宽90~#00
m，有通航要求，引水构筑物建设可能对通航不利%综合分析太湖和京杭大运河的水体水质'水量和工
程设施等因素，吴江松陵城区的引水水源确定为太湖%
2;2：引排路径分析
吴江松陵城区靠近太湖侧已建成牛腰泾河提升泵站，其中牛腰泾泵站共4台机组，内苏州河泵站共6台机组，牛腰泾河和内苏州河引水流量分别为#5m3/s和#0m3/s，且都配有#2m宽闸门，因此，可选择内苏州河和牛腰泾河作为城区的两条清水通道%太湖优质水源经三船路河闸引入后，自南向北进入内苏州河，随后分配进入其他中小河道，或经牛腰泾闸和牛腰泾提升泵站引水进入牛腰泾河和内苏州河，其中，牛腰泾河清水主要供给松陵城区北部和东部，如西塘河'七里港'中山河等，内苏州河清水供给西部河流，如翁家塘港'小庙港'知青河等%
2;=：生态补水频次分析
依据河道实测断面，通过数学模型计算河道槽蓄量，获得松陵城区河网总水量，结合松陵城区引水工程总能力，并参考周边城市生态补水频次，制定松陵城区合理生态补水频次，确保水资源高效利用%在常水位3.0m时，河网总槽蓄量约#97万m3，水位每增加#0c叫槽蓄量增加约9万m3，如表#所示％依据现有引水工程，牛腰泾提升泵站最大能力25m3sQ，24h引水量约为
2#6万m3，即#U能蓄满河槽％参考周边城市生态补水频次，约2~3U水体能够全部置换一次%
表#河槽水位水量关系
水位sm水量/万m
3
3.0#97
3.#206
3.22#5
3.3224
3.4234
3.5243
3.6252
3V a江苏水利202#年5月
太湖瓜泾口和大运河云里桥水质指标质量浓度对比
图#
<;>自流活水方案制定
!#"水位重构与控导关键节点寻优
松陵城区河道是独特的“X”型河道，吴家港河与新桥河交叉处是关键节点$将太湖好水按需分配
到每一条河流，并维持河道有序流动是活水难点，而在原工程条件下，城区内部能够用于调控水位的工程仅有梅石闸和西门闸，且东北部缺乏调控工程，无法实现人为分配水量%因此，通过新建3处控导工程，即西塘河溢流堰'水厂河闸'知青闸，增强内部调控能力，形成高水片和低水片，其中，高水片为溢流堰'西门闸'知青闸以西'溢流堰以北的区域，城区其他区域为低水片区%
!2"自流活水实现
自流活水方案的原则是充分利用现有闸门，通过科学调度和联合调控尽可能自流%在原工程条件下，由于存在几处低洼地尚未改造，水位难以抬升，但在低洼区整治后，可调控梅石闸'西门闸'水厂河闸'知青闸'溢流堰，配合大运河'安惠港沿线闸门$内苏州河、牛腰泾河有条件抬高至3.5m高水位，低水
平区则通过调节运河沿线和安惠港沿线闸门，控制水位约2.m$在高低水片形成后，经过区域内闸门精细调控$精确控制每条河道的分流比$让每一条河道都按照理想状态流动起来，实现全局调控%
=水环境综合治理方案
如前文所述，吴江松陵城区存在多处低洼易涝区域，水系复杂、工程众多水位调控困难、区内闸泵众多，因此，在自流活水方案实施的同时，需结合河道整治、低洼地改造、智慧管理等工程与非工程措施，既要确保河道满足城市防洪排涝标准，保障居民安全，也要能够提高水体流动性，促进河道水质稳定提升%
综合吴江松陵城区水系、工程、地势等特点，为全面改善吴江松陵城区河网水环境，本方案在城区内建设或改造的工程共包括5类，分别为控导工程、低洼地改造工程、河道整治工程、闸泵站改造工程以及信息化建设工程
%
第5期谢忱$等&以.自流活水/为核心的吴江松陵城区水环境综合治理方案3Vc
!1"控导工程%为前文所述活动溢流堰!西塘河溢流堰"'水闸!水厂河闸'知青河东闸"3座控导工程$用于增强内部河网的调控能力$能够人为自由控制水位'流向'流量$也是自流活水的核心工程%
!2"低洼地改造工程%低洼易涝区的整治是达到最佳自流活水效果的必要前提%目前$吴江松岭城区存在多处低洼地$雨水管道管底高程低$暴雨时排水不畅$甚至会发生雨水倒灌%另外$由于低洼地均是建成区$自流活水要抬高部分河道水位，低洼易涝区控制水位较低!2.6〜3•1m"$抬高地块竖向不具备条件$不能满足自流活水的整体要求%为保障居民的生命财产安全$维持日常生活秩序$低洼易涝区的整治至关重要%为此$本文针对城区内木中小区'油车小区的低洼地区$提出采用.小包围/治理工程$其中$木中小区排水进入九龙河$利用闸站控制九龙河水位$可解决小区排水不畅问题(油车小区向油车河排水$利用油车河上现有闸站可降低油车河水位$防止油车小区北部的内涝积水$而油车小区南部低洼地采用调整后的.小包围/治理措施$重新布置油车小区南的雨水管网$沿西塘河雨水出口封堵$使水流全部进入油车河$调整排水分区后采用.小包围/工程治理%另外$对于振泰小区'西塘小区两个低洼小区$依据海绵城市建设指南$在小区附近选择合适的地点建设独立的雨水花园$将雨水存于雨水花园$既可以抬高河道水位$满足自流活水的要求$也不致小区内涝%
!
3"河道整治工程% 包括九龙河中段暗渠改箱涵及明渠'西段污水拆除和岸坡整治$油车河实施污水管改造$文化宫小内河和江新河断头浜整治$小庙港'翁家塘港两条河道疏浚$梅石河束水断面拓宽$高新河北段与新开河交接处打通等$这些河道整治工程均有利于城区活水方案的实施%
!4"闸站改造工程%为增强区域内的闸泵站调控能力$实施油车河闸'江新河上江新闸和江新泵站改造工程%
!5"信息化建设工程%建设城区防洪与活水联控联调信息化系统平台$用于保障河网防洪和活水的精准程度与自动化程度$能够自动监测和调控河道水位$依据不同水位'工况执行不同的调度方案$为城区水环境精准调控提供技术支撑%>：方案实施效果分析
>・9：数值模拟文苑网
!1"工况设计
针对前文所述的控导工程'低洼地改造工程'
河道整治工程及闸站改造工程建设完成后的情景进行模拟和计算%根据太湖'内河及大运河可能发
生的水位情况进行组合$共设计3种活水工况$即自引自排!工况1"'自引泵排!工况2"和泵引自排!工况3"$
其水位关系如图2所示%当太湖水位高于内河水位还高于大运河水位时$城区内部河道闸门开启'大部分泵站关闭$经过控导工程及闸门工程调控$可实现太湖优质水源自流进入城区内河再排入大运河$即工况1自引自排工况(当太湖水位高于内河水位并低于大运河水位时$需要开启沿运河侧大江河闸'北城河闸'东城河以及三江桥闸四座泵站排水入大运河$即工况2自引泵排工况(当太湖水位低于内河水位但高于大运河水位时$则需开启牛腰泾提升泵站分别引水入牛腰泾及内苏州河$促进城区活水自流$即工况3泵引自排工况%
8
8
3.5
、-
(c)工况3：泵引自排
东太湖
(b)工况2：自引泵排
(a)工况1：自引自排
大运河
内河
3.5成人电子杂志下载
高于内河
东太湖内河
低于内河后\氓
低于内河东太湖
内河
高于内河
低于内河
大运河
大运河高于内河
图23种活水工况对应水位示意图(单位：m)
!2"模拟结果分析
利用构建的吴江市松陵城区水动力数学模型$
3X h江苏水利202#年5月
计算3种工况条件下各河道的流量、流速，部分河
道流量如表2所示%可以看出，经过精细调控，太
湖优质水源不再从仅从骨干河道流走，而是进入城
区内部中小河道，流量分配更加合理，大部分河道
流速达到0•#m/s以上。
表2不同工况下城区河道流量统计结果单位!m3s
河道名称工况#工况2工况3内苏州河7$34$2#0$0牛腰泾25$5##$3#5$0大江河*$6#$5#$5东城河2$96$0#0$5花园河4$#2$*6$0新开河5$33$27$0宾馆河大江河
>;2：现场验证
20#9年底西塘河溢流堰等控导工程、低洼地改造工程、闸站改造工程、信息化工程建设完成，城区水环境综合治理方案开始常态化运行，通过控导工程、信息化工程精确调控河道分流比，内部中小河道均流动起来，实现了城区全局调控和活水自流，吴江松陵城区水环境综合治理部分工程，如图3所示％
在城区水环境综合治理工程建设完成并投入运行后$根据信息化系统导出的瓜泾港'吴家港及行船路3个典型断面自2020年##*月水质监测成
果显示!图4"$(?%及COD mb质量浓度均稳定在&类及以下水平$与以往相比$城区内水环境改善明显
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长春中医药大学学报>
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图4吴江松陵城区典型断面水质变化
：结：语
(a)西塘河溢流堰工程
(b)江新河北段断头浜治理工程图3吴江松陵城区水环境治理工程
吴江松陵城区为典型平原河网城市$水系呈独特的“X”型河道，地理位置西临太湖、东接运河，具有一定的代表性和独特性%利用优质丰富的太湖水作为引水水源，综合现有堤坝、闸、泵等水利工程科学
调度，结合清淤拓浚、水系沟通、低洼地整治、控导工程、智慧管理等工程与非工程措施，形成了城区自流活水的河网格局，大部分河道平均流速达到0$m/e，同时最大程度减少泵站使用，避免了泵站抽排带来的底泥翻起、水体感官变差、河道生态落被干扰等问题%松陵城区水环境综合治理工
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