湖水生態(tài)修復(fù)工程項(xiàng)目可行性研究報(bào)告

湖水生態(tài)修復(fù)工程項(xiàng)目可行性研究報(bào)告工程任務(wù)與規(guī)模6.1工程任務(wù)本工程的任務(wù)是采用污染控制、水網(wǎng)連通、生態(tài)修復(fù)的手段，同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)評(píng)估研究，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的管理調(diào)度運(yùn)行，使**湖水體水質(zhì)達(dá)到III類(lèi)水功能區(qū)劃目標(biāo)，生態(tài)得以恢復(fù)并良性發(fā)展。“三大工程”和“一個(gè)平臺(tái)”內(nèi)容如下：污染控制工程：包括集中點(diǎn)源控制和城市面源控制等。集中點(diǎn)源控制任務(wù)是在有關(guān)控污規(guī)劃的基礎(chǔ)上，按照“全收集、全處理”的要求，進(jìn)一步完善污水處理廠配套收集系統(tǒng)。面源控制主要是雨水工程建設(shè)，最大限度減少城市面源污染進(jìn)入**湖，有效保護(hù)城中湖的水體環(huán)境。水系連通工程：構(gòu)建江河湖連通的水網(wǎng)，通過(guò)生態(tài)型水網(wǎng)的構(gòu)建，形成多樣的水形態(tài)和水生境，恢復(fù)水生生境的完整性，為湖泊、港渠的自我修復(fù)創(chuàng)造條件。生態(tài)保護(hù)工程：主要是選擇條件適宜的水域，對(duì)不同污染程度的區(qū)域采用清淤疏浚、水生植被重建、魚(yú)類(lèi)和底棲動(dòng)物群落重建等生態(tài)修復(fù)技術(shù)，促進(jìn)水體修復(fù)，實(shí)現(xiàn)湖泊生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)。監(jiān)測(cè)評(píng)估研究平臺(tái)：為確保**湖生態(tài)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，建立**湖水環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)和評(píng)估平臺(tái)；以“控源－水系連通－修復(fù)－長(zhǎng)效管理”為研究體系，依托于**湖水生態(tài)修復(fù)工程，開(kāi)展相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的研究，建立水污染控制與水環(huán)境綜合治理技術(shù)研究平臺(tái)。6.2水系連通方案6.2.1總體方案1、內(nèi)河與外江水系連通及引提水工程根據(jù)前文對(duì)長(zhǎng)河流域水資源配置的研究分析，為了同時(shí)解決長(zhǎng)河流域灌溉用水保證率不滿足要求及長(zhǎng)河水環(huán)境問(wèn)題，需要在長(zhǎng)河上游馮家墩處新建規(guī)模為5m3/s的馮家墩泵站，擴(kuò)建唐家渡泵站規(guī)模至2.5m3/s，提水至白潭湖區(qū)。為同時(shí)解決長(zhǎng)河和**湖水生態(tài)惡化問(wèn)題，本項(xiàng)目擬從唐家渡泵站引水至長(zhǎng)河，再?gòu)拈L(zhǎng)河引水至**湖。主要工程包括擴(kuò)建唐家渡泵站、疏通唐家渡與長(zhǎng)河連通渠系，從長(zhǎng)江引提水入長(zhǎng)河；在三臺(tái)河下游（樁號(hào)K9+450處）建一座橡膠壩擋水工程；從長(zhǎng)河引水至2、長(zhǎng)河流域內(nèi)河道與**湖水系連通工程鑒于目前黃州城區(qū)內(nèi)湖泊污染嚴(yán)重的現(xiàn)實(shí)，在實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)河與外江水體聯(lián)通的條件下，引提外江水充蓄湖泊，對(duì)湖泊水體進(jìn)行置換達(dá)到改善湖泊水環(huán)境的目的。河湖連通方案：于三臺(tái)河右岸建設(shè)涵管（暗管）至**湖西湖，連通長(zhǎng)河和**湖，管長(zhǎng)2.0km，由西湖入東湖，最后置換的東湖水體經(jīng)過(guò)磨盤(pán)咀節(jié)制閘入長(zhǎng)河。該方案的實(shí)施，可實(shí)現(xiàn)**湖與長(zhǎng)河及外江的水體連通，促進(jìn)了黃州主城區(qū)湖泊水生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)和改善。引水線路為：長(zhǎng)河—涵管（暗管）—**湖西湖—**湖東湖—東湖閘—東湖溝—長(zhǎng)河。三臺(tái)河設(shè)計(jì)水位為19.8m以上，**湖西湖湖底高程16.4m本工程的目標(biāo)之一是實(shí)現(xiàn)江與湖的季節(jié)性連通，恢復(fù)江湖關(guān)系的本來(lái)面目。6.2.2引水方案6.2.2（一）長(zhǎng)江向長(zhǎng)河引水通過(guò)唐家渡泵站提長(zhǎng)江水入雞窩湖區(qū)渠系，通過(guò)渠系龍山溝入長(zhǎng)河，此方案可解決長(zhǎng)河黃州城區(qū)堵城以下河段的水生態(tài)環(huán)境用水問(wèn)題。目前，唐家渡泵站過(guò)流能力僅0.95m3/s，且無(wú)唐家渡與長(zhǎng)河干流的連通渠道，故規(guī)劃擴(kuò)建唐家渡泵站，新建連通渠3.7km，經(jīng)過(guò)地區(qū)地形最高點(diǎn)為24.70m。引水路線為：唐家渡泵站—新開(kāi)渠道—龍山溝—龍山口閘—長(zhǎng)河。（二）長(zhǎng)河向**湖引水?dāng)M在三臺(tái)河下游倪家地區(qū)附近（樁號(hào)K9+450）修筑一座橡膠壩，用來(lái)攔蓄引入的長(zhǎng)江水，供**湖引水。目前長(zhǎng)河水質(zhì)為劣V類(lèi)，主要是TN超標(biāo)嚴(yán)重，如作為引水水源暫時(shí)不太可行；但規(guī)劃唐家渡泵站擴(kuò)建工程及其向長(zhǎng)河引長(zhǎng)江水的工程竣工后，長(zhǎng)河水質(zhì)將會(huì)有較大的改善。因此，從長(zhǎng)河向**湖引水的設(shè)想可行。鑒于長(zhǎng)河目前的水質(zhì)現(xiàn)狀，建議在西湖邊擇地建設(shè)人工濕地，對(duì)長(zhǎng)河水質(zhì)進(jìn)行處理后再引入**湖，以實(shí)現(xiàn)改善**湖水環(huán)境的目的。可選擇的引水方案有：直接引長(zhǎng)河水入西湖和引長(zhǎng)河水預(yù)處理達(dá)標(biāo)后入西湖。（1）直接引長(zhǎng)河水入西湖方案唐家渡泵站向長(zhǎng)河引入外江水的工程完成后，長(zhǎng)河水質(zhì)大有改善，則采取此方案。路線：三臺(tái)河→新港一路→西湖（2）引長(zhǎng)河水預(yù)處理達(dá)標(biāo)后入西湖方案從唐家渡泵站向長(zhǎng)河引入外江水后，若長(zhǎng)河的TN依然超標(biāo)，則采取此方案。路線：三臺(tái)河→新港一路→西湖邊人工濕地→新港一路→西湖引水工程以改善**湖的水體流動(dòng)條件為目的。線路的設(shè)置考慮了引水水質(zhì)的優(yōu)劣，引水水質(zhì)達(dá)到III類(lèi)時(shí)，采用線路1，否則采用線路2。（1）引水期引水期選擇依據(jù)兩個(gè)方面：一是根據(jù)長(zhǎng)江水位情況，二是根據(jù)**湖水質(zhì)的年內(nèi)變化情況。根據(jù)武漢關(guān)1993年~2003年水位（吳淞高程）統(tǒng)計(jì)分析，自流引水期分布在5~11月。因此，從長(zhǎng)江水位情況分析，引水期應(yīng)選在5~11月。長(zhǎng)河流域河湖的水體水質(zhì)的年內(nèi)變化情況是：11月至次年4月由于城市氣溫相對(duì)較低，水體溶解氧含量相對(duì)較高，水質(zhì)相對(duì)較好；5~11月氣溫相對(duì)較高，特別是7~8月，天氣十分炎熱，此時(shí)水體溶解氧含量很低，容易出現(xiàn)翻塘死魚(yú)、水體黑臭現(xiàn)象。因此，從水質(zhì)的年內(nèi)變化情況分析，引水期也應(yīng)選在5~11月。綜上所述，引水期擬選在5~11月。這一時(shí)段可分為3個(gè)階段：汛初5~6月、汛中7~8月和汛末9~11月。=1\*GB3①汛初（5～6月）該時(shí)段長(zhǎng)江流域水體含沙量相對(duì)較小。3～6月為長(zhǎng)江魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵期，5~6月引水可建立江河湖之間的生態(tài)通道，引江納苗，為長(zhǎng)河、**湖等水體輸入新鮮血液。同時(shí)借助自然力量?jī)?yōu)化河湖的漁業(yè)結(jié)構(gòu)，提升河湖生態(tài)品質(zhì)。=2\*GB3②汛中（7~8月）這一時(shí)期一般天氣炎熱，水體溶解氧含量很低，容易出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象，引長(zhǎng)江水可有效緩解這一現(xiàn)象。黃岡市7~8月一般有防洪任務(wù)，但有些年份7~8月長(zhǎng)江水位在防洪警戒水位或設(shè)防水位以下。且降雨較多，降雨量較大，但有些年份夏旱情況也比較嚴(yán)重，需從外江引水。=3\*GB3③汛末（9～11月）這一時(shí)期降雨較少，且長(zhǎng)江水位適中，含沙量較小，防洪排澇任務(wù)輕，適合引水。（2）引水時(shí)段黃岡市的降雨量一般集中在5~10月份（見(jiàn)表6.2-1），這就決定了連續(xù)引水時(shí)間不可能太長(zhǎng)。表6.2-1黃岡5-10月降雨量統(tǒng)計(jì)表單位：mm年份5月6月7月8月9月10月2000146.8114.820.2175.9146.7104.3200197.9160.382122.24.468.42002201160295.4158.531.665.62003130.5194.2237111.717602004138.5343.9129.5122.53402005125.792.1101103.6190.314.92006160.157.790.37235.461.92007224.4142.6292.367.5820.4在實(shí)際引水時(shí)，不但需要考慮長(zhǎng)河水位和降雨量，還需考慮防汛要求，當(dāng)長(zhǎng)江武漢段水位達(dá)到警戒水位27.30m（吳淞高程）時(shí)，為了保障區(qū)內(nèi)居民和工礦企業(yè)的安全，將不再適宜引長(zhǎng)江水。綜合考慮上述條件，1990～2003年，實(shí)際可從長(zhǎng)江引水入河的情況分別為：連續(xù)引水2天的為30.71次/年，3天的為19.07次/年，4天的為12.00次/年，5天的為8.71次/年，6天的為6.93次/年，7天的為4.79次/年，8天的為3.50次/年，9天的為3.21次/年，10天的為2.57次/年（具體情況見(jiàn)表6.2-2）。表6.2-2不同引水天數(shù)可從長(zhǎng)江引水情況統(tǒng)計(jì)表單位：次/年年份連續(xù)2天可引水連續(xù)3天可引水連續(xù)4天可引水連續(xù)5天可引水連續(xù)6天可引水連續(xù)7天可引水連續(xù)8天可引水連續(xù)9天可引水連續(xù)10天可引水19902415965322119913521161197654199223168665322199339241512843331994221485531111995302013984442199623137644111199720139553332199821148662222199934211310954442000513222151211885200129191110753332002412215106654320033823141175433最高值513222151211885最低值20137542111年均30.7119.0712.008.716.934.793.503.212.57短時(shí)引水2～4天時(shí)，多年平均值分別為30.71、19.07、12.00次/年，引水保證率相當(dāng)高；其中連續(xù)2天可引水年最高次數(shù)達(dá)51次/年，最低為20次/年；連續(xù)3天可引水年最高次數(shù)為32次/年，最低為13次/年；連續(xù)4天可引水年最高次數(shù)為22次/年，最低為7次/年。據(jù)上述數(shù)據(jù)，綜合考慮河湖水位、降雨量、防汛要求、河湖水體交換率和總引水水量等，初步擬定一次引水天數(shù)為6天較為合適，多年平均可引水次數(shù)為6.93次/年，最高可引水次數(shù)為12次/年，最低可引水次數(shù)也達(dá)4次/年，基本可滿足引水要求。（1）引水量確定原則與現(xiàn)有水利設(shè)施現(xiàn)狀及規(guī)劃引、排能力緊密結(jié)合；與**湖水系水量平衡緊密結(jié)合；與**湖水質(zhì)改善需求相結(jié)合。（2）引水量與引水流量=1\*GB3①水體交換率及交換量**湖屬于小型湖泊，可調(diào)蓄水位變幅有限，引水可交換水體集中分布在湖泊主流區(qū)，湖泊主流區(qū)的大小與湖泊進(jìn)出水的配水口數(shù)量及位置有關(guān)，綜合以上因素分析，**湖主流區(qū)面積占湖泊總面積的比例為20%~60%。主流區(qū)的流速分布特征是從湖面到湖底逐漸減少，初步確定可交換水量占主流區(qū)總水體量的70%，即乘以0.7的調(diào)整系數(shù)。經(jīng)計(jì)算，初步確定**湖最大水體交換率為28%，相應(yīng)最大水體交換量為116.6萬(wàn)m3。=2\*GB3②引水流量湖泊一次循環(huán)最大交換水量116.6萬(wàn)m3，綜合考慮確定10天循環(huán)一次，相應(yīng)設(shè)計(jì)引水流量為1.3m6.3工程規(guī)模6.3.1總體規(guī)模（1）參照《城市污水處理工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》，本項(xiàng)目污染控制工程建設(shè)規(guī)模為Ⅱ~Ⅳ類(lèi)（已污水處理量計(jì)），污水處理級(jí)別為二級(jí)處理，部分處理級(jí)別為深度處理。（2）參照《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252—2000）等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，本項(xiàng)目水網(wǎng)連通工程為=2\*ROMANII等、工程規(guī)模為大（2）型。（3）參照《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則地面水環(huán)境》（HJ/T2.3-93）中對(duì)湖泊大小規(guī)模的劃分標(biāo)準(zhǔn)，本項(xiàng)目生態(tài)修復(fù)工程的規(guī)模為大型水生態(tài)修復(fù)工程。6.3.2污染控制工程規(guī)模（1）點(diǎn)源控制工程規(guī)模集中點(diǎn)源控制工程包括完善污水處理廠工程、污水收集系統(tǒng)工程。（2）面源控制工程規(guī)模面源控制工程針對(duì)**湖周邊區(qū)域的城市面源的控制，主要是初雨帶來(lái)的城市面源。6.3.3水系連通工程規(guī)模（1）引水流量引水流量為1.3m3/s，考慮長(zhǎng)河水位、降雨以及防汛要求等約束條件，引水時(shí)段為5~10月。理論年均引水天數(shù)為60天，年均可引水量為673.9萬(wàn)m3。由于三臺(tái)河橡膠壩的攔水作用，在不影響長(zhǎng)江、長(zhǎng)河防洪的前提下，（2）工程規(guī)模新、改、擴(kuò)建2條港渠，新建引水閘2座，擴(kuò)建泵站1座，新建橡膠壩1座。6.3.4生態(tài)保護(hù)工程規(guī)模生態(tài)保護(hù)工程主要在**湖中開(kāi)展，根據(jù)湖泊現(xiàn)狀，擬開(kāi)展魚(yú)類(lèi)群落重建和漁業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整工程、水生植被重建與恢復(fù)工程、人工濕地工程、多塘處理工程，岸邊植物截流防護(hù)帶工程，礫石接觸氧化工程；生態(tài)修復(fù)工程規(guī)模為：底泥清淤疏浚18.67×104m3，人工濕地180畝，湖泊濱岸帶修復(fù)11.65×104m2，水生植被恢復(fù)2.82km2，6.3.5監(jiān)測(cè)評(píng)估研究平臺(tái)在實(shí)施**湖水生態(tài)修復(fù)工程的同時(shí)，進(jìn)行一系列多模式下的生態(tài)、環(huán)境、水文等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)；建立一個(gè)豐富的基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)庫(kù)，探索和整合一批適宜城中水體水環(huán)境的治理技術(shù)，開(kāi)展新型排水收集系統(tǒng)構(gòu)建與面源污染控制技術(shù)、水網(wǎng)連通與水質(zhì)水量調(diào)配技術(shù)、水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)、戰(zhàn)略水源地功能提升與保障技術(shù)、突發(fā)事件應(yīng)急與安全保障等多個(gè)課題的研究，建立一個(gè)城市水系污染控制與水環(huán)境綜合治理技術(shù)研究平臺(tái)。7主要工程設(shè)計(jì)7.1工程等別和標(biāo)準(zhǔn)7.1.1工程等別**湖總匯水面積2.82km2，湖泊總?cè)莘e0.04億m3。目前主要灌溉泵站單站裝機(jī)流量小于10m3/s。參照《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252—2000），確定本工程等別為=2\*ROMANIV等、工程規(guī)模為?。?）型，主要建筑物級(jí)別4級(jí)，次要建筑物級(jí)別5級(jí)。三臺(tái)河橋（樁號(hào)12+260.9）以下長(zhǎng)河右岸取50年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286—98），黃州城區(qū)堤防為2級(jí)堤防，三臺(tái)河干堤上的引出水口建筑物為2級(jí)建筑物。根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50288—99），唐家渡引水渠設(shè)計(jì)流量為5.96m3/s，確定本工程等別為Ⅳ等、工程規(guī)模為?。?）型，主要建筑物級(jí)別4級(jí)，次要建筑物級(jí)別5級(jí)；長(zhǎng)西干渠引水渠設(shè)計(jì)流量為1m3/s，確定本工程等別為根據(jù)《城市污水處理工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》，按5萬(wàn)m3/d污水處理規(guī)模，**湖污水處理廠工程屬于IV類(lèi)；按處理級(jí)別，已建污水處理廠按深度處理升級(jí)。7.1.2防洪標(biāo)準(zhǔn)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000）、《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286-98），以及《湖北省黃岡市城市防洪規(guī)劃報(bào)告》中要求完成防洪保護(hù)封閉圈（長(zhǎng)城堤、106國(guó)道、三臺(tái)河以下長(zhǎng)河堤防形成封閉圈）的要求，三臺(tái)河橋（樁號(hào)12+260.9）以下長(zhǎng)河右岸取50年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，三臺(tái)河橋以下左岸及三臺(tái)河橋以上取20年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。湖泊防洪標(biāo)準(zhǔn)同長(zhǎng)河河道防洪標(biāo)準(zhǔn)。引排水渠道渠頂高程取渠內(nèi)最大流量時(shí)的水位+0.5m、設(shè)計(jì)流量時(shí)渠內(nèi)水位+0.7m的外包值；連通渠道渠頂高程按連通湖泊最高控制水位＋0.3m、湖泊正?？刂扑唬?.5m的外包值。7.1.3地震設(shè)防烈度根據(jù)《中國(guó)地震烈度區(qū)劃圖》（GB18306-2001），確定本區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，相應(yīng)的地震基本烈度為Ⅵ度。設(shè)計(jì)烈度也取6度，可不進(jìn)行抗震計(jì)算，依據(jù)有關(guān)規(guī)范采取必要的抗震措施。7.2工程總體布置7.2.1工程總體布置**湖生態(tài)修復(fù)工程總體構(gòu)建以控污為基礎(chǔ)，以水系連通為支撐，以科學(xué)治理為保障，通過(guò)水生態(tài)系統(tǒng)的自然修復(fù)和人工輔助修復(fù)，恢復(fù)水體功能目標(biāo)，最終重建**湖健康的水生態(tài)系統(tǒng)。工程主要包括污染控制、水系連通、生態(tài)修復(fù)及監(jiān)測(cè)評(píng)估研究平臺(tái)。7.2.1大量污染物（特別是氮、磷）進(jìn)湖是湖泊污染的主要原因。湖泊生態(tài)修復(fù)要求必須全面截污。實(shí)踐證明，如果不完全截污，治理成果也會(huì)被新入湖的污水抵銷(xiāo)殆盡，就會(huì)步入污染、治理，再污染、再治理的惡性循環(huán)之路，所以全面截污是**湖環(huán)境保護(hù)工作的重中之重。污染源的控制是**湖修復(fù)和水質(zhì)改善的前提條件。盡管近年來(lái)政府部分采取了一系列措施治理**湖的污染源入湖控制問(wèn)題，**湖的外源污染在一定程度上得到了控制，但目前**湖仍面臨著嚴(yán)重的點(diǎn)源污染和面源污染。目前，**湖在外源污染控制方面主要的工作是如何控制降雨造成的地面徑流入湖。**湖污染控制的主要措施有：（1）點(diǎn)源污染的控制——改造市政排污和處理系統(tǒng)：通過(guò)初步調(diào)查來(lái)看，城市地下管網(wǎng)建設(shè)滯后，環(huán)保執(zhí)法不力和污水處理廠處理能力有限是導(dǎo)致截污不徹底的主要原因。目前**湖主要的問(wèn)題是雨污沒(méi)有分流，大量的污染物隨降雨通過(guò)市政管網(wǎng)直排入湖。要加強(qiáng)城市地下管網(wǎng)和提升泵站的規(guī)劃和建設(shè)，使其盡快適應(yīng)城市發(fā)展要求，確保城市每個(gè)區(qū)域的污水都能進(jìn)入城市地下管網(wǎng)；要切斷一切入湖管道，切實(shí)做到環(huán)湖截污，并完善市政污水管道，實(shí)現(xiàn)雨、污分流，把所有污水導(dǎo)流到污水處理廠集中處理，必要時(shí)可增建、擴(kuò)建污水處理廠。目前**湖區(qū)主要污水處理設(shè)施為**湖污水處理廠工程。**湖污水廠位于黃州大道與三臺(tái)河交匯處的南面，已于2008年12月建成并投入使用。**湖所在的黃州主高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)為雨污水分流制。由于沿湖的污水收集管網(wǎng)截污不徹底，本工程擬完善沿湖污水管網(wǎng)，對(duì)**湖周邊排污口進(jìn)行截流。（2）面源污染控制——完善市政雨水收集系統(tǒng)和濱岸帶修復(fù)：雨水形成的地面徑流是目前**湖污染物入湖的主要問(wèn)題。雨水的控制，一方面要靠完善市政路面雨水收集系統(tǒng)，另一方面可以結(jié)合岸帶防護(hù)工程，通過(guò)修復(fù)湖濱岸帶來(lái)控制。湖濱帶是水陸生態(tài)交錯(cuò)帶的一種類(lèi)型，是湖泊水生生態(tài)系統(tǒng)與湖泊流域陸地生態(tài)系統(tǒng)間一種非常重要的生態(tài)過(guò)渡帶，不僅對(duì)水、陸生態(tài)系統(tǒng)間物流、能流、生物流及信息流發(fā)揮著重要作用，而且對(duì)提高區(qū)域內(nèi)的生物多樣性、凈化水體、消浪護(hù)岸、調(diào)節(jié)微氣候、美化環(huán)境等方面具有重要的潛在價(jià)值。湖濱帶獨(dú)特的環(huán)境特征使該區(qū)域內(nèi)的生態(tài)因子兼有相鄰系統(tǒng)的部分特征而又不同于其相鄰系統(tǒng)，成為與兩者密切相關(guān)的獨(dú)立的生態(tài)系統(tǒng)。同時(shí)又具有獨(dú)特的植被、土壤、地形地貌和水文特性。通過(guò)物質(zhì)、能量和物種的交換同相鄰的水生生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用。因而湖濱帶具有明顯的邊緣效應(yīng)和豐富的生物多樣性，是湖泊水環(huán)境與陸地環(huán)境之間的景觀廊道，具有緩沖、凈化帶的作用，可保護(hù)湖岸免受風(fēng)浪的直接沖刷和侵蝕，提高湖岸的穩(wěn)定性，保持生物多樣性并提供野生動(dòng)植棲息地，同時(shí)具有很高的經(jīng)濟(jì)和美學(xué)價(jià)值。近年來(lái)為了防洪和湖濱開(kāi)發(fā)的需要，**湖的湖濱帶被改造成近直立人工湖岸、魚(yú)塘灘地及農(nóng)田，湖泊沿岸原有的天然灘地大量消失。傳統(tǒng)的湖濱帶堤岸護(hù)坡工程（如立式砌石駁岸）隔絕了土壤與水體之間的物質(zhì)交換，使整個(gè)湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈斷開(kāi)，原先在湖濱帶生長(zhǎng)的濕生植物及水生植物難以在硬化的堤岸上繼續(xù)生存；湖濱帶的一體化使水生動(dòng)物喪失棲息場(chǎng)所；外源污水不經(jīng)經(jīng)過(guò)任何消減沿堤岸坡面直接進(jìn)入湖泊，引起湖濱帶生態(tài)系統(tǒng)的逆向演替，湖濱帶生態(tài)功能?chē)?yán)重削弱。因此，湖濱帶的恢復(fù)是**湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的重要內(nèi)容。生態(tài)護(hù)岸是湖濱帶修復(fù)的有效措施。生態(tài)護(hù)岸是指湖濱帶基底改造形成邊坡以后，通過(guò)種植植物，利用植物與土壤的相互作用(根系錨固作用)對(duì)邊坡表層進(jìn)行防護(hù)加固，使之既能滿足對(duì)邊坡表層穩(wěn)定的要求，又能恢復(fù)被破壞的自然生態(tài)環(huán)境的護(hù)坡方式，是一種有效的護(hù)坡固坡手段。通過(guò)生態(tài)護(hù)岸技術(shù)可以防止湖濱帶邊坡的水土流失。生態(tài)護(hù)坡的構(gòu)建包括底質(zhì)的改造和大型植物的種植。植物的護(hù)坡功能是通過(guò)它的水文效應(yīng)與根系力學(xué)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。植物的根系對(duì)邊坡基質(zhì)起加筋固錨及支撐作用，同時(shí)提高基質(zhì)的抗拉及抗剪能力，增強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性。濱岸帶水生植被作為湖泊生態(tài)系統(tǒng)的基本成分，不僅對(duì)于凈化水體、維護(hù)湖泊生態(tài)系統(tǒng)的健康具有重要作用，同時(shí)也是湖面景觀中最具視覺(jué)效果的區(qū)域。通過(guò)合理配置挺水、浮葉、沉水植物群落結(jié)構(gòu)，形成挺水-浮葉-沉水植物全序列的湖濱帶植被結(jié)構(gòu)，提高濱岸帶植被覆蓋率，豐富湖泊生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性。根據(jù)水下地形特點(diǎn)和水位漲落的變化規(guī)律，挺水植物區(qū)的適宜區(qū)域應(yīng)為靠近湖岸線的區(qū)域。浮葉植物在距挺水植物區(qū)邊界外的水域范圍內(nèi)栽種，而沉水植被的種植區(qū)域分布在浮葉植物外圍的遠(yuǎn)岸水域?？紤]到水生植物配置在湖泊景觀格局中所起的重要作用，植物品種的選擇就需按照全盤(pán)布局的思路，既要按照湖濱濕地植物種類(lèi)的多樣性進(jìn)行配置，提高物種多樣性，又要兼顧濕生、水生植物的生態(tài)特性和生境要求，使挺水、浮葉和沉水植被在生態(tài)和景觀上呈現(xiàn)明顯的梯度變化；要盡量采用鄉(xiāng)土植物，避免有害外來(lái)物種的入侵，并從空間層次上考慮不同植被類(lèi)型濕地植物配置，將挺水植物群落（如蘆葦、香蒲、菖蒲、水蔥、旱傘草、茭草等）、浮葉植物群落（如睡蓮、荇菜等）、沉水植物群落（如黑藻、菹草、苦草、金魚(yú)藻、馬來(lái)眼子菜等）融為一體，構(gòu)成較完整的湖濱帶濕地植物生態(tài)演替系列，通過(guò)將各種層次上的濕地植物進(jìn)行合理搭配，構(gòu)成湖濱濕地豐富的生態(tài)景觀。多種類(lèi)植物的搭配不僅在視覺(jué)效果上相互襯托，形成層次豐富而又錯(cuò)落有致的景觀效果，對(duì)水體污染物凈化的功能也能互相補(bǔ)充，采用發(fā)達(dá)莖葉類(lèi)植物阻流促淤，沉降泥沙；發(fā)達(dá)根系類(lèi)植物固持底泥，防止底泥再懸浮；挺水植被攔截外源污染，起到水面保潔的作用。這樣，既能保持湖濱濕地生態(tài)系統(tǒng)的完整性，帶來(lái)良好的生態(tài)和水體凈化效果，又增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的自修復(fù)能力，其穩(wěn)定性也得以提高，有利于實(shí)現(xiàn)湖濱濕地生態(tài)系統(tǒng)向良性循環(huán)方向發(fā)展。（3）內(nèi)源污染控制——降低或取消**湖的漁業(yè)活動(dòng)**湖已經(jīng)進(jìn)行過(guò)底泥疏浚，但**湖目前仍存在漁業(yè)活動(dòng)。魚(yú)類(lèi)不僅可以通過(guò)下行效應(yīng)影響其餌料生物種群的發(fā)展，其營(yíng)養(yǎng)鹽的排泄還會(huì)影響湖泊的營(yíng)養(yǎng)鹽循環(huán)，其活動(dòng)還可以擾動(dòng)湖泊沉積物，促進(jìn)沉積物的再懸浮，降低水體透明度，增加湖泊內(nèi)源污染。因此，為了改善**湖水質(zhì)，必須取消**湖的漁業(yè)活動(dòng)。7.2.1**湖本是由長(zhǎng)河沖刷而成、與長(zhǎng)河是相連的河湖相通的湖泊，但上世紀(jì)五六十年代開(kāi)始的圍湖造田等經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，除直接導(dǎo)致湖泊面積萎縮外，河流與湖泊的通道被阻隔，導(dǎo)致原本長(zhǎng)河與**湖間的“河湖相通”無(wú)法實(shí)現(xiàn)。湖泊的自我凈化能力、污染消解能力、生態(tài)修復(fù)能力大大削弱。目前，**湖基本上屬于一個(gè)相對(duì)封閉性的典型市內(nèi)湖泊，主要靠集雨面積內(nèi)的降雨和城市污水補(bǔ)給，平時(shí)流量很小，湖水近乎靜止，不利于水體自凈和污染物的稀釋擴(kuò)散。通過(guò)“河湖連通”工程，實(shí)現(xiàn)生態(tài)調(diào)水，增強(qiáng)湖水的流動(dòng)性和交換能力，提高水體自凈和污染物擴(kuò)散能力，應(yīng)該成為**湖水質(zhì)改善的重要內(nèi)容之一。生態(tài)調(diào)水對(duì)**湖水質(zhì)改善的作用機(jī)制主要有：1.稀釋作用。治理后的長(zhǎng)河水質(zhì)將有明顯好轉(zhuǎn)，通過(guò)生態(tài)調(diào)水可以有效稀釋湖水污染物濃度；2.提高自凈能力。引水過(guò)程可產(chǎn)生湖流，帶動(dòng)水體的流動(dòng)，增強(qiáng)水體與空氣的接觸，提高水體溶解氧，促進(jìn)污染物的氧化分解及揮發(fā)性污染物的釋放；3.加速污染物的輸出。通過(guò)生態(tài)調(diào)水，推動(dòng)湖水整體流動(dòng)，使污染物隨水流經(jīng)出湖口排出**湖，湖水的污染物總量得以降低。生態(tài)調(diào)水的方案詳見(jiàn)7.4節(jié)水系連通工程。通過(guò)唐家渡泵站提長(zhǎng)江水入雞窩湖區(qū)渠系，通過(guò)渠系龍山溝入長(zhǎng)河。擴(kuò)建唐家渡泵站，新建連通渠3.7km，經(jīng)過(guò)地區(qū)地形最高點(diǎn)為24.70m。引水路線為：唐家渡泵站—新開(kāi)渠道—龍山溝—龍山口閘—長(zhǎng)河。在三臺(tái)河橋橡膠壩址上游修建涵管（暗管）至**湖西湖，連通長(zhǎng)河和**湖。管長(zhǎng)2.0km，由西湖入東湖，最后置換的東湖水體經(jīng)過(guò)磨盤(pán)咀節(jié)制閘入長(zhǎng)河。引水線路為：長(zhǎng)河—涵管（暗管）—**湖西湖—**湖東湖—東湖閘—東湖溝—長(zhǎng)河。引水埋管工程樁號(hào)為：(引)0+000.00m~(引)2+000.00m，引水流量為1.3m3主要工程包括基坑開(kāi)挖、管渠基礎(chǔ)處理、管渠安裝、管渠鎮(zhèn)墩澆筑、管渠填土等項(xiàng)目。7.2.1**湖水環(huán)境現(xiàn)狀是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的問(wèn)題。**湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)處于穩(wěn)定的渾水態(tài)，自維持能力強(qiáng)，必須通過(guò)人工干預(yù)，從生態(tài)系統(tǒng)的高度著手，通過(guò)對(duì)**湖整個(gè)湖泊生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)來(lái)實(shí)現(xiàn)湖泊水質(zhì)的顯著改變。本項(xiàng)目的生態(tài)修復(fù)工程主要在湖泊和港渠中開(kāi)展。**湖湖體主要采用底泥清淤，人工濕地構(gòu)建、水生植被恢復(fù)，魚(yú)類(lèi)和底棲動(dòng)物群落調(diào)控等生態(tài)修復(fù)綜合技術(shù)，恢復(fù)**湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)的各種功能。連通港渠水體修復(fù)，根據(jù)其功能和特點(diǎn)，采取水生植被重建與恢復(fù)、港渠生態(tài)護(hù)坡、岸邊植物截流防護(hù)帶等生態(tài)修復(fù)技術(shù)。7.2.1通過(guò)**湖生態(tài)修復(fù)工程，集成“污染控制－水系連通－生態(tài)修復(fù)－長(zhǎng)效管理”鏈?zhǔn)降某鞘兴滴廴究刂婆c水環(huán)境綜合治理技術(shù)體系，建立一套水環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)和效益評(píng)估體系，對(duì)工程實(shí)施全過(guò)程及工程完成后的效益進(jìn)行監(jiān)測(cè)與評(píng)估，確保本工程“高質(zhì)量、高效率、高效益”完成，生態(tài)水系的長(zhǎng)效穩(wěn)定運(yùn)行。7.3污染控制工程7.3.1集中點(diǎn)源控制工程目前，黃州城區(qū)的**湖污水處理廠已于2008年12月建成投入使用，規(guī)模為5萬(wàn)m3/d，污水處理采用A2/O法，污水處理廠尾水排入長(zhǎng)河。根據(jù)《黃岡市城市總體規(guī)劃》與《黃岡市**湖水污染綜合治理工程初步設(shè)計(jì)》，黃州區(qū)規(guī)劃擴(kuò)建**湖污水處理廠，主要對(duì)主城區(qū)和周邊城鎮(zhèn)城市生活污水進(jìn)行集中處理。根據(jù)《黃岡市**湖水污染綜合治理工程初步設(shè)計(jì)》，至2010年，黃州主城區(qū)**湖污水處理廠服務(wù)范圍內(nèi)污水收集率為90%，污水處理廠服務(wù)面積15.98km2，服務(wù)人口35.2萬(wàn)人，處理能力達(dá)到10萬(wàn)m3/d，污水集中處理率90%。根據(jù)《黃岡市城市總體規(guī)劃》至2020年，黃州區(qū)污水集中處理率達(dá)100%。《黃岡市城市總體規(guī)劃》與**湖污水處理廠設(shè)計(jì)報(bào)告確定的污水處理廠服務(wù)面積和人口見(jiàn)表7.3-1。表7.3-1**湖污水處理廠規(guī)劃服務(wù)人口一覽表（規(guī)模調(diào)整前）污水處理廠服務(wù)面積(km2)服務(wù)人口（萬(wàn)人）污水處理廠規(guī)模（萬(wàn)m3/d）尾水排放水體處理深度及工藝投資（萬(wàn)元）備注**湖15.984510長(zhǎng)河A2/O工藝8224.35已建注：1.**湖污水處理廠規(guī)模為2010年旱季10萬(wàn)m3/d，雨季14萬(wàn)m3/d；2.污水處理工程和污水收集系統(tǒng)工程投資已經(jīng)列入城建部門(mén)城市污水處理建設(shè)項(xiàng)目之中，不納入本規(guī)劃項(xiàng)目資金。而根據(jù)《黃岡市**湖水污染綜合治理工程初步設(shè)計(jì)》，**湖污水處理廠的服務(wù)范圍涉及黃州區(qū)約75%的區(qū)域（即黃州東門(mén)路（106國(guó)道）以南），至2020年其服務(wù)范圍內(nèi)的人口按黃州主城區(qū)總?cè)丝诘?5%計(jì)，即45萬(wàn)人。而該初設(shè)報(bào)告未對(duì)2020年的污水處理廠規(guī)模進(jìn)行論證設(shè)計(jì)，至2020年10萬(wàn)m3/d的處理能力達(dá)已不能滿足規(guī)劃45萬(wàn)人的污水處理要求，故長(zhǎng)河流域總體規(guī)劃按黃州主城區(qū)人均日綜合生活污水量350L/人.d，并綜合考慮其它因素規(guī)劃調(diào)整2020年**湖污水處理廠規(guī)模，詳見(jiàn)表7.3-2。表7.3-2**湖污水處理廠規(guī)劃處理規(guī)模一覽表（規(guī)模調(diào)整后）污水處理廠服務(wù)人口（萬(wàn)人）污水處理廠規(guī)模（萬(wàn)m3/d）尾水排放水體處理深度及工藝投資（萬(wàn)元）備注**湖4520長(zhǎng)河A2/O工藝20000規(guī)劃注：1.污水處理工程和污水收集系統(tǒng)工程投資已經(jīng)列入城建部門(mén)城市污水處理建設(shè)項(xiàng)目之中，不納入本規(guī)劃項(xiàng)目資金。隨著黃州區(qū)城市化發(fā)展，結(jié)合**湖生態(tài)修復(fù)工程的要求，擬進(jìn)一步完善**湖污水處理廠配套收集管網(wǎng)，至2015年實(shí)現(xiàn)**湖區(qū)污水收集處理率達(dá)100%。7.3.2面源污染控制工程本項(xiàng)目位于黃州城區(qū)，項(xiàng)目區(qū)的面源污染為城市面源污染，主要是初期雨水帶來(lái)的城市面源。考慮到最大限度保護(hù)**湖水體不受污染，本工程擬采用初期雨水控制方案布置**湖周邊城區(qū)雨水工程設(shè)施。即通過(guò)工程措施，在降雨時(shí)，一部分雨水在小區(qū)或者相關(guān)單位進(jìn)行分散利用，一部分雨水經(jīng)過(guò)源頭控制初期雨水后排入到雨水管道中。在雨水排入**湖前，有條件的區(qū)域雨水進(jìn)入雨水塘處理，無(wú)條件進(jìn)入雨水塘的雨水通過(guò)管道進(jìn)入**湖湖邊的人工濕地進(jìn)行處理，最后排入**湖。初期雨水的源頭控制初期雨水指每年中的第一、二場(chǎng)雨水及之后每場(chǎng)雨水在剛剛產(chǎn)生地表徑流導(dǎo)致河流（管道）中水質(zhì)狀況最差的那部分雨水。1）初期雨水水量的計(jì)算方法初期雨水量的確定，與一個(gè)區(qū)域的暴雨強(qiáng)度、匯流歷時(shí)、匯水區(qū)域的下墊面狀況及面積等有關(guān)。暴雨強(qiáng)度需對(duì)該片區(qū)域內(nèi)的歷年降雨資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和研究，匯流歷時(shí)與地面坡度、下墊面狀況等有關(guān)，對(duì)于黃岡市而言，從降雨到產(chǎn)生地面徑流并匯集的時(shí)間大約在15分鐘左右。另外，由于下墊面及匯水面積不同，初期雨水的量還與工程設(shè)計(jì)緊密相關(guān)，如管網(wǎng)的布設(shè)、通暢程度等等。因此，對(duì)于黃岡市的初期雨水量的計(jì)算目前尚無(wú)較為精確的方法，必須作進(jìn)一步的深入研究。根據(jù)對(duì)黃岡市歷史暴雨的研究情況，洪水主要是由45分鐘暴雨造成，因此，呈貢新城初期雨水量的確定主要從45分鐘暴雨來(lái)考慮。重現(xiàn)期按1年一遇設(shè)計(jì)，45min暴雨量為18.2mm，則降雨期間前15分鐘的暴雨量為6.1mm，每1km2匯水面積所產(chǎn)生的暴雨水量為6100m3，由于規(guī)劃后的下墊面為城市固化面，徑流系數(shù)取0.60，則實(shí)際產(chǎn)生徑流的水量為3630m32）初期雨水的污染（1）大氣污染物由于大氣的污染，雨水在降落過(guò)程中將大氣中的部分污染物帶入降水中，降水中污染物的多少主要取決各城市的空氣狀況，也可能由大氣的遷移，從外域帶入部分污染物。同時(shí)天然雨水中也含有一些污染成分，如SS、COD、硫化物，氮氧化物等，但濃度相對(duì)較低。（2）地面污染物降雨降落到地面，一部分降落到屋頂上；另一部分降落在地面上。根據(jù)地面形成徑流狀況可以將地面分為固化地面（如道路、廣場(chǎng)等）和可滲透地面（如草坪等）。在可滲透地面的雨水一般在開(kāi)始降雨期間直接滲透到地下，隨著降雨時(shí)間的增加才開(kāi)始形成徑流，所以在可滲透地面一般不形成初期雨水。而固化地面降雨后很快形成徑流，地面上的污染物很快被帶入水體進(jìn)入到管道中而進(jìn)入水體中，形成初期雨水污染。屋面上的大氣沉降物以及屋面材料的老化是其初期雨水污染物主要來(lái)源。其中屋面材料對(duì)徑流水質(zhì)有非常明顯的影響，瀝青油氈類(lèi)屋面比水泥磚、瓦質(zhì)類(lèi)屋面的污染量高許多倍,在北京的一些屋面初期雨水的SS可達(dá)到100～250mg/L，其COD的含量可以達(dá)到1000～3000mg/l；同時(shí)材料老化和夏季的高溫曝曬，徑流中的污染物濃度都會(huì)有顯著的升高，而且色度大，主要為溶解性COD，在初期雨水中，濃度可達(dá)到數(shù)千毫克/升。影響固化地面初期雨水水質(zhì)的因素更復(fù)雜。路面材料、汽車(chē)排泄物，生活垃圾、裸露或植被地帶沖出的泥沙等等。其成分復(fù)雜且隨機(jī)性很大。道路上的污染物主要來(lái)源于汽車(chē)尾氣的排放，根據(jù)目前的檢測(cè)，汽車(chē)尾氣主要有CO、NOx、SO2、Pb、Bsb等，這些物質(zhì)一部分隨大氣擴(kuò)散到空氣中，一部分降落在地面上。一到降雨，路面上的初期雨水中的BOD、COD、Pb、石油類(lèi)顯著增加。檢測(cè)表明，城市路面初期雨水COD濃度超過(guò)1000mg/l，甚至可以達(dá)到3000mg/l；石油類(lèi)濃度超過(guò)100mg/l；SS濃度可達(dá)到2000mg/l以上，初期雨水中污染物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于城市污水廠進(jìn)水濃度。（3）影響初期雨水水質(zhì)的其他因素城市初期雨水的水質(zhì)除了受地面狀況影響外，還與兩場(chǎng)降雨間隔時(shí)間長(zhǎng)短和暴雨強(qiáng)度有關(guān)。在未降雨期間，污染物降落在屋面和地面上慢慢積累，一般來(lái)說(shuō)時(shí)間越長(zhǎng)，積累的污染物就越多。因此在兩次降雨時(shí)間間隔越長(zhǎng)，初期雨水的水質(zhì)將越差。地面沉積的大量污染物，在降雨期間被雨水沖刷到水體中，降雨強(qiáng)度越大，其沖擊力越大，進(jìn)入到水體的污染物越多，同時(shí)降雨強(qiáng)度越大，徑流量就越大，將降低初期雨水污染物的濃度。3）初期雨水的源頭控制由于初期雨水水質(zhì)較差，而且水量比較大，它對(duì)環(huán)境的影響比較大，特別是在湖泊及景觀要求比較高的河流地區(qū)，初期雨水對(duì)水環(huán)境的影響是更不容忽視。因此對(duì)初期雨水的收集處理是非常必要的。初期雨水的收集比較復(fù)雜，成本較高，且效果不一定明顯。源頭控制初期雨水是一高效經(jīng)濟(jì)的措施，源頭滲透是控制初期雨水的最有效的手段。屋面初期雨水的控制①集蓄利用系統(tǒng)。雨水的集蓄利用系統(tǒng)可以設(shè)置為單體建筑物分散式和小區(qū)集中式。主要由集雨區(qū)、輸水系統(tǒng)、截污凈化系統(tǒng)（如過(guò)濾）、儲(chǔ)存系統(tǒng)（地下水池或水箱等）及配水系統(tǒng)等幾部分組成。對(duì)雨水量較大、雨水相對(duì)集中的地區(qū)還可設(shè)置滲透設(shè)施，與儲(chǔ)水池相連，將溢流出的水滲透涵養(yǎng)地下水。德國(guó)城市家庭典型雨水集蓄利用系統(tǒng)的示意圖如下圖所示。若集蓄系統(tǒng)的凈化系統(tǒng)不能滿足雨水水質(zhì)凈化的效果時(shí)，還可以在雨水收集的立管上安裝旋流過(guò)濾器等凈水設(shè)備，加強(qiáng)水質(zhì)的凈化。另外，對(duì)水量較大的區(qū)域，還可將集水池設(shè)在地面上，形成水面景觀或直接開(kāi)挖人工坑塘、湖泊等具有景觀功能的蓄水設(shè)施，將雨水凈化、利用與城市景觀作用結(jié)合起來(lái)。屋頂花園系統(tǒng)。雨水屋頂花園利用系統(tǒng)是削減城市暴雨徑流量、控制雨水污染的重要途徑之一，也可作為雨水集蓄利用的預(yù)處理措施為了確保屋頂花園不漏水和屋頂下水道通暢還可在屋頂花園的種植區(qū)和水體（水池、噴泉等）中再增加一道防水和排水措施。下圖是德國(guó)**種城市屋頂花園構(gòu)造的示意圖。圖7.3-1城市家庭典型雨水集蓄利用系統(tǒng)的示意圖1.粗過(guò)濾2.進(jìn)水管3.磚砌過(guò)濾墻4.水泵吸水管．5.水泵6.水表；7.應(yīng)急供水管8.庭院澆灑水龍頭:9溢流；10.側(cè)所；11.洗衣機(jī)圖7.3-2城市屋頂花園滲透構(gòu)造示意圖(2)道路雨水。道路雨水一般控制的途徑是通過(guò)城市下水道排入城市污水集中處理廠進(jìn)行處理后排入地表水體，或經(jīng)路面下集雨窖簡(jiǎn)單處理后排入地表水體或滲透補(bǔ)充地下水。由于污水廠和雨窖的規(guī)模有一定限制，所以在路面雨水控制中還應(yīng)首先考慮采取合理的措施控制減少地表道路的徑流量，如道路系統(tǒng)盡可能使用可滲透的鋪裝材料，步行道用鋪地石和透水磚鋪設(shè)；樹(shù)池以疏松的樹(shù)皮、木屑、碎石、鏤空金屬蓋板等覆蓋。其次，在住宅區(qū)的道路兩側(cè)沿著排水道可修建滲透淺溝，表面覆蓋植被，以利于雨水向地下入滲。這種開(kāi)放的排水系統(tǒng)與傳統(tǒng)的排水系統(tǒng)相比，減少了下游的洪峰流量和流速，道路雨水?dāng)y帶的污染物得到過(guò)濾，并通過(guò)滲透補(bǔ)充了地下水，涵養(yǎng)了地下水源，同時(shí)減輕了城市道路排水系統(tǒng)游的壓力。（3）綠地雨水。綠地徑流基本以滲透為主。同時(shí)因?yàn)榫G地植物-土壤系統(tǒng)對(duì)污染物質(zhì)有顯著的凈化作用，利用綠地滲透補(bǔ)充地下水質(zhì)均較好。因此，在項(xiàng)目區(qū)的初期雨水源頭控制的原則為：屋面材料杜絕采用高污染材料（如瀝青，油氈等），盡量使屋頂綠化；地面盡量增加綠化地帶和可滲透地面，減少固化地面；主干道的雨水直接進(jìn)入下水道；對(duì)庭院的道路排水道可修建表面覆蓋植被滲透淺溝。初期雨水源頭控制示意如下：城市城市初期雨水道路綠地屋面道路綠地屋面自然滲透綠地凈化地面滲透雨水集貯綠地凈化屋頂花園自然滲透綠地凈化地面滲透雨水集貯綠地凈化屋頂花園初期雨水的集中處理初期雨水源頭控制后，由于各種因素，初期雨水可能還具有一定的污染性，根據(jù)保護(hù)**湖的高要求，這部分城市面源污染仍然不可忽視，因此必須對(duì)雨水作進(jìn)一步處理。建議將初期雨水接入市政管網(wǎng)，送往城市集中污水處理廠進(jìn)行處理；不能接入市政管網(wǎng)的，接入鄰近地區(qū)的雨水塘或者人工濕地進(jìn)行預(yù)處理，盡量對(duì)雨水進(jìn)行截留后再排入**湖。初期雨水控制處理對(duì)**湖的貢獻(xiàn)目前，黃岡市初期雨水水質(zhì)的資料比較少，本可研對(duì)黃州區(qū)的初期雨水的水質(zhì)分析依據(jù)國(guó)內(nèi)外一些城市水質(zhì)資料進(jìn)行分析。表7.3-4武漢市雨水污染物監(jiān)測(cè)結(jié)果監(jiān)測(cè)項(xiàng)目CODBODSSTNTP數(shù)值12.87-61.782.88-8.8644-1381.46-3.230.051-0.198單位面積徑流負(fù)荷值（kg/ha.a）52.525.3117.831.12.66美國(guó)國(guó)家環(huán)保局（EPA）根據(jù)全美600座城市的雨水監(jiān)測(cè)分析結(jié)果，得出單位面積污染物產(chǎn)生量如下：表7.3-5單位面積徑流量產(chǎn)生污染物量（kg/ha.a）地面分類(lèi)TSSTPTNBODCODPb商業(yè)11211.77.569.5470.83停車(chē)場(chǎng)452.7302.70.9高密度居住區(qū)430.3190.60.9中密度居住區(qū)213.00.62.814.680.70.2低密度居住區(qū)11.2000.2公路986.51.08.90工業(yè)區(qū)92.7公園3.401.72.20平均值441.8209.40.9本可研借鑒相關(guān)資料計(jì)算**湖區(qū)周邊的排水區(qū)域污染物年排放量如下：表7.3-6徑流污染物年排放量名稱BOD(t/a)COD(t/a)SS(t/a)TP(t/a)TN(t/a)污染物量90.43582.121844.693.1415.19對(duì)初期雨水采取源頭控制和集中處理后，各污染物按照60%的截留率處理，則**湖湖區(qū)每年入湖的污染物量見(jiàn)下表：表7.3-7初期雨水入湖量名稱BOD(t/a)COD(t/a)SS(t/a)TP(t/a)TN(t/a)地面徑流攜帶量90.43582.121844.693.1415.19截留量54.26349.271106.821.889.11入湖量36.17232.85737.881.266.087.4水系連通工程7.4.1由于唐家渡引水渠兼顧著灌溉的任務(wù)，故本次采用明渠。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)探勘，本著少占耕地和減少投資的原則，盡量利用現(xiàn)有的溝渠和選擇最優(yōu)的引水線路。其引水線路為：樁號(hào)0+350～2+300利用西溝現(xiàn)有的排水渠進(jìn)行引水，樁號(hào)3+390～4+850為利用現(xiàn)有小溝渠擴(kuò)挖而成，樁號(hào)2+300～3+390為新開(kāi)渠道。7.4.1唐家渡引水渠設(shè)計(jì)流量為5.96m3/s，根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》渠道加大流量按設(shè)計(jì)流量的1.25倍考慮，加大流量為7.45m3/s。樁號(hào)0+350～2+300（利用西溝）按其排洪流量進(jìn)行設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)流量為8m3（1）過(guò)流能力計(jì)算不受節(jié)制閘壅水影響的渠道過(guò)流能力按恒定均勻流公式計(jì)算，即式中Q——渠道的設(shè)計(jì)流量（m3/s）；A——渠道過(guò)水?dāng)嗝婷娣e（m2）；R——渠道過(guò)水?dāng)嗝娴乃Π霃剑╩）；C——謝才系數(shù)，；——渠道比降；——渠道糙率，按土渠取0.03。（2）水頭損失計(jì)算建筑物進(jìn)口水頭損失計(jì)算按下式計(jì)算:式中V——建筑物輸水段的平均流速(m/s)；V1——上游渠道斷面的平均流速(m/s)；ξ1——進(jìn)口局部水頭損失系數(shù)，根據(jù)進(jìn)口漸變段形式可取0.1～0.3。建筑物出口水頭損失計(jì)算按下式計(jì)算:式中V——下游渠道斷面的平均流速(m/s)；ξ2——出口局部水頭損失系數(shù)。出口斷面回升一般較小，在本次設(shè)計(jì)中未加考慮，這樣可使渠道的水頭有富余，偏于安全。（3）渠頂高度計(jì)算根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50288-99），對(duì)于4～5級(jí)渠道，堤頂超高按下式計(jì)算:式中——渠道堤頂超高（m）；——渠道通過(guò)加大流量時(shí)的水深（m）。根據(jù)上述公式計(jì)算，來(lái)綜合確定各渠段的堤頂超高。渠道縱斷面設(shè)計(jì)首先要保證設(shè)計(jì)水面線平順銜接，然后根據(jù)渠道上建筑物的底部高程，并考慮建筑物的水頭損失，確定渠底高程及渠道比降。渠道橫斷面形式均為梯形。對(duì)于現(xiàn)有溝渠上開(kāi)挖的渠道底寬根據(jù)現(xiàn)狀寬度確定，挖方深度較小、邊坡較緩的渠道邊坡系數(shù)也根據(jù)現(xiàn)狀確定，填方渠道渠堤外邊坡不小于1:1.5。為防止風(fēng)浪對(duì)渠床的淘刷，襯砌護(hù)面應(yīng)有一定的超高，根據(jù)相關(guān)規(guī)范和資料，本次設(shè)計(jì)襯砌高度按照設(shè)計(jì)水深加上0.3m超高確定。表7.4-1渠道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)斷面特征表項(xiàng)目設(shè)計(jì)流量Q水深h底寬b左邊坡m1右邊坡m2糙率n縱坡I流速V樁號(hào)工況0+350～2+300設(shè)計(jì)8.001.775.00340000.592加大10.001.995.00340000.6292+300～4+850加大7.452.052.00325000.714設(shè)計(jì)5.961.852.00325000.675表7.4-2渠道各斷面設(shè)計(jì)參數(shù)表樁號(hào)地面最低點(diǎn)高程（m）設(shè)計(jì)底高程（m）渠底寬度（m）設(shè)計(jì)水位（m）計(jì)算渠頂高程（m）襯砌高程（m）設(shè)計(jì)左渠頂高程（m）設(shè)計(jì)右渠頂高程（m）備注0+40019.8418.94520.7121.6321.0121.6321.630+60019.5318.89520.6621.5820.9621.5821.580+80019.0218.84520.6121.5320.9121.5321.531+00018.7718.79520.5621.4820.8621.4821.481+20018.7918.741020.5121.4320.8121.4321.431+40018.9518.698.520.4621.3820.7621.3821.381+60018.2218.64620.4121.3320.7121.3321.331+80018.8918.5910.520.3621.2820.6621.2821.282+00018.5818.547.520.3121.2320.6121.2321.232+20018.5618.499.520.2621.1820.5621.1821.18溢流堰2+25018.47西溝倒虹吸2+30518.072+31020.4218.052.0019.9020.8220.2020.8220.822+35020.4918.032.0019.8820.8020.1820.8020.802+45020.7217.992.0019.8420.7620.1420.7620.762+65021.1217.912.0019.7620.6820.0621.0221.012+78017.86中溝倒虹吸2+82917.462+85020.5117.452.0019.3020.2219.6020.5020.523+05020.7217.372.0019.2220.1419.5220.7220.713+35020.7417.252.0019.1020.0219.4020.7820.803+45019.9117.212.0019.0619.9819.3621.0620.703+65019.3217.132.0018.9819.9019.2821.0121.113+85019.1117.052.0018.9019.8219.2020.9420.404+05019.0816.972.0018.8219.7419.1220.8120.944+25018.8316.892.0018.7419.6619.0421.0720.984+45018.7616.812.0018.6619.5818.9620.6820.974+65018.3216.732.0018.5819.5018.8819.6620.984+85016.7816.652.0018.5019.4218.8019.4219.4（1）渠道橫斷面設(shè)計(jì)1）對(duì)唐家渡渠道中現(xiàn)有溝渠的整治原則為：當(dāng)現(xiàn)有斷面滿足設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)橫斷面的要求時(shí)，盡量保持現(xiàn)有溝渠的底寬，不縮小其現(xiàn)有斷面的原則；如現(xiàn)有斷面小于設(shè)計(jì)斷面時(shí)，則按設(shè)計(jì)斷面進(jìn)行設(shè)計(jì)。2）對(duì)樁號(hào)2+300～4+850段渠道即新開(kāi)渠道采用以下兩個(gè)方案進(jìn)行比選。方案1：渠道橫斷面采用梯形斷面型式：渠道設(shè)計(jì)底寬2m，邊坡1：1.5，高度2.77m，渠道底部和邊坡均采用植草磚+草皮護(hù)坡。方案2：渠道橫斷面采用矩形結(jié)構(gòu)型式：設(shè)計(jì)底寬2.5m，高度2.56m，采用U形槽結(jié)構(gòu)，壁厚30cm鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。表7.4-3兩方案投資比較表項(xiàng)目單位單價(jià)梯形斷面矩形斷面數(shù)量合價(jià)數(shù)量合價(jià)土方開(kāi)挖m31712.1205.721.07358.12土方回填m326012.20317.20草皮護(hù)坡m2610.160.60.00植草磚m23510.1353.5永久占地m24814.67704.168.50408.00C20混凝土m332002.47789.12鋼筋t660000.171139.29合計(jì)1323.963011.73經(jīng)過(guò)比較，方案1比方案2經(jīng)濟(jì)投資少，而且從生態(tài)的角度來(lái)考慮，采用草皮護(hù)坡比混凝土結(jié)構(gòu)要好得多，故選用方案1。由于本段渠道在過(guò)水?dāng)嗝婊緸橥诜角?，且均為粉質(zhì)粘土地層，渠道本身具有一定的防滲功能，為防止渠道沖刷，從生態(tài)的角度考慮，本次渠道的橫斷面襯砌方式為：設(shè)計(jì)水位+0.3m以下渠坡和渠底采用植草磚+草皮護(hù)坡；設(shè)計(jì)水位+0.3m以上渠坡采用草皮護(hù)坡。（2）渠道滑弧穩(wěn)定計(jì)算穩(wěn)定計(jì)算斷面的選擇根據(jù)地形地質(zhì)條件，選擇渠身最高的斷面進(jìn)行渠坡穩(wěn)定分析計(jì)算。計(jì)算工況a、施工期渠內(nèi)坡及的穩(wěn)定計(jì)算。b、設(shè)計(jì)水位下穩(wěn)定滲流期的渠內(nèi)坡穩(wěn)定計(jì)算。c、水位驟降工況渠內(nèi)坡穩(wěn)定計(jì)算。計(jì)算方法本計(jì)算方法是根據(jù)武漢水利學(xué)院編制的土壩穩(wěn)定分析的計(jì)算程序，采用畢肖普法計(jì)算。計(jì)算在穩(wěn)定滲流條件下內(nèi)外渠坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。采用有效應(yīng)力法計(jì)算，施工期、水位降落其同時(shí)采用總應(yīng)力法計(jì)算。計(jì)算參數(shù)計(jì)算參數(shù)是根據(jù)地質(zhì)提供的地基土層物理力學(xué)參數(shù)表選取。表7.4-4渠坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果表計(jì)算工況畢肖普法備注計(jì)算值規(guī)范值水位驟降期1.361.15滿足要求施工期1.221.05滿足要求設(shè)計(jì)水位穩(wěn)定期1.261.15滿足要求.2根據(jù)相應(yīng)的設(shè)計(jì)引水方案，擬在長(zhǎng)河右岸樁號(hào)K9+900附近引水至**湖，設(shè)計(jì)引水流量為1.3m3/s，設(shè)計(jì)引水位為17.93m。因長(zhǎng)河枯水期水位較低，一般低于設(shè)計(jì)引水位，因此需在引水口附近新建攔河擋水建筑物，以保證引水需求。因長(zhǎng)河樁號(hào)K10+000附近的設(shè)計(jì)河床底部高程在12.75m左右，因此新建的攔河建筑物擋水高度在5m左右，屬低水頭攔河建筑物。（1）壩型選擇引水工程中的攔河建筑物為低水頭攔河建筑物，可選方案有攔河節(jié)制閘、攔河橡膠壩和水力自控翻板閘。引水口附近的長(zhǎng)河河道底寬在45m～110m之間，平均寬約70m，如果全斷面修建攔河節(jié)制閘，將大大增加投資；若部分建閘，則需要建設(shè)輔助壩段，不利于洪水期的行洪。另外，攔河閘總的來(lái)說(shuō)投資大，技術(shù)復(fù)雜，對(duì)閘址地基要求高，.運(yùn)行維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用高。攔河橡膠壩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單新穎，壩袋是用合成纖維織物和合成橡膠制成的薄壁柔性結(jié)構(gòu)，代替鋼和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。與攔河閘相比，由于橡膠壩單跨長(zhǎng)度大，大大減少了中墩數(shù)量，基本不影響河道原有行洪斷面，另外還不需要修建閘墩上的工作橋、機(jī)架橋等鋼或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。相比之下，橡膠壩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，三材用量顯著減少，一般可節(jié)省鋼材30～50%，水泥20～50%，木材60%以上。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，與同規(guī)模的常規(guī)攔河閘比較，橡膠壩的造價(jià)一般可減少30～70%。此外，與攔河節(jié)制閘比較，攔河橡膠壩還具有施工期短、止水效果和抗震性能好、操作靈活、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低等特點(diǎn)，特別適合于平原河道上的低水頭溢流壩。水力自控翻板閘是利用水力和閘門(mén)自重平衡原理，增設(shè)阻尼反饋系統(tǒng)來(lái)達(dá)到閘門(mén)隨上游水位升高，而逐漸開(kāi)啟泄流；上游水位下降，而逐漸回關(guān)蓄水，使得上游水位始終保持在要求的范圍內(nèi)。水力翻板閘能根據(jù)上游水位自動(dòng)調(diào)節(jié)，造價(jià)低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工期短，管理運(yùn)行方便，但也存在很多問(wèn)題，主要有：一是阻水，經(jīng)不住大洪水的沖擊，易被洪水沖毀，全國(guó)每年都有大批翻板閘門(mén)被洪水沖毀。二是易被漂浮物卡塞或上游泥沙淤積，造成不能自動(dòng)翻板而影響防洪安全。三是洪水過(guò)后，翻板閘門(mén)再關(guān)上時(shí)被異物卡住，造成大量漏水，無(wú)法正常蓄水工作。四是上游漂浮物無(wú)法清理，使河道臟亂。經(jīng)綜合論證比較，本攔河建筑物型式選為袋式充水橡膠壩，錨固方式采用雙線不穿孔螺栓壓板式錨固。（2）壩址選擇根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察，擬有兩個(gè)壩址可選，壩址一為樁號(hào)K10+000處，壩址二為樁號(hào)K9+450處，兩址相距550m。壩址一位于壩址二的上游，此處河面相對(duì)較寬，根據(jù)《長(zhǎng)河初設(shè)》，河道底部設(shè)計(jì)高程為12.75m，設(shè)計(jì)洪水位為17.93m；壩址二位于壩址一的下游，此處河面相對(duì)較窄，根據(jù)《長(zhǎng)河初設(shè)》，河道底部設(shè)計(jì)高程為12.73m，設(shè)計(jì)洪水位為17.93m。因長(zhǎng)河設(shè)計(jì)縱坡緩（此段為1/13000）水位落差非常小，兩址處的設(shè)計(jì)壩高均可為5m，選擇壩長(zhǎng)較短處建壩可減少工程投資。因此擬選壩址二為橡膠壩的壩址，即長(zhǎng)河樁號(hào)K9+450處。7.4.2本橡膠壩工程由上游連接段、壩基段和下游連接段組成。上游連接段包括鋪蓋和護(hù)坡，順?biāo)飨蜷L(zhǎng)為20m，梯形斷面，底寬50m，邊坡坡比1：2.5。壩基段包括壩底板、橡膠壩袋、兩側(cè)岸墻和泵房及控制室等。底板順?biāo)飨蜷L(zhǎng)為20m，設(shè)計(jì)底板高程13.00m。橡膠壩壩頂長(zhǎng)度75m，設(shè)計(jì)壩高5m，壩頂高程18.00m。左右岸墻的墻頂高程為19.80m，右岸墻內(nèi)布置泵房，頂部設(shè)控制室。下游連接段包括護(hù)坦（消力池）、海漫、防沖槽和左右岸護(hù)坡。消力池為底流消能，池底高程11.50m，池長(zhǎng)16m（包括1：4的斜坡段），底寬50m，左右邊坡坡比為1：2.5。海漫長(zhǎng)15m，防沖槽長(zhǎng)10m，底寬50m，左、右邊坡坡比均為1：2.5。橡膠壩袋設(shè)計(jì)（1）壩袋參數(shù)擬定壩袋須擬定的參數(shù)有：壩高H1；內(nèi)壓水頭H0；內(nèi)壓比；上游壩面曲線段長(zhǎng)度S1；下游壩面曲線段長(zhǎng)度S；上游貼地段長(zhǎng)度n；下游貼地段長(zhǎng)度X0；壩袋有效周長(zhǎng)L0；壩袋單寬容積（壩袋斷面面積）V。各參數(shù)詳見(jiàn)圖7.4-5。圖7.4-5橡膠壩壩袋計(jì)算模型簡(jiǎn)圖本橡膠壩設(shè)計(jì)壩高取為m，內(nèi)壓比取。壩袋各參數(shù)計(jì)算采用查表法計(jì)算。根據(jù)《橡膠壩技術(shù)規(guī)范》（SL227-98），查附錄B中的表B.2.2-1充水式橡膠壩壩袋設(shè)計(jì)參數(shù)表，計(jì)算可得壩袋各項(xiàng)參數(shù)，計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)表7.4-6。表7.4-6橡膠壩壩袋各項(xiàng)參數(shù)計(jì)算表袋壁拉力上游段弧長(zhǎng)下游段弧長(zhǎng)下游段貼地長(zhǎng)度上游段貼地長(zhǎng)度上游段曲率半徑雙錨壩袋有效周長(zhǎng)（不包括錨固長(zhǎng)度）壩袋底墊片有效長(zhǎng)度（雙錨）壩袋單寬容積T（kN/m)S1（m）S（m）X0（m）n（m）R（m）L0（m）n+X0（m）V（m3/m）208.78758.85552.9386.4556.666517.6439.39343.01（2）壩袋選擇1）壩袋經(jīng)向計(jì)算強(qiáng)度由查表法計(jì)算可知，壩袋經(jīng)向計(jì)算強(qiáng)度kN/m。2）壩袋設(shè)計(jì)強(qiáng)度根據(jù)《橡膠壩技術(shù)規(guī)范》（SL227-98）第3.1.5項(xiàng)的規(guī)定，壩袋強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù)充水壩不應(yīng)小于6.0。根據(jù)相應(yīng)的條文說(shuō)明，確定壩袋緯向強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù)的方法是一種經(jīng)驗(yàn)的和近似的方法。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，橡膠壩壩體縱斷面采用梯形或矩形布置，在邊墻、邊坡采用壓板錨固時(shí)，緯向強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù)取用經(jīng)向強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù)的0.8～1.0倍。在確定壩袋強(qiáng)度安全系數(shù)時(shí)還應(yīng)考慮下列因素：壩袋膠布材料加工制成膠布時(shí)強(qiáng)度損失一般達(dá)15％～25％左右，并且材料強(qiáng)度存在不均勻性；壩袋在使用過(guò)程中因老化所造成的強(qiáng)度損失，及工程規(guī)模和重要性等。綜上所述，橡膠壩壩袋的經(jīng)向及緯向設(shè)計(jì)強(qiáng)度取為800kN/m，壩袋型號(hào)選定為JBD5.0-300-3，膠布型號(hào)為J300300-3，經(jīng)（緯）向強(qiáng)度為900（900）kN/m。另外，橡膠壩袋應(yīng)滿足下列構(gòu)造要求：在膠布加工條件許可的情況下，應(yīng)盡量選用布幅較大的帆布；壩袋膠布的帆布層數(shù)不宜超過(guò)三層；壩袋膠布各層膠中，外覆蓋膠的厚度應(yīng)大于2.5mm，夾層膠厚度為0.3～0.5mm，外覆蓋膠的厚度應(yīng)大于2.0mm；壩袋膠布布幅間的搭接強(qiáng)度應(yīng)大于壩袋緯向設(shè)計(jì)強(qiáng)度。（3）壩袋錨固壩袋采用不穿孔螺栓固定壓板雙錨固。上下游錨固線在底板上的距離為壩袋上下游貼地長(zhǎng)度，即為壩袋底墊片有效長(zhǎng)度9.393m。為使坍壩時(shí)壩袋平整不阻水，充壩時(shí)壩袋褶皺較少，斜坡部分的錨固線上游側(cè)為相切于壩袋設(shè)計(jì)外形的折線布置，下游側(cè)為直線布置。上游錨線在邊坡上延長(zhǎng)一段，然后分布若干折線向上布置，以便在壩袋充漲時(shí)減少緯向應(yīng)力。兩壩端壩高取設(shè)計(jì)壩高的1.1倍。①單根螺栓承載計(jì)算根據(jù)“橡膠壩規(guī)范”，螺栓間距取值范圍：0.2～0.3m，本工程選取0.2m。每根螺栓承受的荷載可按下式計(jì)算：式中：Q0—螺栓承受拉力（kN）；K1—螺栓緊力及扭轉(zhuǎn)力影響系數(shù)，取為1.75；T0—單位長(zhǎng)度螺栓計(jì)算荷載（kN/m）；n—1m長(zhǎng)度內(nèi)螺栓根數(shù)。計(jì)算可得，Q0=35kN。②螺栓直徑計(jì)算螺栓直徑可按下式計(jì)算：式中：d—螺栓直徑（cm）；[]—螺栓允許拉應(yīng)力（N/cm2）。螺栓選用3號(hào)鋼，允許拉應(yīng)力拉=16000N/cm2。考慮扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的影響，允許應(yīng)力[拉]=0.75拉=12000N/cm2。經(jīng)計(jì)算，螺栓直徑為2.2cm。因此選用地腳螺栓（GB799–88）M36，即d=36mm。（3）螺栓的埋置深度Lm螺栓與底板鋼筋焊接，以增加螺栓與砼的結(jié)合。Lm=15d=530=450mm選用螺栓為（GB799–88），M36–500–60，表面需鍍鋅鈍化處理。（4）壩袋構(gòu)造充水橡膠壩設(shè)置安全溢流裝置，并在壩頂設(shè)置排氣閥。另外，橡膠壩設(shè)置底墊片，底墊片應(yīng)不漏水并具有一定的抗拉強(qiáng)度。土建工程設(shè)計(jì)（1）壩底板①順?biāo)飨蜷L(zhǎng)度確定壩底板順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度即底板寬度應(yīng)滿足壩袋坍落線的寬度要求，并在上下游應(yīng)留足安裝檢修的交通道。雙錨固橡膠壩的底板寬度可按下式估算：式中：L2—底板順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度，m；L02、L03—分別為雙錨固時(shí)壩袋有效周長(zhǎng)和貼地長(zhǎng)度，m；l1—上游安裝、檢修通道，為錨固線至上游底板端部長(zhǎng)度，m；l2—下游安裝、檢修通道，為壩袋坍落線至下游底板端部長(zhǎng)度，m。經(jīng)計(jì)算后確定，L2=20m。②底板結(jié)構(gòu)底板結(jié)構(gòu)型式為現(xiàn)澆C25鋼筋混凝土平底板，設(shè)計(jì)底板高程略高于原設(shè)計(jì)河床高程（12.73m），為13.00m。底板厚度為1.5m，下設(shè)厚0.1m的現(xiàn)澆C10素混凝土墊層，其上、下游端則各設(shè)置深度為1m的齒槽。底板中間設(shè)一道順?biāo)飨虻某料菘p，縫寬2cm，縫內(nèi)設(shè)紫銅片止水，并用瀝青砂板填縫。（2）上游防滲鋪蓋為延長(zhǎng)滲徑，降低滲透壓力和滲透坡降，擬在上游設(shè)置防滲鋪蓋。鋪蓋采用現(xiàn)澆C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度為20m，厚0.5m，下設(shè)厚0.1m的現(xiàn)澆C10素混凝土墊層。鋪蓋在順?biāo)飨蛟O(shè)兩道沉陷縫，縫距為16.67m，縫寬2cm，縫內(nèi)設(shè)紫銅片止水，并用瀝青砂板填縫。（3）消能防沖設(shè)計(jì)①泄流能力計(jì)算橡膠壩泄洪能力可按堰流公式計(jì)算：式中：Q—過(guò)壩流量（m3/s）；—堰流側(cè)收縮系數(shù)，與邊界條件有關(guān)，取值同水閘；—淹沒(méi)系數(shù)，可取寬頂堰的試驗(yàn)數(shù)據(jù)；m—流量系數(shù)；B—溢流斷面的平均寬度（m）；h0—計(jì)入行近流速水頭的堰頂水頭（m）；h1、h2—壩上、下游水深，m；H—運(yùn)行時(shí)壩袋充脹的實(shí)際壩高，m；H0—壩袋內(nèi)壓水頭，mH1—設(shè)計(jì)壩高，m。為避免振動(dòng)，壩袋充起時(shí)，壩頂溢流深度控制在0.5m內(nèi)。當(dāng)壩頂溢流深度為0.5m時(shí)，橡膠壩壩頂過(guò)流量可達(dá)到42.3m②消能設(shè)計(jì)計(jì)算橡膠壩采用底流式消能，即采用挖深式消力池進(jìn)行消能，并緊接消力池后設(shè)置海漫和防沖槽，用于保護(hù)消力池后的河床免遭水流沖刷。橡膠壩工程下游消能計(jì)算公式采用《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL265-2001）中的附錄B消能防沖計(jì)算公式，主要確定消力池、海漫及防沖槽的結(jié)構(gòu)尺寸。計(jì)算時(shí)，一般設(shè)定在設(shè)計(jì)流量或給定流量的條件下，計(jì)算在坍壩過(guò)程中不同壩袋高度及所對(duì)應(yīng)的下游河床水深下的消力池的池深、池長(zhǎng)等，選取上述最不利的計(jì)算值，作為消力池結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)依據(jù)。也就是通過(guò)試算確定消力池的池深、池長(zhǎng)和底板厚度。根據(jù)現(xiàn)有橡膠壩的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，一般情況下，為避免橡膠壩袋的強(qiáng)烈振動(dòng)，當(dāng)上游來(lái)水、壩頂溢流水深超過(guò)0.5m時(shí)，橡膠壩應(yīng)排水坍壩運(yùn)行。因此，消能計(jì)算時(shí)，橡膠壩上游水位定為18.5m，即高出設(shè)計(jì)壩高0.5m，計(jì)算取壩高5m、坍壩0.5m、坍壩1m、坍壩1.5m和坍壩2m等工況分別進(jìn)行試算，最后確定消能設(shè)施的各個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸。A、消力池消力池深度計(jì)算公式如下：式中——消力池深度（m）；——水躍淹沒(méi)系數(shù)，可取1.05～1.10；——躍后水深（m）；——收縮水深(m)；——水流動(dòng)能校正系數(shù)，可取1.0～1.05；——過(guò)壩單寬流量(m2/s)；——消力池首端寬度（m）；——消力池末端寬度（m）；——由消力池底板頂面算起的總勢(shì)能（m）；——出池落差（m）；——出池河床水深(m)；——流速系數(shù)，一般采用0.95；消力池長(zhǎng)度計(jì)算公式如下：式中——消力池長(zhǎng)度(m)；——消力池斜坡段水平投影長(zhǎng)度(m)；——水躍長(zhǎng)度校正系數(shù)，可采用0.7～0.8；——水躍長(zhǎng)度(m)。消力池底板始端厚度可按抗沖和抗浮要求分別計(jì)算，并取其大值。計(jì)算公式如下：抗沖抗浮式中——消力池底板始端厚度，m；——壩頂溢流水時(shí)上、下游水位差，m；——消力池底板計(jì)算系數(shù)，可采用0.15～0.20；——消力池底板安全系數(shù)，可采用1.1～1.3；——作用在消力池底板的揚(yáng)壓力，kPa；——作用在消力池底板頂面的水重，kPa；——作用在消力池底板上的脈動(dòng)壓力，kPa；——消力池底板的飽和重度，kN/m3。試算后確定，消力池池深取1.5m，池長(zhǎng)16m，底板厚度為1m，采用現(xiàn)澆C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，下設(shè)厚0.4m的砂石反濾層，底板末段設(shè)Φ100mm的PVC排水管，排距和孔距均為1.5m，梅花型布置。B、海漫海漫長(zhǎng)度可按下式計(jì)算：式中－海漫長(zhǎng)度(m)；——消力池末端單寬流量，m2/s；——海漫長(zhǎng)度計(jì)算系數(shù)。經(jīng)計(jì)算確定，海漫長(zhǎng)度取15m，采用M10漿砌石結(jié)構(gòu)，厚度0.5m，下設(shè)厚0.4m的砂石反濾層。海漫段M10漿砌石底板上設(shè)置Φ100mm的PVC排水管，排距和孔距均為1.5m，梅花型布置。C、下游防沖槽海漫末端的河床沖刷深度可按下式計(jì)算：式中dm—海漫末端河床沖刷深度，m；qm—海漫末端單寬流量，m3/（s﹒m）；[v0]—河床土質(zhì)允許不沖流速，m/s；hm—海漫末端河床水深，m。經(jīng)計(jì)算，dm=m。參照實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，下游防沖槽的深度一般采用1.5m～2.5m。本工程取2.0m，槽頂與海漫末端齊平，堆石粒徑30～50cm。防沖槽上下游邊坡為1：2、1：3，兩側(cè)邊坡坡度與兩岸岸坡相同，為1：2.5。（4）兩側(cè)邊墩及護(hù)坡設(shè)計(jì)橡膠壩壩袋與兩岸采用斜坡式岸墻進(jìn)行連接，斜坡坡度為1：2.5。左、右岸墻均采用現(xiàn)澆C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，順?biāo)飨蜷L(zhǎng)度為20m，墻頂高程為19.80m，其中右岸岸墻內(nèi)設(shè)置充排水用泵房。岸墻具體結(jié)構(gòu)型式及尺寸詳見(jiàn)圖紙。為防止水流沖刷，上游鋪蓋、消力池、海漫及防沖槽段兩側(cè)邊坡均進(jìn)行護(hù)砌。護(hù)砌采用現(xiàn)澆C20混凝土結(jié)構(gòu)，除消力池段的混凝土護(hù)坡厚度為0.5m外，其它各段的混凝土護(hù)坡厚度為0.2m，護(hù)坡下設(shè)厚0.1m的砂石墊層?；炷磷o(hù)坡每隔4m設(shè)一道沉陷縫，縫寬2m，并用瀝青砂板填縫。充排水系統(tǒng)（1）供水水源為減少工程運(yùn)行費(fèi)用，利用上游水源充足的條件，從橡膠壩上游鋪蓋邊緣的透砂砌塊大口井取水，取水口安裝在井內(nèi)，進(jìn)水口比護(hù)坦低1.0m，而護(hù)坦比壩底板頂面低0.5m，因此即使在坍壩且下游無(wú)水狀態(tài)時(shí)，上游護(hù)坦上尚有0.5m深的水，水源充足，能滿足壩袋充水量需要。河水經(jīng)沉淀后作為供水水源，可保證供水水源含沙量較小。（2）供、排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)①水泵設(shè)計(jì)流量確定水泵的選型應(yīng)根據(jù)壩的規(guī)模、充（坍）壩時(shí)間及擬定的系統(tǒng)確定水泵的流量。在設(shè)計(jì)情況下，壩袋充水量約為2688m3式中Q－計(jì)算的水泵所需要最小流量，m3/h；V－壩袋的充水容積，2688.1m3n－水泵臺(tái)數(shù)（2臺(tái)），1用1備；t－充壩或坍壩所要求的最短時(shí)間，h。經(jīng)計(jì)算，橡膠壩水泵設(shè)計(jì)流量為896m3②水泵揚(yáng)程的確定水泵揚(yáng)程應(yīng)該根據(jù)管路的布置分別計(jì)算充壩或坍壩時(shí)所需水壓力，即式中HB－水泵所需的揚(yáng)程，m；－水泵出水管管口高程，m；當(dāng)出水管直接向壩袋充水時(shí)，則；H1－橡膠壩壩高，m；－壩袋內(nèi)壓比；本工程橡膠壩內(nèi)壓比為1.3；－壩底板高程；－水泵進(jìn)水管最低水位，m；－水泵進(jìn)水管、充排水管等管道系統(tǒng)的水頭損失總和，m。經(jīng)計(jì)算，橡膠壩揚(yáng)程為9.5m。③水泵選型根據(jù)流量和揚(yáng)程，結(jié)合水泵性能特點(diǎn)，選擇水泵型號(hào)350S16A，其特性參數(shù)詳見(jiàn)表7.4-7。選擇機(jī)組2套（其中1套備用）。當(dāng)洪水突來(lái)須緊急坍壩時(shí)，可同時(shí)啟動(dòng)兩臺(tái)機(jī)組。表7.4-7水泵特性參數(shù)表型號(hào)轉(zhuǎn)數(shù)n(r/min)流量Q(m3/h)揚(yáng)程H(m)效率η（%）功率(kW)必需氣蝕余量(m)配帶電機(jī)型號(hào)重量（kg）軸功率電機(jī)功率泵重電機(jī)重350S16A148080013.77440.345Y250M-4380VIP4489542096711.57838.87.111678.67039（3）充排水管路布置為節(jié)約工程投資，減小占地面積，壩袋的充水、排水管合用，充、排水泵合用，供排水調(diào)度時(shí)運(yùn)用電動(dòng)蝶閥控制。在河道右岸邊墩內(nèi)布置供、排水泵房，在壩底板下鋪設(shè)一條壓力鋼管供充排水用，管道設(shè)4個(gè)進(jìn)出水口。充排水管道的直徑按下式計(jì)算：式中Q－管段內(nèi)最大計(jì)算流量，m3/s；v－管道采用的計(jì)算流速，m/s。充排水管徑計(jì)算以機(jī)排為控制條件，根據(jù)《橡膠壩技術(shù)規(guī)范》（SL227-98），水泵吸水管中的流速在1.2～2m/s中選?。粔核苤械牧魉僭?～5m/s中選取。管徑選取結(jié)果詳見(jiàn)橡膠壩充排水系統(tǒng)原理圖。（4）橡膠壩運(yùn)行方式①充水運(yùn)行橡膠壩由水泵從蓄水坑供水管取水，經(jīng)埋于壩底板下方的充（排）水管路，由進(jìn)（出）水口向壩袋供水。為避免壩袋超壓運(yùn)行，在壩端設(shè)超壓溢流管，當(dāng)壩袋內(nèi)水壓超過(guò)設(shè)計(jì)值（6.5m）時(shí)，將溢流出水，此時(shí)應(yīng)立即停止向壩內(nèi)充水。②排水運(yùn)行橡膠壩在排水時(shí)，采用自流與動(dòng)力混合排水方式，充排水系統(tǒng)公用一套水泵裝置，出水管經(jīng)水泵室的閥門(mén)切換將水排向壩下游消力池的出水坑。③立壩運(yùn)行在調(diào)水期需向**湖引水時(shí)，才進(jìn)行立壩操作，向橡膠壩袋充水，橡膠壩的具體操作參見(jiàn)橡膠壩充排水系統(tǒng)原理圖。在立壩過(guò)程中，觀察壩體的變化，如發(fā)生異常現(xiàn)象，應(yīng)立即關(guān)閉相應(yīng)的閥門(mén)進(jìn)行檢修，當(dāng)超壓溢流管向外溢水時(shí)停泵。④坍壩運(yùn)行在非調(diào)水期特別是汛期，不需要向**湖引水時(shí)，需進(jìn)行坍壩操作。正常情況下，當(dāng)壩頂溢流水深超過(guò)0.5m時(shí)，橡膠壩即開(kāi)始坍壩，直至坍平為止，以保證橡膠壩的安全。非調(diào)水期應(yīng)坍壩運(yùn)行。（5）泵房設(shè)計(jì)泵房主要是用來(lái)布置水泵機(jī)組及設(shè)備，其平面尺寸主要是考慮機(jī)組設(shè)備安裝、管道、吊物孔和樓梯的布置及工作人員操作，檢修等，同時(shí)還須考慮工程經(jīng)濟(jì)，減小滯洪影響。由于橡膠壩袋為端錨式，泵房可布置于邊墩內(nèi)，根據(jù)本工程實(shí)際情況和方便運(yùn)行管理，泵房布置于右側(cè)的邊墩內(nèi)。根據(jù)管理方便及防洪的需要，泵房的上部布置控制室。泵房控制室高程為19.80m，平面尺寸7m20m，泵房?jī)?nèi)布置了2臺(tái)350S16A型離心泵、1臺(tái)QS25-7-2.2型潛水電泵、閥門(mén)及附件；橡膠壩上游給水井中配置1臺(tái)QS65-18-5.5型潛水電泵作為橡膠壩的輔助充水泵。由于泵房層高程較低，設(shè)計(jì)時(shí)考慮泵房?jī)?nèi)防滲、排水、通風(fēng)、操作人員工作及設(shè)備起吊、檢修等。（6）壩袋的安全監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制系統(tǒng)為防止壩袋超壓，橡膠壩在兩側(cè)岸墻內(nèi)設(shè)置安全溢流管與壩袋相連通，其管出口位置與壩袋設(shè)計(jì)內(nèi)壓水頭齊平，當(dāng)充壩高度超過(guò)設(shè)計(jì)內(nèi)壓時(shí)，水就從超壓溢流管溢出，可保證壩袋不致因超壓而破壞，兩根溢流管徑與充排水管直徑相同，保證超壓溢出的水流量大于壩袋充水流量，該管設(shè)置逆止閥。溢流管兼作排氣用。本橡膠壩設(shè)置一套安全監(jiān)控和自動(dòng)化控制系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、歷時(shí)資料查詢編報(bào)、遠(yuǎn)程與現(xiàn)地控制、非法入侵監(jiān)測(cè)、異常情況報(bào)警及自我圖文宣傳等功能，由安全監(jiān)控、水位流量監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)報(bào)警、軟件、多媒體演示等模塊組成。各模塊的功能任務(wù)為：安全監(jiān)控：監(jiān)視橡膠壩上下游安全保護(hù)區(qū)以及壩袋運(yùn)行的實(shí)時(shí)狀況。壩體監(jiān)控：橡膠壩充排水閥門(mén)和調(diào)節(jié)閘閥等的自動(dòng)啟閉、壩袋高度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。水位流量監(jiān)測(cè)：上下游水位、來(lái)水量、泄流量、壩體高度、壩袋內(nèi)壓及壩體其它參數(shù)的監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)報(bào)警：當(dāng)有人員、船只或物體闖入安全保護(hù)區(qū)，或當(dāng)水位、壩袋內(nèi)壓和壩袋高度等參數(shù)超過(guò)設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)聲光報(bào)警。軟件：數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、顯示、打印、報(bào)表生成、數(shù)據(jù)查詢、遠(yuǎn)程傳輸和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等。多媒體顯示：對(duì)本橡膠壩工程情況及有關(guān)背景材料進(jìn)行解說(shuō)、演示操作等。7.4.2橡膠壩的穩(wěn)定性驗(yàn)算包括壩基的滲透穩(wěn)定，壩底板及岸墻的穩(wěn)定驗(yàn)算等，均參照《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL265-2001）中相應(yīng)的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。本橡膠壩的工程等別和建筑物級(jí)別為Ⅲ等和3級(jí)，參照《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL265-2001），本橡膠壩為的穩(wěn)定計(jì)算應(yīng)滿足下列要求：各種計(jì)算情況下，土基上的壩底板及邊墩的平均基底應(yīng)力不大于地基允許承載力，最大基底應(yīng)力不大于地基允許承載力的1.2倍；中等堅(jiān)實(shí)土基上，其基底應(yīng)力的最大值與最小值之比和沿基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均應(yīng)不小于表7.4-8中的允許值。表7.4-8橡膠壩穩(wěn)定計(jì)算各項(xiàng)允許值荷載組合計(jì)算允許值（3級(jí)建筑物）抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)Kc基底應(yīng)力最大值與最小值之比η=Pmax/Pmin地基允許承載力（kPa）基本組合1.252.00特殊組合Ⅰ1.102.50Ⅱ1.05（1）壩基滲透穩(wěn)定性驗(yàn)算橡膠壩地下輪廓形狀初步擬定后，須要驗(yàn)證橡膠壩的防滲長(zhǎng)度L，只有實(shí)際防滲長(zhǎng)度L>[L]，橡膠壩防滲措施才是可行的。橡膠壩工程采用《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL265-2001）中規(guī)定的閘基防滲長(zhǎng)度計(jì)算公式進(jìn)行滲透計(jì)算，計(jì)算公式如下：式中L—壩基防滲長(zhǎng)度，即壩基輪廓線防滲部分水平段和垂直段長(zhǎng)度的總和，m；ΔH—上、下游水位差；C—允許滲徑系數(shù)值。粉質(zhì)粘土根據(jù)工程布置，上游設(shè)置了長(zhǎng)20m的C25混凝土鋪蓋，橡膠壩C25混凝土底板長(zhǎng)20m，實(shí)際防滲長(zhǎng)度大于40m。因此，壩基防滲滿足規(guī)范要求。（2）壩基及壩底板穩(wěn)定計(jì)算①計(jì)算工況根據(jù)橡膠壩的實(shí)際運(yùn)行中可能出現(xiàn)的各種情況，壩基及壩底板穩(wěn)定計(jì)算工況選取兩種最不利情況進(jìn)行計(jì)算：工況一是試壩時(shí)，即壩的上下游均無(wú)水，壩基底不承受浮托力和滲透壓力，地基只承受壩袋內(nèi)水重和壩底板自重；工況二是橡膠壩正常蓄水情況，即設(shè)計(jì)工況時(shí)，橡膠壩充脹擋水，上游水位與壩頂齊平，壩下游無(wú)水。具體計(jì)算工況及其荷載組合詳見(jiàn)表7.4-9。表7.4-9橡膠壩計(jì)算工況荷載組合計(jì)算工況自重水重靜水壓力揚(yáng)壓力土壓力浪壓力基本組合工況一√—————工況二√√√√√√②計(jì)算公式土質(zhì)地基上的壩底板沿基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)按下式計(jì)算：式中——沿壩基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；——壩基底面與地基之間的摩擦系數(shù)，取0.20；——作用在壩底板上的全部豎向荷載（包括壩底板基礎(chǔ)底面上的揚(yáng)壓力在內(nèi)）之和，kN；——作用在壩底板上的全部水平向荷載，kN。壩基底應(yīng)力及其最大值與最小值之比（不均勻系數(shù)）按下式計(jì)算：式中——壩基底應(yīng)力的最大值或最小值，kPa；——作用在壩底板上的全部豎向和水平向荷載對(duì)于基礎(chǔ)底面垂直水流方向的形心軸的力矩之和，kN·m；——壩基礎(chǔ)底板基底面的面積，m2；——壩基礎(chǔ)底板基底面對(duì)于該底面垂直水流向的形心軸的截面矩，m3。③計(jì)算結(jié)果及結(jié)論根據(jù)上述公式計(jì)算的成果詳見(jiàn)下表。表7.4-10壩基穩(wěn)定計(jì)算成果表計(jì)算工況抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)Kc基底應(yīng)力（kPa）不均勻系數(shù)η地基允許承載力（kPa）計(jì)算值規(guī)范值PmaxPminP平均計(jì)算值規(guī)范值工況一1.2570.5267.6269.071.052.00180工況二2.611.2566.4851.3658.921.292.00由計(jì)算可知，在試壩和壩體正常擋水情況下，壩基抗滑安全系數(shù)、基底應(yīng)力不均勻系數(shù)、地基承載力均滿足規(guī)范要求。（3）邊墩穩(wěn)定計(jì)算根據(jù)工程布置和橡膠壩的實(shí)際運(yùn)行中可能出現(xiàn)的各種情況，取左岸岸墻進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算，計(jì)算公式同上。岸墻穩(wěn)定計(jì)算工況選取兩種最不利情況進(jìn)行計(jì)算：工況一是完建時(shí)，即墻前無(wú)水，墻后擋土，但不考慮墻后地下水的影響；工況二是橡膠壩正常蓄水情況，即設(shè)計(jì)工況時(shí)，橡膠壩充脹擋水，上游水位與壩頂齊平，壩下游無(wú)水，此時(shí)壩體前段岸墻的墻前擋水，后