福泉市道坪镇谷龙河治理项目工程设计分析.pdf

江西建材规划设计与建筑1342023年6 月福泉市道坪镇谷龙河治理项目工程设计分析邓 刚贵州水利水电职业技术学院，贵州 贵阳 500002摘 要：文中以贵州省福泉市道坪镇河流面磷污染治理工程为例，根据工程实际情况，应用生态透水堤设计了治理方案，以期为山区河流面磷污染治理提供一定参考。关键词：山区河流面治理；磷污染治理；生态透水堤中图分类号：TV85文献标识码：B文章编号：1006-2890（2023）06-0134-03Design and Analysis of Gulong River Governance Project in Daoping Town,Fuquan CityDeng GangGuizhou Vocational and Technical College of Water Resources and Hydropower,Guiyang,Guizhou 500002Abstract:Taking the river surface phosphorus pollution treatment project in daoping town,FuquanCity,Guizhou province as the cut-in point,according to the actual situation of the project,the ecological permeable dike is applied and the treatment scheme is designed,it is expected to provide some reference for the treatment of phosphorus pollution in mountain rivers.Key words:Mountain river surface control;Phosphorus pollution control;Ecological pervious dike作者简介：邓刚（1980-），男，贵州贵阳人，本科，讲师，主要研究方向为水利工程专业教学。0 引言目前，在污水处理中，点源污染得到了有效控制，但非点源污染问题仍存在。在治理非点源污染时，传统的工程方法效果不明显，且费用较高1-3。生态透水堤则是从传统大坝发展而来的效果显著的非点源污染防治技术4。本文在福泉市道坪镇谷龙河治理项目上设计并应用了生态透水堤。1 工程概况谷龙河现为瓮安河（原称岩坑河）一级支流，属长江流域乌江水系。谷龙河源头高程为1445.4 m，全流域面积29.9 km2，河长15.2 km，平均比降14.5。本区域磷矿及磷化工企业较多，再加上磷矿石在开采及运输过程中散落于路面、河流边坡及河床上，受雨水冲刷导致磷随水进入自然水体中，使 TP（总磷）浓度升高。本次工程的主要任务是解决河流中沉淀和吸附磷矿物质，实现水污染处理。2 工程设计通过对谷龙河的调查，本工程决定采用从上到下分层设置逐步减磷的方法。除磷的主要措施是：根据当地的地形和人口的分布，采取“截留池+人工湿地净化+除磷净水剂”的方式。在谷龙河段共设4 个治理区域，其中，谷龙河新桥治理区域为1#治理区域，李齐庄治理区域为2#治理区域，何家院治理区域为3#治理区域，大竹林治理区域为4#治理区域。按所选除磷方式和治理区进行分区布置，1#治理区设1 号坝体（1#坝），总库容5.78万m3，用于沉淀水体中的污染物和磷矿。2#、3#、4#治理区各设一小坝（2#、3#、4#坝），在河岸设置格宾式滤水堤，并在滤水堤内侧种植吸磷植物。根据多年平均流量条件，原河床流经格宾侧向滤水堤沉淀、过滤，进入吸磷植物种植区，经吸磷植物吸收，再通过溢流孔流向下游护坦处安装的吸磷基质装置，水体中的磷含量便可以得到大幅下降，最后流入原河床，就可实现净化水质的目的。此外,工程还加强了对上游河道的水质管理，从而降低了因跨界污染引起的水资源管理争端。3 工程计算3.1 流域概况及河流特征谷龙河是长江乌江水系中的一条支流，发源于石梯坎附近的红头老山，上游河源高程为1445.4 m，由西南流向东北，流经拦坳田、桅杆坪、英坪、苏家院、谷龙、龚巴寨、大竹林，在大竹林旁与瓮安河会合，河段全长15.2 km，总面积29.9 km2，河道平均比降为14.5，经用110000的地形图勾绘，计算出4座拦河坝的集雨面积、主河道长、河道加权平均坡降（见表1）。表1 4 座拦河坝加权平均坡降表名称集雨面积/km2主河道长/km河道加权平均坡降/1#14.88.119.62#26.411.812.13#28.914.214.74#29.715.115.8谷龙河具有典型的亚热带高原季风气候特征，气候温和，多阴雨，日照少，无霜时间长，雨量充足，但分布不均。福泉气象站1961 至2014 年的数据显示：谷龙河多年平均气温为14.8 C，年间温度变化较小，1月最冷，平均气温为3.3 C，极端最低气温为-8.8 C；7月最热，平均气温为23.4 C，极端最高气温为36.4 C；年平均降雨量为1153.7 mm，年平均降水量变化较小；多年平均蒸发量达1 221mm，全年日照1 152.6 h，无霜期284d，相对湿度81%。江西建材规划设计与建筑1352023年6 月3.2 径流设计计算设计流域属典型的山区雨源型河流，径流主要集中在5-10月，径流量占全年径流量的76.6%，枯季径流相对平稳，11至4月径流量占全年径流量的23.4%，季节变化较大。根据瓮安气象站1961-2014年共54年（水文年）的年降水资料统计，瓮安气象站多年平均降雨量为1 115.4mm，Cv=0.16，Cs/Cv=2.0。根据 贵州省水资源综合规划同步期年降水量均值等值线图及 年降水量变化 Cv等值线图，设计流域多年平均降水量在1 100 mm左右，年降水变差系数 CV值0.16。故本次设计取设计流域面雨量为1 115.4 mm，Cv=0.16，Cs/Cv=2.0。根据设计流域及所参证站情况，坝址径流计算采用降水径流系数法，结合 贵州省地表水资源等值线图来推荐。（1）降雨径流系数法：根据 贵州省地表水资源等值线图，设计流域年径流系数在0.450.5，取中间值=0.47，坝址流域多年平均径流深为=0.471 115.4=524.2 mm。（2）等值线图查算法：根据 贵州省水资源综合规划平均年径流深等值线图，坝址流域多年平均径流深=500 m。以上两种方法计算成果可以看出，计算结果较为接近，两者的平均值为512.1 mm，综合考虑，该设计坝址流域多年平均年径流深取为=500 mm。径流的变差系数 Cvy根据 贵州省地表水资源中的公式计算。Cvy=Cvx/（m+LgF）（1）式中，Cvy为年径流变差系数；Cvx为年降水变差系数，Cvx=0.16；F为集水面积，F100 km2时取F=100 km2；为年径流系数，=0.46；m、为地区性经验参数。m=0.7，=0.04，=1.3。根据上式计算得年径流变差系数 Cvy=0.31，结合 贵州省地表水资源之“年径流变差系数 Cv等值线图（流域面积小于300km2）”，年径流量的变差系数Cv取0.3左右，偏态系数Cs取2Cv，本次设计采用年径流变差系数 Cvy=0.31、Cs=2Cv。本次拟建拦水坝设计流域多年平均降雨量为1115.4 mm，多年平均径流深为500 mm，与 贵州省水资源综合规划的有关等值线图成果较接近，坝址多年径流变差系数0.31 与 贵州省地表水资源年径流变差系数等值线图中的年径流变差系数0.3 取值基本一致，故年径流变差系数采用 Cv=0.31 是合理的，说明年径流成果合理可靠。4 治理区域的选择与建设方案的拟定根据项目的具体情况及工程建设需要，本次4#坝址施工的重点是在河床右岸的农田上种植吸磷植物。在选定的地区设置一座拦水坝用于沉淀磷，在位于右岸的农田修建一座过滤坝，以减缓水流，并在水缓区种植可降解磷的水生植物。4#治理区域平面图如图1 所示，大坝平面图如图2 所示。图1 4#治理区域平面布置图图2 4#治理区域大坝平面布置图5 侧向滤水堤设计在已有的河道沿岸设置过滤结构，以避免河道水流直接冲刷水体中吸磷植物。过滤结构可以采用本地物料建造堆石堤的形式，将其设置于河道及河床的边坡，可作为一种有效的防沙措施。因此，必须确定将由不同滤料（砂砾、卵石）组成的过滤堤作为引水建筑的主要结构。本次设计的滤水堤为格宾石笼，具有良好的过滤性能，可以达到设计的要求。5.1 渗透系数在地基不透水的条件下，以格宾挡墙的填料按堆石体计算渗透系数5-6。在紊流渗透的情况下采用 C.B.伊兹巴什建议公式计算，公式如下。（2）式中，代表堆石体空隙率，为20%30%；d代表块石的折算直径，为100300 mm。按格宾石笼填料施工粒径要求和堆石体的空隙率控制要求，经计算格宾挡墙的渗透系数 k=49.65 cm/s0.5 m/s。5.2 单宽渗透量经下式计算。其中，k为渗透系数，h2为下游面出逸点高度。（3）（4）计算简图如图3 所示。图3 渗流计算简图此次设计计算砌体底边宽取 L=2m。此外，水流通过堆石体浸润线方程式为：（5）（1）设矩形堤上游水深 h=0.3 m,堤底宽 L=2 m，紊流渗透系数 k=0.5 m/s，经过以上公式联立试算，求下游出逸点高度h2=0.067 m。单宽渗透量q=0.013 75 m3/s，设计堤体长度为江西建材规划设计与建筑1362023年6 月102 m，则渗透量 Q=1.40 m3/s。（2）设矩形堤上游水深 h=0.2 m,堤底宽 L=2 m,紊流渗透系数 k=0.5 m/s,经过以上公式联立试算，求下游出逸点高度h2=0.036 5 m。单宽渗透量q=0.006 36 m3/s，设计堤体长度为102 m，则渗透量 Q=0.65 m3/s。经过以上试算堤体都能满足多年平均流量Q=0.46 m3/s渗透要求，考虑长时间的运行可以导致拥堵，所以此次设计选择上下游水深 h=0.3 m（坝体高差）。则浸润线方程为：（6）本次设计侧向滤水堤的渗透能力 Q=1.40 m3/s，满足设计要求。6 吸附磷辅助设施设计通过对4#坝右岸下游护坦进行综合对比，在满足过水和排涝条件的情况下，对4#坝右岸的护坡进行了优化设计。为使底板材料不受下游水流的直接冲刷，在底板两侧设置混凝土墩子，其具体做法是：迎水面端设计0.5 m0.3 m0.5 m间距为0.5 m的C15混凝土墩，背水面端设计0.5 m0.5 m0.5 m间距为0.5 m的C15混凝土边墩，在两墩之间放bh=2 m0.5 m吸磷基质填料区。从防冲性、渗透性等角度出发，采用格栅+玻纤维网+基质填充物（煤渣），外格栅由 25 锚杆与护坦相连。7 结语生态透水堤具有使用范围广、效果好、接近自然、无需维修、造价低廉等众多优势，但在实际应用中，生态透水堤的施工难度并不只在于堤坝本身，更在于它对堤坝的影响。随着对水体环境的恢复和治理的深入，以及对某些问题的解决，其具有多种功能的透水堤，将日益受到人们的重视。参考文献 1 肖卓，耿超.西部山区河道治理与水环境保护问题的探讨J.节能与环保，2020（3）：2.2 杨传凤.基于“源汇”格局的山区流域面源污染评价与分区管理D.泰安：山东农业大学，2017.3 聂毅，尹庆.广州市北部山区面源污染氮磷治理策略研究J.南方农业，2019，13（32）：3.4 王文章，敖天其，史小春，等.基于输出系数模型的射洪县农村面源污染负荷估算J.环境工程，2018，36（1）：173-177.5 程先，孙然好，孔佩儒，等.海河流域水体沉积物碳、氮、磷分布与污染评价J.应用生态学报，2016，27（8）：8.6 周娟.关于山区河道规划与治理问题的探讨J.全文版：工程技术，2016（7）：60-61.同时利用闲置用地打造、提升多个文化、景观公共空间节点。2.4 重要单元实施方案设计（1）新建党群活动中心，中共蛮瓦支部遗址采用钢化玻璃完整保护。由于遗址旁卫生院已被认定为危房，因此对卫生院拆除后，在文物保护建设控制线10 m外，利用原地块新建党群活动中心，包含：党建办公室、资料临时储藏室、红色研学会议室。新建建筑面积590 m2，改迁1 栋木房民居整体搬迁，预留地块100 m2，在党群活动中心入口新建1座木制碉楼。（2）新建路灯亮化项目，其范围为从村庄大门一直到红色文化广场。（3）设置遮阳板，在村内形成穿堂风，降低村庄夏日温度。在路途沿线适当设置文化宣传和公共景观，一路指引人们前往红色文化广场。（4）改造红色文化广场，利用中共蛮瓦支部旧址门前现有集体所有广场作为文化广场，并延伸至原文化活动广场。（5）提升改造红军步道，对现有步道铺设青石板，架设栏杆。（6）改造停车场，将村委会现有停车场提升改造成近期红色旅游、红色教育参观人员的停车场。3 结语综上所述，美丽乡村规划是一项多方面发展的项目，需要结合实际，对村庄各个方面进行完善升级，明确村庄发展方向，促进乡村一产、二产、三产联动，推动村庄可持续发展。参考文献 1 贺岗岗，郭萌，王怡.系统观念下红色美丽村庄建设规划研究 J.房地产世界，2023（1）：87-90.2 梁瑞炀.美丽乡村视阈下村庄规划设计研究：以闽侯大湖乡六锦村为例J.陶瓷，2022（10）：155-157.3 孙得盛.传承红色基因 扎根龙江实践J.新青年（珍情），2022（7）：10-11.4 董骐瑞，王少飞.乡村振兴战略下“红色村庄”规划与发展思考：以山东省临朐县李家庄为例J.城市建筑，2022，19（12）：109-111.5 朱静宜.红色资源推动乡村振兴的实践与探索J.新农村，2021（11）：5-6.6 卢世主，卢志安，黄薇.基于内源发展的红色美丽乡村建设规划设计与思考J.设计艺术研究，2021，11（1）：6-9，14.7 王霓，冯俊杰.革命老区村庄的特色保护与开发策略：以莆田市常太镇马院村为例J.福建建筑，2021（1）：10-14.8 薛梦楚，陈忠，王思思，等.浅析红色历史文化遗产背景下的村庄保护规划：以浙江省慈溪市洪魏村为例J.自然与文化遗产研究，2019，4（9）：84-88.9 沈钥飞.美丽宜居村庄规划实践：以浙江省天台县坪桥镇张思村为例J.城乡建设，2019（16）：63-64.10 丁奇，李汉.红色历史文化遗产背景下的美丽乡村规划：以延庆区大庄科乡霹破石村为例J.遗产与保护研究，2018，3（1）：43-48.（上接第133 页）