水阜河生态治理工程运行管理之管见_王道明.pdf

DOI：10.19645/j.issn2095-0144.2022.12.012收稿日期：2022-10-09作者简介：王道明（1987-），男，甘肃永登人，工程师，主要从事水利工程建设管理，E-mail：。通信作者：王开录（1955-），男，甘肃民勤人，教授级高级工程师，主要从事水资源管理、水生态工程修复及管理，E-mail：。水阜河生态治理工程运行管理之管见王道明1，王开录2，王泳翔2（1.兰州新区水务管理投资集团有限公司，甘肃 兰州 730300；2.武威水利水电工程建设监理中心，甘肃 武威 733000）摘要：水阜河生态治理工程建成后，运行管理是工程能否充分发挥效益的关键。水阜河生态治理工程的主要功能是防洪，没有承担生产用水和居民生活用水的供水任务，运行管理的主要内容是工程维护管理与安全管理、水质管理、水资源调节及防洪管理、工程区域内的生态环境维护管理等。通过重点总结在遵循设计理念之下进行的调蓄水池调节管理、防洪调度管理，加强了工程设施的安全管理，并在此基础上，提出了进一步完善水环境监控管理体系和部分配套设施的建议，为更好地进行运行管理提供参考。关键词：水阜河；生态治理；工程运行管理；生态水位中图分类号：TV698文献标志码：A文章编号：2095-0144（2022）12-0058-04第 58 卷 第 12 期2022 年 12 月GANSU WATER RESOURCES AND HYDROPOWER TECHNOLOGY甘 肃 水 利 水 电 技 术Vol.58，No.12Dec.，2022水阜河是黄河的二级支流，全长39 km，流域面积380 km2，是兰州新区重要的季节性洪水河沟。水阜河在治理前，乱采砂、乱堆垃圾、乱倒污物、乱建违障建筑以及侵占河道现象严重，河道生态功能退化丧失。每年汛期，洪水下泄受阻，威胁着周边的农田和其他设施，同时泥沙及其他杂（污）物汇聚涌入下游黄河，严重威胁黄河的生态安全。2020年水阜河水生态综合治理工程开工建设，通过物理措施、生物措施、工程措施等综合措施治理河道近6 km，建成3座总库容26.5万m3的调蓄水池、3道溢流坝、10级跌水和11个过水箱涵，打通了兰州新区东部区域的行洪通道，提升了该区域的防洪能力。在水阜河治理过程中，对河道两岸低丘缓坡进行了土壤改良、土地整治，配套完善了节水灌溉设施，安装了不同规格的供水管道95 km，完成生态绿化面积约400 hm2，栽植云杉、杏树、梨树、丁香和山楂等苗木近30种，形成“水草相映，花木相伴”的生态廊道，社会效益、生态效益和经济效益得到显著提升。水阜河经过治理后，防洪度汛能力得到了根本提升，实现了土地资源、水资源高效利用，新增高标准农田1 300 hm2以上，保障了舟曲地质灾害和陇东南暴洪灾害移民搬迁人员的安置。同时，生态效益显著提升，为多种动植物提供了适生空间，水质也达到了地表水类，黑鹳、赤狐、红隼等多种野生动物在此出现，使水阜河的自然生态环境得到了明显改善。从水阜河生态治理工程的运行效果看，较为理想，实现了最初的设计意图。甘肃省电视台还进行了专题报道，并给予了充分肯定：“秋日的水阜河风景如画，美丽的山水花草尽收眼底。干净整齐的河道，竞相绽放的花草，与远处的蓝天白云构成了一幅恬静、优美的风景图，令人心旷神怡。昔日沙石裸露、沙尘弥漫的荒滩，如今已成为新区黄河中上游生态修复的一张闪亮 名片。”工程建成后，如何管理？如何使其效益得到充分发挥？是必须思考、总结的问题。1运行管理的主要内容要充分发挥水阜河生态治理工程的社会效益和生态效益，就必须以良好的管理来实现。水阜河生态治理工程没有承担生产用水和居民生活用水58的供水任务1，但有防洪、调节区域内生态用水、保护河道两岸人民生命财产安全和公共设施安全的功能和任务。运行管理的主要内容应该是工程的安全管理、维护管理、水质管理、水资源调节及防洪管理、工程区域内的生态环境维护管理等。因此，工程运行管理任务繁重。2运行管理的方式针对工程运行管理的具体内容，必须采取科学有效的方式、措施进行管理。2.1运行中的安全管理水阜河生态治理工程建成后，有水、有花、有草、有树，有一定的观赏价值。工程建设有调蓄水池。一号调蓄水池正常蓄水深度为0.5 m，池底有0.8 m厚的素土层，总深度为1.3 m；二号调蓄水池和三号调蓄水池正常蓄水深度均为1.0 m，池底同样有0.8 m厚的素土层，总深度为1.8 m。从安全角度考虑，必须增设相应设施：调蓄水池周边设置护栏，其高度应在1.2 m以上；在有关地段设置警示牌、禁止进入区域告知牌、警示栏（绳）等；增加救生设施，如救生艇、救生圈、救生衣等；在调蓄水池周边安装照明设施。同时，由于水阜河生态治理工程建成后，各种绿草生长茂密，树木逐渐增多，防火安全也是一项重要的管理内容，要设置警示牌提醒人们注意防火，禁止在有关区域内进行点火、燃放鞭炮等行为。2.2工程设施的维护管理水利工程设施的运行管理，要做好日常维修养护，保持设施设备完好和工程外观形象完好，并参照DB62/T 446-2019 河湖及水利工程土地划界标准 进行土地划界。（1）绿化管理与管护。包括树木绿化灌溉、修理整形、补栽补种、杂草清理、灌溉设施维护等。（2）区域内交通道路的维护管理。主要有抢险道路的维护、环湖路的维护，以及其他通道、便道的维护等。（3）其他配套设施维护管理。2.3水资源的调节管理未来水阜河的正常来水主要由上游调蓄水池供给，根据上游调蓄水池的结构型式，一般情况为溢流坝泄水，即池内水位达到一定高度后开始自动溢流，再经箱涵进入水阜河。为保证水阜河的安全运行及水景观的水量需求，必须合理调节水资源。2.3.1 水源及来水量分析水阜河来水由上游调蓄水池下泄供给，其水量由上游区域的来水量大小决定。根据调查分析，进入上游调蓄水池的流量为34.7257.87 L/s，即每天进入上游调蓄水池的水量为3 0005 000 m3。出现降雨时，水量有所增加，但不是很大。2.3.2 调蓄水池水量的调节为精确调节水量，分别在调蓄水池明渠段首端和末端设置了测流断面，进行入池流量和出池流量的测量，每天至少各测量一次，并按照水文观测要求进行记录，对获得的数据加以分析后，可以用于指导水阜河今后的水资源调节管理与防洪管理。（1）一号调蓄水池的水量调节一号调蓄水池池顶高程 1 886.0 m，池底高程1 884.0 m，池深2.0 m。溢流坝坝顶高程1 884.5 m，设计蓄水深度0.5 m。溢流坝为格宾石笼结构，坝长（垂直水流方向）180.0 m，宽（平行水流方向）45.0 m。调蓄水池设一条放空管，为直径50 cm的钢管。格宾石笼溢流坝的特点是矮而宽，不怕水淹、不怕水冲，在日常运行中，不从放空管放水，直接由溢流坝坝面自动调节溢流，管理方便。调蓄水池设置0.5 m的蓄水深度主要是为了保证一号调蓄水池的生态水位，再通过坝面溢流使水体在流动过程中发挥自净作用，同时还可以保证溢流坝面水草植物的生长。（2）二号调蓄水池的水量调节二号调蓄水池池顶高程 1 882.0 m，池底高程1 880.0 m，池深2.0 m。溢流口顶高程1 881.5 m，宽度46.0 m，溢流设计流量51.5 m3/s。调蓄水池正常蓄水深度1.0 m，设计蓄水深度1.5 m，水深1.01.5 m范围为调洪库容。溢流坝为格宾石笼结构，坝长（垂直水流方向）200.0 m，宽（平行水流方向）60.0 m。调蓄水池设一条放空管，为直径80 cm的钢管。在水深1.0 m的位置，设置有66条溢流管，溢流管直径10 cm，每条溢流管的过水能力可达到10.00 L/s，保守估算总溢流流量可达到660.00 L/s，24 h的溢流总量可达57 000 m3。正常情况下，上游调蓄水池的下泄流量为34.7257.87 L/s，当蓄水位达到1 881.0 m时，水深达到1.0 m，溢流管开始溢流，溢流管的溢流第12期王道明，等：水阜河生态治理工程运行管理之管见第58卷59能力可以满足正常的泄流要求。当来水量大于溢流管的泄水能力后，水位逐渐上升，当水位达到 1 881.5 m时，溢流口开始溢流。一般情况下，由于溢流管有较大的溢流能力，水位达到溢流口高程的概率不大。因此，在正常情况下，二号调蓄水池亦可自行调节水量。（3）三号调蓄水池的水量调节三号调蓄水池池顶高程 1 876.0 m，池底高程1 874.0 m，设计池深2.0 m，溢流口顶高程1 875.5 m，宽度26.0m，设计蓄水深度1.5m，正常蓄水深度1.0m，水深1.01.5 m范围为调洪库容。溢流坝为格宾石笼结构，坝长（垂直水流方向）45.0 m，宽（平行水流方向）16.0 m。调蓄水池设一条放空管，为直径80 cm的钢管。在水深1.0 m的位置，设置有11条溢流管，溢流管直径10 cm，估算溢流管总溢流能力可达110 L/s。当水位达到1 875.0 m（蓄水深度1.0 m）时，溢流管开始溢流。当从二号调蓄水池进入三号调蓄水池的流量超过三号调蓄水池溢流管的溢流能力时，水位逐渐上升，水位达到1 875.5 m（蓄水深度1.5 m）时，溢流口开始溢流。由于三号调蓄水池溢流坝较短，安装的溢流管较少，溢流管的溢流能力小于二号调蓄池溢流管的溢流能力，所以从溢流口溢流的概率较大。三号调蓄水池溢流管少，溢流能力弱，当来水量超过溢流管的溢流能力时，适当用放空管进行调节，以保证工程安全。调蓄水池的水量调节是水阜河生态治理工程运行管理的关键，其调度运行必须与上游调蓄水池联合进行。由于工程建有不怕水冲、不怕水淹的宽矮型拦水溢流坝，一般情况下，应按原设计理念自行调节运行。只是在运行中要加强观测：要观测上游调蓄水池的来水量，并且记载分析，以指导工程本身的调度运行；要加强工程的变形观测、水位观测，观测溢流坝、池岸的变形情况，观测池内水位的变化情况。在调蓄水池自行调节的基础上，为保证工程自身的安全，遇特殊情况时，要人工进行适当调节。例如，在枯水期，上游不来水，溢流管无水可溢，河道内也无水流时，可考虑从放空管放水，以保证河道内的生态基流。2.3.3 河道运行方式河道内，每 50 m 或 100 m 设计有横向拦水齿墙。在原设计中，考虑正常情况下水阜河上游来水量不大，为避免工程建成后无水，在设置拦水齿墙后，只要有少量来水就可以在河道内形成一定的景观水面，同时水流从齿墙上溢流，又可形成微形瀑布，增强河道内的景观效果。工程建成后，由于河岸坡面回填的种植土比较松散，在运行中出现了水流淘刷河岸的现象。后来为了防止淘刷、降低水位，又在齿墙上开凿了溢流口，虽然避免了河岸的淘刷，但整体形象不太理想，从上游往下游看，河道景观尚可，但从下游往上游看，因齿墙溢流的效果消失，看不到原有的微形瀑布水景，景观效果较差。为弥补该缺陷，考虑对拦水齿墙两端进行处理，即在现有齿墙的两端上侧，用混凝土预制块砌筑一个台阶形的护坡，宽度与齿墙相同，长度向迎水面延伸100 cm左右，具体结构尺寸视现场情况而确定。从目前的情况看，河岸基本稳定，若齿墙两端经处理后，再把凿开的溢流口重新补上，可以使河道内水景观有所改善，同时有利于河道两岸近水区植被的生长。此外，河道内水流的大小，应根据上游来水确定，在保证调蓄水池运行安全和蓄水的情况下不宜过大。2.4水质管理水质管理是水环境保护与管理的重要内容，区域内的水质管理仅靠工程运行管理单位是难以掌控的，也很难达到目标。建议生态环境保护等有关部门加强对区域水环境保护的管理。从现状情况看，上游调蓄水池的水质较差，致使进入水阜河的水质也较差。为保证水阜河的水质，必须采取相应措施：上游调蓄水池要改善水质，区域内的排放水企业要进行登记，排水要申报，排出的污废水要处理；要全面加强现有污染源的控制治理，按照国家和甘肃省的有关规划目标，现有污染源必须实现达标排放，把面污染源的控制、治理纳入水污染防治与水资源保护的监控体系；适当注入清水，对水阜河的河水加以稀释，以保证水阜河调蓄水池内水生生物的生存，同时使流入下游的河水达到水质标准；对水阜河的水质进行检测，随着兰州新区工业企业的增加、城镇人口的增多，工业废水、生活污水的产出量必然会越来越2022年第12期甘肃水利水电技术第58卷60大，为了及时了解上游调蓄水池水源的污染物入池状况及水质变化趋势，有针对性地实施水资源的监督管理，必须建立、完善水资源保护监测站网，以加强水资源保护能力。总之，水质管理要以国家、甘肃省有关水污染防治的相关法律法规为准绳进行监控管理。2.5防洪管理如前所述，水阜河的水来自于上游调蓄水池。当上游调蓄水池水位达到1 903.0 m时，蓄水经过溢流后，从箱涵流向水阜河调蓄水池。上游调蓄水池放空管的管底高程为1 889.3 m，当上游调蓄水池水位达不到溢流高程时，可通过放空管向水阜河放水。当上游调蓄水池以最大流量下泄时，下泄水量可被水阜河调蓄水池蓄滞1 h，使水阜河新区段洪水与下游支沟洪水实现错峰，避免洪峰叠加，减轻下游防洪压力。水阜河一号调蓄水池在死水位时水深0.5 m，该水位也可视为该河段的生态水位，能起到沉沙作用。二号调蓄水池和三号调蓄水池的死水位（也可称为生态水位）较池底高1.0 m，当水深超过1.0 m时，多余水量先从溢流管流向下游，当来水量较大，溢流管溢流不及时，池内水深将增加到1.5 m，水从溢洪口流出。遇超标洪水时，水深持续增加，直至翻坝溢流2。水阜河调蓄水池的死库容（水深1.0 m以下）为 8.70 万 m3，调洪库容（水深 1.01.5 m）为17.43万m3。遇小规模降水时，通过调洪库容的调节，可使下游河道内继续以小流量运行，并可避免与其他洪水叠加。同时，溢流管的常态化溢流，可使调蓄水池的调洪库容始终留存，遇大规模降水时，通过与上游调蓄水池联合调度，实现错峰调控。3工程区域内的生态环境维护管理从水阜河生态治理工程试运行情况来看，部分区域已逐渐成为人们休闲、观光的场所，其环境维护有可能也是今后管理中的一项内容，但基础设施仍有不足的地方，需要补充完善，给今后的管理创造便利条件。（1）增建高标准现代化的洗手间等公共卫生设施，规格数量按照旅游风景区的标准设置。（2）把水阜河工程区纳入新区的公共管理卫生区，安排环卫人员进行卫生清理。（3）将水阜河生态绿化区纳入新区绿化建设的整体管理范围之内，统一管理，便于统筹协调和维护。4成立专门管理机构要达到理想的运行效果，就必须有精细化的管理，而精细化的管理需要有专门的机构来实现。只有良好的管理，才能使工程充分发挥效益。考虑到水阜河生态治理工程的管理内容和管理任务，必须成立专门的管理机构，制定相关的管理办法、管理制度等。管理单位要认真按照 水法 防洪法 和河道管理条例 等有关法律、法规，制定切实有效的管理办法，严格进行管理。5结语针对水阜河生态治理工程特殊的地理位置、特殊的自然环境、特殊的水源条件，工程的主要功能被设置为防洪，同时兼顾生态环境治理。根据水阜河以雨水、中水为主要水源的现实条件，工程建成后，通过科学的管理、科学的水量调节、合理的基础设施配套，可以相应提高河道系统的防洪能力，恢复河道的生态功能，改善当地的人文环境，改善河道系统的水生态环境，对于兰州新区水环境的综合整治和高质量协调发展具有十分重要的意义。参考文献：1王维亮，王开录.浅谈黄土丘陵干旱区季节性河流生态治理模式以兰州新区水阜河生态治理为例J.甘肃水利水电技术，2022，58（1）：57-60.2兰州市水电勘测设计院.兰州新区水阜河水生态综合治理工程可行性研究报告R.兰州：兰州市水电勘测设计院，2020.第12期王道明，等：水阜河生态治理工程运行管理之管见第58卷61