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一、研究背景
“堰”,指拦水用的堤坝。十堰,即十道拦水堤坝。十堰市城区所在地原名陈家街,清代中叶,人们在陈家街东侧的百二河(河名)拦河筑坝,沿河先后筑起头堰、二堰、三堰、四堰等共十道堰。十堰市作为地名,便由此而来。
十堰城区是沿着百二河两侧发展起来的。新中国成立以前,十堰城区所在地仅为沿百二河分布几千人规模的小镇。百二河为天然河道,河道上的十道堰主要是以农业灌溉为主(如图1a)。上世纪六十年代,由于国家兴建二汽,市政建设将河滩全部改为水泥硬化河床,只保留中间沟渠通水,水泥河滩上设临时批发市场(如图1b)。后来,由于市场的废弃物污染河流,批发市场被取缔,枯水季节水泥河床便成为市民休闲散步的场所(如图1c)。为了提高城市的形象,地理实践小组在指导教师的带领下,通过调查研究,根据流经城区百二河的地形、河道及河流水文特征,将流经城区的河道设计以景观为主、兼顾防洪的亲水景观,以橡胶坝的形式将十堰城区还原成真正的“十堰”。
二、研究方法
1.问卷调查
进行百二河是否应该建设亲水景观的调查时,多数市民表示:“这哪里像条河,只能叫做沟。一条穿城而过没水的河,城市总感觉缺少那么点灵气!”在市政府征求2014年市民最希望得到解决的问题时,“希望百二河有水”成为热点建议。在本校高一年级的问卷调查中,高达92%的同学关注百二河的有水工程,希望百二河碧波荡漾的一天早日到来。
2.实地调查
百二河是亚热带气候区河流,发源于十堰市茅箭区大川乡老龙垭,由南向北经大川、十堰汇入神定河后流入汉江,全长约25 km。其中流经十堰主城区的河段长5 km。河床最窄处有30 m,最宽达80 m。主城区河段落差25 m,河道平直,各段坡度大体一致,大部分河床深约2~3 m。河岸为垒石竖岸。流经市区的百二河水量小、河水浅。
3.资料收集
初步收集、整理建坝地区的地形、气象、水文、工程地质、水文地质、内外交通、流域(或地区)水利综合利用规划、社会经济和环境评价等基本资料。如收集坝址选择资料得出:综合考虑地形、地质、水流、泥沙及环境影响等因素,坝址宜选在河段相对顺直、水流流态平顺及岸坡稳定的河段;不宜选在冲刷和淤积变化大及断面变化频繁的河段。另外,坝址选择还应考虑施工导流、交通运输、供水供电、运行管理、坝袋检修等条件。
三、设计方案
通过调查研究和收集资料,以及与教师进行讨论后,笔者得出的设计方案为:在流经主城区5 km河道上设计橡胶坝12道,从主城区的三堰河段开始直至六堰河段,每道橡胶坝高2 m,每座坝体上下游水位落差1.8 m,总落差21.6 m。各坝之间的距离不完全相等,河床坡度小的河段,两坝之间的距离较远;河床坡度较大的河段,两坝之间的距离较近(如图2)。
蓄水后的岸線分类设计,塑造多样性亲水景观。另外,在城市夜景设置中,市区内沿岸普通照明,推荐使用“投光加轮廓光”相结合的方式对沿岸绿化、堤岸以及步行道路进行基本亮化处理。令人欣喜的是,从十堰市政府网获悉“有水工程”已提上议事日程,百二河绿波荡漾不再是梦,对百二河的未来充满深深期待!
四、问题分析及解决途径
1.水量水质问题
通过实地调查,对百二河的两大突出问题:水质差、水量小,有了基本认识。
由于十堰地区降水季节变化大,枯水期水量很小,1953年,百二河流经城区的上游修筑了一座百二河水库,起到调节河流丰枯的作用。如果在河道上修建橡胶坝,枯水期蓄水,则水量少的问题便可迎刃而解。
关于水质问题,表1为小组收集的百二河沿线主要污染性工厂及污染源。
据向污水处理厂了解:十堰市神定河污水处理厂(位于百二河下游)是国家南水北调中线前期主要准备工程之一。该工程将城区污水全部汇入管网,直接排入河道的污水几乎为零。工程设计规模为日处理污水16.5万m3,该工程使城区95%以上的污水得到净化处理,采用目前国际上先进的A/O法生物处理工艺,既改善城市的生态环境和投资环境,又有效地保护下游南水北调中线源头丹江口水库的水质。
2.泥沙淤积问题
泥沙淤积是各类水坝建设需要考虑的重要问题,泥沙淤积小则危害坝体安全,大则丧失蓄水功能。
百二河流域为亚热带山区,多海拔在800m以下的低山,年降水总量丰富,植被覆盖率高,且经过水源地退耕还林保护措施的实施,水土流失少,河流泥沙含量小。流经城区的上游还建有百二河水库,通过水库的调节作用,可以大大减少泥沙淤积。另外,流经城区河道的两岸多为基岩,河床底部全部水泥硬化平整,泥沙不易淤积。橡胶坝的建设还可以通过泄洪冲沙解决泥沙淤积问题。
3.橡胶坝技术可行性问题
通过上网查询得知,橡胶坝,又称橡胶水闸,是用高强度合成纤维织物做受力骨架,内外涂敷橡胶作保护层,加工成胶布,再将其锚固于底板上成封闭状的坝袋,通过充排管路用水(气)将其充胀形成的袋式挡水坝,坝顶可以溢流,并可根据需要调节坝高,控制上游水位。1957年世界首座橡胶坝诞生于美国洛杉矶。我国于1965年下半年开始进行橡胶坝的研制建设工作并推广。1966年6月我国建成第一座橡胶坝——北京右安门橡胶坝,坝高3.4 m,坝顶长37.6 m,该橡胶坝曾两次更换坝袋,至今运行正常。随着新材料、新技术的应用,橡胶坝适合十堰城区的亲水景观建设。
4.经济投入问题
通过查阅资料,橡胶坝运用条件与水闸相似,与常规闸坝相比又有以下特点:一是造价低,可减少投资30%~70%,可节省钢材30%~50%,水泥50%左右,木材60%以上。二是施工期短,坝袋只需3~15天即可安装完毕,多数橡胶坝工程当年施工当年受益。三是维修少,管理方便,橡胶坝袋的使用寿命一般为15~25年。四是坝体为柔性软壳结构,能抵抗地震、波浪等冲击,且止水效果好,跨度大,汛期不阻水,可用于城区园林美化。
五、收获及反思
“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”。在历时一个假期的百二河调查活动中,从课题的提出到研究实践,再到最后的定稿成文,学习和收获的不仅仅是教材上的知识,更多的是“社会”这本大书的精华。“有志者,事竟成”,思考并行动着,盼望也等待着百二河能够像余秋雨笔下的阿勒河一样,成为十堰城市的“血脉”,是十堰灵气、活力和品质之源。
此外,这段时间的共同调查与实践,增进了生生之间、师生之间的感情,拉近了师生之间的距离。同时,培养学生的动手实践能力与探索能力,增强了学生的责任感与主人翁意识。
“堰”,指拦水用的堤坝。十堰,即十道拦水堤坝。十堰市城区所在地原名陈家街,清代中叶,人们在陈家街东侧的百二河(河名)拦河筑坝,沿河先后筑起头堰、二堰、三堰、四堰等共十道堰。十堰市作为地名,便由此而来。
十堰城区是沿着百二河两侧发展起来的。新中国成立以前,十堰城区所在地仅为沿百二河分布几千人规模的小镇。百二河为天然河道,河道上的十道堰主要是以农业灌溉为主(如图1a)。上世纪六十年代,由于国家兴建二汽,市政建设将河滩全部改为水泥硬化河床,只保留中间沟渠通水,水泥河滩上设临时批发市场(如图1b)。后来,由于市场的废弃物污染河流,批发市场被取缔,枯水季节水泥河床便成为市民休闲散步的场所(如图1c)。为了提高城市的形象,地理实践小组在指导教师的带领下,通过调查研究,根据流经城区百二河的地形、河道及河流水文特征,将流经城区的河道设计以景观为主、兼顾防洪的亲水景观,以橡胶坝的形式将十堰城区还原成真正的“十堰”。
二、研究方法
1.问卷调查
进行百二河是否应该建设亲水景观的调查时,多数市民表示:“这哪里像条河,只能叫做沟。一条穿城而过没水的河,城市总感觉缺少那么点灵气!”在市政府征求2014年市民最希望得到解决的问题时,“希望百二河有水”成为热点建议。在本校高一年级的问卷调查中,高达92%的同学关注百二河的有水工程,希望百二河碧波荡漾的一天早日到来。
2.实地调查
百二河是亚热带气候区河流,发源于十堰市茅箭区大川乡老龙垭,由南向北经大川、十堰汇入神定河后流入汉江,全长约25 km。其中流经十堰主城区的河段长5 km。河床最窄处有30 m,最宽达80 m。主城区河段落差25 m,河道平直,各段坡度大体一致,大部分河床深约2~3 m。河岸为垒石竖岸。流经市区的百二河水量小、河水浅。
3.资料收集
初步收集、整理建坝地区的地形、气象、水文、工程地质、水文地质、内外交通、流域(或地区)水利综合利用规划、社会经济和环境评价等基本资料。如收集坝址选择资料得出:综合考虑地形、地质、水流、泥沙及环境影响等因素,坝址宜选在河段相对顺直、水流流态平顺及岸坡稳定的河段;不宜选在冲刷和淤积变化大及断面变化频繁的河段。另外,坝址选择还应考虑施工导流、交通运输、供水供电、运行管理、坝袋检修等条件。
三、设计方案
通过调查研究和收集资料,以及与教师进行讨论后,笔者得出的设计方案为:在流经主城区5 km河道上设计橡胶坝12道,从主城区的三堰河段开始直至六堰河段,每道橡胶坝高2 m,每座坝体上下游水位落差1.8 m,总落差21.6 m。各坝之间的距离不完全相等,河床坡度小的河段,两坝之间的距离较远;河床坡度较大的河段,两坝之间的距离较近(如图2)。
蓄水后的岸線分类设计,塑造多样性亲水景观。另外,在城市夜景设置中,市区内沿岸普通照明,推荐使用“投光加轮廓光”相结合的方式对沿岸绿化、堤岸以及步行道路进行基本亮化处理。令人欣喜的是,从十堰市政府网获悉“有水工程”已提上议事日程,百二河绿波荡漾不再是梦,对百二河的未来充满深深期待!
四、问题分析及解决途径
1.水量水质问题
通过实地调查,对百二河的两大突出问题:水质差、水量小,有了基本认识。
由于十堰地区降水季节变化大,枯水期水量很小,1953年,百二河流经城区的上游修筑了一座百二河水库,起到调节河流丰枯的作用。如果在河道上修建橡胶坝,枯水期蓄水,则水量少的问题便可迎刃而解。
关于水质问题,表1为小组收集的百二河沿线主要污染性工厂及污染源。
据向污水处理厂了解:十堰市神定河污水处理厂(位于百二河下游)是国家南水北调中线前期主要准备工程之一。该工程将城区污水全部汇入管网,直接排入河道的污水几乎为零。工程设计规模为日处理污水16.5万m3,该工程使城区95%以上的污水得到净化处理,采用目前国际上先进的A/O法生物处理工艺,既改善城市的生态环境和投资环境,又有效地保护下游南水北调中线源头丹江口水库的水质。
2.泥沙淤积问题
泥沙淤积是各类水坝建设需要考虑的重要问题,泥沙淤积小则危害坝体安全,大则丧失蓄水功能。
百二河流域为亚热带山区,多海拔在800m以下的低山,年降水总量丰富,植被覆盖率高,且经过水源地退耕还林保护措施的实施,水土流失少,河流泥沙含量小。流经城区的上游还建有百二河水库,通过水库的调节作用,可以大大减少泥沙淤积。另外,流经城区河道的两岸多为基岩,河床底部全部水泥硬化平整,泥沙不易淤积。橡胶坝的建设还可以通过泄洪冲沙解决泥沙淤积问题。
3.橡胶坝技术可行性问题
通过上网查询得知,橡胶坝,又称橡胶水闸,是用高强度合成纤维织物做受力骨架,内外涂敷橡胶作保护层,加工成胶布,再将其锚固于底板上成封闭状的坝袋,通过充排管路用水(气)将其充胀形成的袋式挡水坝,坝顶可以溢流,并可根据需要调节坝高,控制上游水位。1957年世界首座橡胶坝诞生于美国洛杉矶。我国于1965年下半年开始进行橡胶坝的研制建设工作并推广。1966年6月我国建成第一座橡胶坝——北京右安门橡胶坝,坝高3.4 m,坝顶长37.6 m,该橡胶坝曾两次更换坝袋,至今运行正常。随着新材料、新技术的应用,橡胶坝适合十堰城区的亲水景观建设。
4.经济投入问题
通过查阅资料,橡胶坝运用条件与水闸相似,与常规闸坝相比又有以下特点:一是造价低,可减少投资30%~70%,可节省钢材30%~50%,水泥50%左右,木材60%以上。二是施工期短,坝袋只需3~15天即可安装完毕,多数橡胶坝工程当年施工当年受益。三是维修少,管理方便,橡胶坝袋的使用寿命一般为15~25年。四是坝体为柔性软壳结构,能抵抗地震、波浪等冲击,且止水效果好,跨度大,汛期不阻水,可用于城区园林美化。
五、收获及反思
“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”。在历时一个假期的百二河调查活动中,从课题的提出到研究实践,再到最后的定稿成文,学习和收获的不仅仅是教材上的知识,更多的是“社会”这本大书的精华。“有志者,事竟成”,思考并行动着,盼望也等待着百二河能够像余秋雨笔下的阿勒河一样,成为十堰城市的“血脉”,是十堰灵气、活力和品质之源。
此外,这段时间的共同调查与实践,增进了生生之间、师生之间的感情,拉近了师生之间的距离。同时,培养学生的动手实践能力与探索能力,增强了学生的责任感与主人翁意识。