二、环境水利

桂林市中心城市环境水利规划设计

1 引言

唐代诗人韩愈咏“江作青罗带，山如碧玉簪”。生动地刻画了桂林山水。人们又称桂林是“城在景中，景在城中”；笔者有感桂林还可称“城中有水，水中有城”。“桂林山水甲天下”吸引了五洲游客，为了充分展示这块得天独厚的宝地，桂林市在1999年世纪之交之际，抓住山水城市的特点，在“水”字上做文章，提出水是城市之魂，水若不活，城市就没有生气，兴建了“桂林市中心城环城水系工程”，亦称“两江四湖工程”，即将漓江、桃花江与中心城市的木龙湖、桂湖、榕湖和杉湖连接起来，使漓江和桃花江的游船通过船闸或升船机驶入四湖水域，形成独特的城中水上游乐景观，使桂林成为更具特色的山水城市。二期工程还可以沿桃花江向上发展，从各宾馆登上游船可以游览芦笛岩等处名胜，沿小东江经穿山再回到漓江，宁允河等水域也可利用起来，把水上游览延至整个市区。这项很有意义的城市环境水利工程的一期工程，已建成为人们共享，其总体布置如图1所示。

2 水环境规划整治

四湖（木龙湖、桂湖、榕湖和杉湖）为中心城市的内湖，环绕中心城市由北向南分布，为中心市区面积3.0km²的汇流区，与漓江、桃花江构成似“曰”字形状（图1）。在20世纪80年代，曾开凿了一条从城北郊的上南洲引漓江水入湖的7km引渠，由于设计和管理上的问题，引水量甚小，且受沿渠排污影响，达不到改善四湖水环境的目的，除木龙湖大部分被回填外，杉湖、榕湖和桂湖成了城市的雨污排放区，沉积物逐年增加，导致湖区富营养化严重，部分湖区出现污泥膨胀，水质在Ⅳ类以下。四个湖里的水位通常高于漓江和桃花江水位3～4m，地处休闲地段的榕湖水深仅1m，经典景观骝马山、老人山前的桂湖处于间歇干枯状态，仅杉湖里有些脚踏小舟供人游览，上述状况严重影响着城市水环境面貌。此外，桃花江还存在水浅、水量不足、航道障碍和两岸建筑物破旧等问题，漓江也有枯水期水位偏低的潜在问题。要发展两江（漓江和桃花江）四湖水上游览，必须进行水环境全面规划整治，首先着重解决以下几方面问题。

2.1 重新实施引水入湖工程

如上所述，整治前的四湖是城市雨污排放区，随着排污量增大，其面貌与山水名城愈不协调，要改变此状况，除杜绝污水入湖外，首先要解决水源问题，重新规划设计上南洲引水入湖工程，将引水入湖输水线路与农用水渠分开，入湖线路全部改为洞涵，设计引水流量1.35m³/s（保证率94%）；后期还可通过工程措施，适当提高渠首引水位，增加引水量。2002年建成实现通水以来，已使湖区引水量得到保证，湖区水体4～7d可交换一次，水质达到Ⅲ类标准，满足环境设计要求。

2.2 江湖连接点及其水位关系

根据江湖分布、城区景观、环境保护以及游船行驶等要求，确定两江与四湖的通航连接点分别设在木龙湖出口、榕湖出口（亦称春天湖出口）、杉湖出口和桃花江出口。通过水文水利计算和整治规划，各连接点的水位指标见表1。

工程建成以来，榕湖、杉湖水位由原来的147.70m左右升高至149.15m，提高水位1.45m，使湖里水深达到2.4～3.0m，除满足游船正常通航外，人居环境大大提升，城市更具亲水活力感，为桂林增添了一大亮点。

2.3 湖区排涝

四湖正常水位升高后，雨季调蓄容积减小，对湖区排涝问题，分别按自排和抽排两种标准考虑，四湖向漓江或桃花江自流排涝标准为50年一遇最大24h降雨径流；当桃花江或漓江洪水位高于湖区水位时，抽排标准为20年一遇江湖雨洪同期最大24h降雨径流。经水文水利计算确定50年一遇的自流排涝流量为20m³/s，排水口分别设在榕湖、杉湖出口；20年一遇雨洪同期抽排流量为12m³/s，排涝站设在春天湖出口船闸左侧，已见实效。

2.4 雨、污分流整治

整治前的四个湖区是城区的雨污汇流区，经规划整治，将原有的雨、污合流地下排水管道全部实现分流；污水排放口全部截流，杜绝入湖；生活、工业污水全部进入城区污水管网。雨水管分别就近流入江湖。上述工程是结合城区道路和地下管网改建综合整治完成，彻底消除了四湖水质污染源，使湖水清澈宜人，恢复昔日美景。

2.5 重建木龙湖景区

较长时间以来，木龙湖大部分湖区被回填建成民舍，截断了四湖北端与漓江的连接，根据市政府的提议，对木龙湖周边进行了拆迁扩湖，使木龙湖与叠彩山、老人山、临江宋代古城墙相呼应，再现历史文化景观。当游客由漓江乘船经升船机进入四湖首端的木龙湖时，宋代古建筑群和飞流而下的老人山瀑布尽收眼底，奇峰浮水、鸟语翠竹、有感如临仙境。

2.6 湖区清淤、防渗

据测量，桂湖、榕湖和杉湖的淤泥厚度为0.2～1.0m，富营养化严重，是水质恶化原因之一，湖底清淤势在必行。经综合比较，采用吸泥泵吸泥远距离管道输送方式清淤，把20万m³淤泥输送到郊外造地或作其他用途。

防渗重点是木龙湖，除查清湖区的土洞进行充填灌浆外，对该湖区采用土工织物铺盖防渗处理；对个别岩溶地段，采用灌浆和钢筋混凝土面板防渗的综合措施。榕湖和杉湖两岸有第四纪砂卵石层出露，沿岸采用浆砌料石固岸防渗，外置叠石造景，好似天然湖泊。

2.7 四湖内闭流带水体排放

受各湖区形态影响，在水体流动排换过程中，若干凹岸区会形成局部水体闭流或半闭流带，这些水域的水体排换能力较低，严重部位可能形成“死水带”，对水质和景观不利。经研究，在这些凹岸带采用管网排换，按要求的排换周期布置管网，直接排入漓江或桃花江；也可结合景观规划，布设一些喷泉游乐设施等，以消除闭流现象，全面达到四湖水体排换周期，满足水质景观要求。

2.8 障碍物拆除及沿岸建筑景观

要实现四湖通航、使游客饱览城中山水和景观，对有碍通航的9座桥梁进行了重建，对两岸有碍景观的20万m²建筑物拆除另建。新建的建筑除体现现代科技水平外，应与桂林山水文化和湖区空间尺度相协调。

2.9 岸边造型

除对原有不能满足通航要求的江湖堤岸进行整治外，为适应人们的亲水感，根据地形和环境，沿江湖岸边设有不同类型的亲水步道和亲水平台，供居民和游人散步游览。沿步道和平台的上方或下方设有不同形态的天然造型，更显天然景致。沿湖步道设有不同造型的亭阁、小品，供人们休闲和观赏，进一步提高人们的兴奋点。

2.10 绿化和亮化

规划实施后的城市人行道至湖区水边距5～8m，其间分布岸墙、叠石、步道和亭阁等，各类花草、树木错落其中。分布的树种花木有一百多种，构成一个四季常青、百花争艳、水陆和谐的幽静环境。

在花木丛中配置了各色灯光，夜幕下的灯光更加把“两江四湖”点缀得格外亮丽多姿，优美宜人，游人无不赞扬。

3 通航设计

桂林是国际旅游名城，通航建筑物设计要求具有安全性、舒适性、观赏性和快捷性，同时又要符合湖区容量、满足引水与船闸耗水量间的平衡条件，有别于一般江河通航建筑物设计，据此着重研究解决以下问题。

3.1 标准游船舱位和尺寸确定

游船尺寸一般取决于载客舱位，合适的舱位除与旅游团队组成人数有关外，还与客流量密度及游客爱好等有关。参照国外经验，确定标准游船的载客舱位为43人，标准尺寸为 15m×3.7m×2.3m（长×宽×水线以上船高），设计吃水深0.5m，另外还配有一些小型游船。大小游船组合，平均每艘计算载客31.5人。

3.2 通航建筑物类型

根据各湖容量和引水入湖流量，若木龙湖、榕湖和杉湖出口均采用船闸连接，则存在水量不足和各湖区水体排放极不平衡的问题。结合三处连接点的空间、地形、景观条件以及考虑科普教育、激发游客兴奋点等因素，经综合判定，各连接点采用不同类型通航建筑物，即木龙湖为升船机（照片Z-9）、杉湖为单线船闸、春天湖为双线省水船闸（照片Z-1）、桃花江出口采用水下推升机（照片Z-8）等多样性通航建筑物。

3.3 各过船建筑物客流量分析

据桂林市1978年以来各主要公园景点的逐年游客量统计分析，过船建筑物设计客流量：近期（2015年）为2500人/d，远期可达3000人/d。

3.4 通航建筑物主要尺寸

根据客流量、游船舱位及其尺寸等分析，各通航建筑物主要尺寸见表2

3.5 游船通过船闸时间

以快捷安全为原则确定游船过闸时间，取单向和双向一次过闸时间的平均值。

式中 T——游船一次过闸时间，min；

T₁——游船单向一次过闸时间，min；

T₂——游船双向一次过闸时间，min。

以杉湖船闸为例，T₁=23.85min，T₂=28.58min，由式（1）得T=19.1min。

3.6 客流量及日过闸次数

过船建筑物日平均客流量及日过闸次数分别按下式计算：

式中 P——过船建筑物日均客流量，人/d；

α——载客系数；

n——日均过闸次数，次；

R——每次过闸人数，人/次；

β——不均匀调度系数；

t——日运行小时，h。

以杉湖船闸为例，t=10h，T=19.1min，α=0.8，β=1.25，R=4×31.5=126人/次，由式（2）、式（3）得n=32 次，P=2580人/d>2500人/次，调整大小游船组合，远期也满足客运量要求。

3.7 船闸日平均耗水量

船闸日平均耗水量由船闸正常运行耗水量和闸、阀漏水量两部分组成，按下式计算

式中 Q——船闸日均耗水流量，m³/s；

v——次过闸耗水量，m³/次；

e——每米止水线上的单位漏水流量，当水头小于10m时，e=0.002m³/（s·m）；

u——闸（阀）门边缘止水长度，m；

其他符号意义同前。

以杉湖船闸为例，v=1826m³/次；n=32次；e=0.002m³/（s·m）；u=22.3m。按式（4）得Q=0.72m³/s。

同理，春天湖按省水船闸计算得Q=0.22m³/s。木龙湖升船机和象山过船设施基本上不存在耗水问题。榕湖（春天湖出口船闸）、杉湖出口船闸合计日平均计算耗水流量0.94m³/s，小于引水流量1.35m³/s，在满足通航条件下，剩余流量0.41m³/s可按表3进行水量重分配。

表3中榕湖西是指桂湖与榕湖汇口以西的榕湖湖区，计算中忽略了蒸发、降雨和地下水补给等因素，表中榕湖、杉湖出口流量可以互相调控达到平衡的条件，特别是当桃花江为枯水期时，可将春天湖船闸改为非省水运行，增大其出口流量，以改善桃花江通航条件。经合理分配后，四湖水体交换周期可较原拟10天换水一次缩短到平均4～7天一次，其中桂湖约2天可换水一次，可见四湖水质得到了改善，为桂林市中心城市水上游乐创造了很好的水环境

4 结语

桂林市两江四湖环城水系工程建成以来，使中心城市旧貌变新颜，大大改善了人居环境，两江四湖景区壮丽多姿，迎来了更多游客，对桂林市旅游业及其他行业发展起到了促进作用，但有以下问题望在发展中解决。

（1）桃花江发源于临桂县及灵川县交界的中央岭，经临桂、灵川进入市郊，流域面积298km²，江长65km，下游市区段长19.1km，存在枯水期通航水量不足和污染问题，应抓紧进行全流域综合规划治理。当前可考虑加大上南洲引水入湖流量，补给桃花江市区段部分流量。

（2）应抓紧进行桃花江和小东江的开发整治工作，如在桃花江兴建徐家和肖家两座游览船闸，扩大水上游览区，将更显城在水中的特色环境。

（3）枯水期漓江也有流量严重不足、水浅滩裸的问题，应在全面规划的基础上，抓紧兴建上游调节水库和科学管理调度，增大枯水期漓江流量，彻底改变市区和漓江的水环境。

原文刊于水利部《水利发展研究》2002年第11期。