于建忠，马以宏，张 旭，王振红

(1.江苏省太湖水利规划设计研究院有限公司，江苏 苏州 215103；2.苏州创元建设工程有限公司，江苏 苏州 215011)

0 引言

太湖流域平原河网区地势低洼平坦，河网密布但普遍水体流动性较慢，大部分地面高程均在江河湖泊的洪枯水位之间。为保障防洪除涝安全，许多地区建设了圩区及城市防洪包围，一定程度上阻断了水体的自由交换，给水环境和水生态系统带来部分影响[1-3]。

平原河网区通过调水引流引入优质水源及合理的调度运行，既可以增加引清水量，有效增加河道水环境容量，也可以增大流速，提高河水的复氧、自净能力，水生微生物、植物的数量和种类以及水生生物活性相应增强，是迅速有效改善水环境质量的综合治理措施之一[4-5]。

为了全面提升苏州古城区河道水质，2012年起苏州市结合城区截污、清淤、保洁等水环境治理的工作实践，实施了“自流活水”工程，引入合适的源水并按需分配到177条河道中。水体流动性得到增强，水质明显改善，水生态逐渐得到恢复[6-8]。从近年城内河道水质来看，城区活水效果改善进入瓶颈期，部分区域河道水体水质仍不尽理想，片区间、纵横向河道差异较大，且城区活水体系持续性保障度不高，研究新的源水供给，具有十分重要的意义。

1 现状活水体系

苏州享有“东方水城，人间天堂”的美誉。现有“自流活水”为双水源供水格局，一路为西塘河引望虞河来水，另一路为外塘河引阳澄湖来水。外塘河水源在西塘河引水受流域水资源调度限制或望虞河水质不稳定期间作为补充。通过东西环城河上的阊门堰、娄门堰和防洪大包围枢纽的合理调控，形成北高南低水位差，实现全城活水、持续活水、自流活水。现状自流活水体系布局如图1所示，城区周边水系概览示意图如图2所示。

图1 现状自流活水布局示意图

图2 城区周边水系概览示意图

“自流活水”工程2013年建成投运以来，城区河道水质明显提升，古城区河道水体由原来的Ⅴ劣、劣Ⅴ类，提升至Ⅳ类，古城外围河道由于清水的不断补充，水质也有普遍改善。

2 主要问题

现状双源供水时，西塘河为主水源，水量相对丰沛，但其水质存在季节性差异，持续性保障度不高。汛期太湖泄洪期间，太湖洪水携带大量蓝藻进入望虞河，此时须停用西塘河水源供水。只能利用外塘河向城区送水，但入城水量为日常西塘河引水量的一半左右，仅基本能维持古城内河道活水，城南等活水末端区域活水效果更差。通过水源水质系统调查、实际调水运行分析，目前两水源难以保证城区整年度持续活水需求。

从调水效果看，总体而言，古城区水质改善较好，但片区间、纵横向河道差异较大。城南等区域始终处于活水末端，来水易受到区间污染的影响，来水水质也不稳定。另一方面，目前的活水体系充分利用北高南低水势实现自流活水。因此，城区南北向河道水体流动和水质改善效果较为明显，但部分东西向河道水体仍存在滞流现象。

3 三源供水研究

3.1 引水水量分析

城区为平原河网地区，水势小，河道流速缓慢，同时存在往复流、滞流情况。活水畅流工程主要通过营造一定的水位差后提升区间河道的流动性，满足河道适宜的生态、感观流速需求。根据引水期间实现城区河道流速总体达到5～15cm/s的活水目标要求。经城区河网数模分析计算，参照城区现有引水入城规模以及苏州周边城区引清活水经验，城区适宜引水规模48～55m3/s[6]。城区“自流活水”现状为西塘河、阳澄湖双源供水，除太湖行洪期间望虞河蓝藻密度偏高暂停西塘河供水外，全年引水以西塘河供水为主，现状城区活水日常入城流量约30m3/s，相应补充水量规模需求约18～25m3/s。

城南、城西区为现状“自流活水”的惠及区，是引水工程研究的新增目标区，在现状活水体系下，根据分片供水就近集中、快速满足城南、城西区活水需求。综合考虑城区全面活水和扩展片区的集中换水需求及活水期间的适宜流速要求，以及兼顾现有引水通道区域活水需求适当减轻西塘河入城供水任务，综合确定胥江引水规模为20m3/s。

3.2 引水路径研究

3.2.1引水路径方案

为解决现状自流活水两水源点难以保证城区整年度持续活水需求，须研究新的入城水源。同时，为解决现状自流活水片区间、纵横向河道差异较大问题，须在充分考虑对城市建设发展影响最小的前提下于城西/南寻求新的引水入城线路，或采取工程措施使水流分配合理、均衡。从图2可看出，城西/南侧规模较大的对外联络河道主要是东西走向的胥江与南北走向的西塘河、老运河。但是，西塘河线路较长，沿途水量散失较大，且是吴中城区的主要排水河道，不适合作为引水通道。老运河位于城区东南角，若从老运河引水，一方面与城市北引南排、西引东排的水势相悖。另一方面老运河水源来自苏南运河，受航运及上游来水影响水质相对欠佳。胥江为2500年前伍子胥主持开挖的史上第一条人工运河，西接太湖、东入护城河，因势利导引太湖清水入城。胥江引水入城无论从区位、水源、水势均能很好的解决现状自流活水的水源保证率、片区与河道间的受水差异。

基于太湖与城区的水系现状，胥江引水路径又有“大太湖引水”与“东太湖引水”两个方案可供选择，如图3所示。

图3 引水线路方案示意图

3.2.2线路方案比选

在水量水质保障度方面，“大太湖引水”方案引水线路总长为14.7km，引水线路较长，引水期间沿线有26处支河口若维持敞开，则沿程水量散失明显(约占40%)，引水效率低。若对两岸口门进行有效控制，以提升送水效率，则需协调好周边地区的排水、活水和日常的水系连通需求。入城水量、水质难以保证。“东太湖引水”方案引水线路总长度为8.6km。此线路充分利用现有石湖引水通道，线路短，环石湖支河口门均已建有控制，沿线污染入河较少。石湖景区管理完善，石湖水质多为Ⅱ类，水量可控、水质保障度更高。

对于周边的影响方面，“大太湖引水”方案，线路穿越苏州吴中区及高新区多个镇区中心，沿线城镇格局均已形成、人口较为密集。为保障引水入城的水质和效果，城外段支河口门需全部新设控制，投资较大。并且胥江引水入城期间支河口门关闭后，将打乱周边地区排水、活水体系，支河将缺乏清水补给，水环境风险增加。

“东太湖引水”方案充分利用城区段胥江历史水道和城外段石湖现有引水通道，石湖周边支河均建有控制，且现状引水通道已运行多年，运行管理完善，对周边地区影响较小。但是，引水入城期间，可能会对既有石湖引水工程产生一定影响。经分析在满足石湖适宜水位基础上，通过挖掘调度潜力，利用分时段合理调度，可调控石湖出入湖水量平衡，以满足城区活水、石湖保水和周边地区水环境用水需求。

在工程投资及运行费用方面，“东太湖引水”方案工程内容主要包括新建越城河闸站、引水隧洞等；“大太湖引水”方案工程内容主要包括胥口枢纽泵站增容、新建沿线口门控制26处及穿京杭运河立交输水通道等。“东太湖引水”方案引水通道主体工程投资约35000万元；“大太湖引水”方案工程内容多、规模大，引水通道主体工程投资约41000万元，工程总投资及年运行费均大于前者。

综合以上各因素分析，“东太湖引水”方案充分利用城南石湖现有引水通道引东太湖水入城，经越城河和输水隧洞进入城区段胥江，实现胥江与太湖的沟通，水量、水质更有保证。两条引水线路方案比选汇总见表1。

表1 引水线路方案比选表

4 东太湖水方案分析

4.1 入城通道方案

根据引水线路沿线河道分布，运河以南段利用现有小石河—石湖—越城河，往北过运河后与城区段胥江之间无现成可利用河道，沿线若开挖明河将引起大量征迁，对城市发展及当地居民正常生产、生活影响很大，且途中需穿越京杭运河。为保证入城水量和水质，降低对城市的影响，规划越城河以北段2.1km入城送水通道全程采用地下引水隧洞。

引水线路布局如图4所示。

图4 石湖引水线路布局示意图

4.2 引水工程方案

4.2.1城区水位控制需求

“自流活水”期间，城区北高南低水势，城南片长年日常水位2.7～2.8m。胥江引水期间，考虑适当抬高南部河网水位，以提升城区河道亲水性。根据2000年后觅渡桥站水位分析，城区内河多年平均水位3.0m，非汛期多年平均水位2.96m。确定南部城区按不低于多年平均水位3.0m控制。由于胥江入环城河口北侧附近有局部地洼地，日常最高水位不宜超过3.05m。考虑河道亲水性和洼地排水安全，胥江送水期间西环城河水位按3.0～3.05m控制。

4.2.2水源区水位要求

东太湖水经小石河、石湖、引水隧洞向城区送水，线路总长约8.6km，其中石湖按湖泊考虑，忽略南北水位落差。经水利计算，按照目标区西环城河日常水位3.0～3.05m控制要求，为保证引水入城，在设计引水流量20m3/s条件下，引水隧洞直径5.5m，水源区东太湖水位应不低于3.95m，相应引水通道区石湖节点水位应不低于3.87m。引水全程水位关系如图5所示。

图5 工程沿线水势示意图

4.2.3越城河泵站建设分析

2014年石湖及周边地区引水体系建成并常态运行至今，引水期间保持石湖水位为3.3～3.4m。目前，石湖景区内部景观、亲水平台等基础设施均按日常控制水位3.4m建设，若抬高石湖日常控制水位将直接影响周边基础设施的正常运行。同时环石湖闸、堰、坝等建筑物顶高除局部作为东部吴中南城区防洪建筑物有挡为3.5～3.8m，难以满足3.87m以上的石湖保水需求，即石湖现有活水体系也不支持本规划工程自流引水3.87m以上。综上分析，石湖不具备抬高水位自流入城的条件。为保证清水入城一定的水势，又不影响石湖控制水位，规划在石湖北侧越城河上新建引水泵站20m3/s动力引水入城。

5 结语

胥江引水工程在城区现有双源供水基础上，充分利用城区南临太湖的区位优势、西引东排自然水势，恢复河(环城河)湖(太湖)沟通，利用胥江千年水道重架太湖与姑苏城连接，增加姑苏城区清水源头补给，提升活水保障度，满足不同河道活水需求。工程初步设计已经批复，目前正工抓紧实施。

工程建成后，城区活水新增南部太湖来水，入城水量增加，水源进一步保障，可根据目标区引水需求和水源水质条件灵活调度一个或多个水源，实现优化古城区、提升城南区，辐射城西区、兼顾城北区水质改善的活水效果，配合城区“清水工程”的实施，实现城区水“更清、长清”，满足百姓对生态文明城市建设的美好向往。