北京水系生態(tài)治理的理念與實踐

沈來新，鄧卓智

（北京市水利規(guī)劃設(shè)計研究院，100048，北京）

20世紀(jì)八九十年代，北京城市水系的治理開始使用河道襯砌，即在河底和河岸鋪以混凝土或漿砌石，代替天然泥土，以阻止水的滲漏，防止水草瘋長阻礙水流，同時也防止流水沖刷使河道變寬。這一做法首先在京密引水渠、清河上游河段等河道治理中采用。這種河道整治的做法受到了一些環(huán)保、生態(tài)專家的反對，認(rèn)為這樣做阻止了河道與自然界的交換，阻止水的滲漏，破壞地下水的補充，加快水資源流失，減弱了河流的自凈功能。專家的意見引起了充分重視，北京市從2002年開始實施“生態(tài)治河”工程，并走出了一條具有北京特色的生態(tài)治水之路。

一、治水理念

從2002年開始，面對嚴(yán)重干旱、水源缺乏、水面萎縮、河道污染、空間局促的局面，吸取了以前城市水系綜合治理工程的經(jīng)驗教訓(xùn)，研究和把握水的自然規(guī)律，以可持續(xù)發(fā)展的理論為指導(dǎo)，在水資源嚴(yán)重短缺的條件下，改變過去只顧防洪排水、忽視生態(tài)景觀的做法，按照“安全、自然、親水、文化”的治河理念，治河先治污，加強對再生水及雨洪的綜合利用，關(guān)注人與自然的依存關(guān)系，破解防洪與排水、水安全與水景觀、水資源短缺與人居環(huán)境改善等矛盾，讓河流自由呼吸，恢復(fù)其健康生命。近8年時間治理了北京市六環(huán)路以內(nèi)的河道520多km，取得了良好的效果，北京城市水環(huán)境出現(xiàn)由量變到質(zhì)變的可喜局面，達到了“水清、生態(tài)、景美、親水、通航”等目標(biāo)。

二、生態(tài)治水案例

1.城市中心區(qū)水系

轉(zhuǎn)河有著悠久歷史的河道，舊時為御河的一部分，是皇家貴族游覽頤和園的必經(jīng)水路。1975年因修建地鐵，轉(zhuǎn)河被改為一條暗河，在人們的視野中消失。2003年，北京市啟動轉(zhuǎn)河開發(fā)治理，將“人水相親，和諧自然”的理念從理論推向?qū)嵺`，古老的轉(zhuǎn)河重見天日。轉(zhuǎn)河的治理，開了北京生態(tài)治水的先河，而且讓越來越多的百姓分享了人水和諧的快樂。

繼轉(zhuǎn)河治理完成之后，北京市先后治理了北護城河、亮馬河、清洋河、涼水河、清河等北京中心城區(qū)重點河湖水系，進一步完善了城市防洪排水體系，改善了城市環(huán)境。北護城河的設(shè)計，拆除了陡立的硬質(zhì)岸墻，形成蜿蜒的軟體護岸，構(gòu)筑了便于水生植物生長和親水安全的淺水灣。利用雙層河道技術(shù)恢復(fù)了太平湖的一角，柔美之水伸手可掬，成為鬧市中一處親水的樂園。亮馬河穿越于北京城東高樓廣廈之間，設(shè)計上拆除了硬質(zhì)的岸頂，以主河槽加淺水灣的設(shè)計，對河道的淤泥就地消納利用，截污減污，變腐朽為神奇，以再生水為水源，在推流曝氣、水生動植物系統(tǒng)的作用下，使河水變清。位于奧林匹克森林公園內(nèi)的清洋河更是生態(tài)治水的精品佳作。進行生態(tài)修復(fù)，拆除直墻硬質(zhì)護岸，換為軟體緩坡生態(tài)護岸，增加水面面積，保持河流斷面的多樣性，形成多樣性水流與生物群落，形成自然的水陸過渡空間，便于親水并保證安全，協(xié)調(diào)了防洪與生態(tài)的關(guān)系。清洋河是一條看不到人工雕琢的安全之河、自然之河、文化之河。

向陽閘庫區(qū)的重新規(guī)劃設(shè)計也體現(xiàn)了生態(tài)治理的理念。昔日向陽閘庫區(qū)一度缺水少綠，干涸荒涼，風(fēng)沙一起便揚塵污染。在總結(jié)生態(tài)治河經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，開始修復(fù)13.6 km的河段。不改變河道走向，隱蔽硬性護砌，采取疏挖平整、防滲蓄水、生態(tài)覆蓋、再生水回用、營造濕地等措施，按照“有水則蓄，無水則綠”的設(shè)計理念，使面積60 hm2的庫區(qū)水面體現(xiàn)出“鳳舞水影”的景觀主題，布設(shè)“叢花錦帶”“蘆荻映蔻”“葦蕩迷津”等六大景觀區(qū)。2007年5月蓄水以來，浩蕩碧水與水上賽道相映成輝。

順義新城溫榆河水資源利用工程以膜生物反應(yīng)器（MBR）水處理工藝凈化溫榆河劣Ⅴ類水體，每年為潮白河提供環(huán)境用水3000多萬m3。多年干涸的潮白河如今又現(xiàn)碧波蕩漾。

2.奧運公園水系

城市中心區(qū)水系治理僅是河道生態(tài)治理的起步階段，城市發(fā)展到哪里，河湖環(huán)境就被動地改善到哪里，眼睛盯著河道就河論河，實施效果就會受到局限。北京市水利規(guī)劃設(shè)計研究院抓住北京承辦奧運會的有利契機，適時地將河湖環(huán)境改善延伸到流域，延伸到水資源的綜合利用方面，取得了巨大成功。

奧運公園水系規(guī)劃、設(shè)計和建設(shè)秉承“綠色奧運、科技奧運和人文奧運”三大理念和循環(huán)水務(wù)的治水思想，形成了節(jié)約用水、再生水利用、雨洪利用、水循環(huán)凈化、水生態(tài)環(huán)境5個水系統(tǒng)，師法自然，宛若天成。面積11.5 km2的奧林匹克公園每年的用水量超過1700萬m3。實施水資源循環(huán)利用是明智選擇，將生態(tài)、節(jié)能、減排、自然等諸多理念貫穿于奧林匹克公園水系設(shè)計之中，研發(fā)并集成了基于水體自然凈化的雨水利用系統(tǒng)NPRW、高標(biāo)準(zhǔn)的洪水管理系統(tǒng)HSWU、人工強化水生態(tài)系統(tǒng)ASEW、復(fù)合垂直流人工濕地系統(tǒng)IVCW、高效過濾與強化去磷系統(tǒng)HERP。公園的雨水、污水循環(huán)利用，實現(xiàn)了零排放。奧林匹克公園龍形水系及其周邊的水系設(shè)計完全改變了河道裁彎取直、混凝土襯砌的傳統(tǒng)做法，采取生態(tài)防滲、卵石緩坡、生態(tài)磚、生態(tài)袋、覆土石籠墊、仿木樁等多種形式的生態(tài)護岸。在中心區(qū)“龍身”，有6萬m2的水面建立在地下空間之上，也采用了土質(zhì)基床，凸現(xiàn)自然。龍形水系是世界上最大的建造在屋頂結(jié)構(gòu)上的生態(tài)水系。

3.永定河綠色生態(tài)走廊

繼奧運公園水系建設(shè)實踐后，面對建設(shè)世界城市的新要求，在水系生態(tài)治理上再次更新理念，從人水和諧的水環(huán)境放眼首都“三個北京”建設(shè)，以水為魂引導(dǎo)城市布局，拉動區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展。為此，在首都的西部生態(tài)發(fā)展區(qū)打造永定河綠色生態(tài)走廊的水環(huán)境工程，在萬眾矚目中展開。

《永定河綠色生態(tài)走廊建設(shè)規(guī)劃》首先從城市段中的門城湖、蓮石湖、曉月湖及宛平湖著手，通過重塑水系的形態(tài)、線條、聲色、延續(xù)之美而形成豐富的空間層次與和諧的環(huán)境氛圍，圍繞重要景點、護岸景觀、道路景觀、植物景觀、堤防景觀的空間相互融合，營造以水為主體，靈秀大氣、生機勃勃的區(qū)域景觀帶，水與綠相互交融，打破單一線性結(jié)構(gòu)，利用點、線、面相結(jié)合的方式形成自然、生態(tài)、直曲相融的水形、綠地景觀。在生態(tài)修復(fù)設(shè)計的同時還模擬自然界的風(fēng)光，營造人工濕地，建設(shè)具有多元文化特色的集生態(tài)保護、休閑運動、知識教育功能于一體的綠色景觀帶。

永定河流域的生態(tài)修復(fù)是按照“以水帶綠，以綠養(yǎng)水”的新理念，研發(fā)了基于干涸條件下的再生水補滲凈化及生物為主的河床、灘地、堤防的生態(tài)修復(fù)新技術(shù)，營造“豐水多蓄，水少多綠，湖泊與濕地交替”的大型城市濕地型河流。

5年之后，永定河北京段170 km河道將實現(xiàn)“有水的河，生態(tài)的河，安全的河”，自上而下形成溪流—湖泊—濕地連通的健康河流生態(tài)系統(tǒng)，建成各具特色的生態(tài)自然景觀、城市景觀、田園景觀河段，形成“一條生態(tài)走廊、三段功能分區(qū)、六處重點水面、十大主題公園”的空間景觀布局，為兩岸五區(qū)創(chuàng)造優(yōu)美的生態(tài)水環(huán)境。

三、生態(tài)治河技術(shù)

10年來，在生態(tài)治水方面，北京市水利規(guī)劃設(shè)計研究院取得了豐富的實踐經(jīng)驗，形成了大量的技術(shù)儲備。對這些技術(shù)、經(jīng)驗加以總結(jié)，對以后城市水系治理有重要的參考價值和極大的帶動作用，可指導(dǎo)或直接用于我國的城市河流尤其是北方缺水地區(qū)河道的生態(tài)治理。

1.注重治河先截污治污

將截污、治污作為治河的重點。將河道整治與排水管網(wǎng)改造同步進行，實現(xiàn)雨水和污水分流。加大河道排污口的治理力度，沿河鋪設(shè)污水管線，收集污水，盡量減少污水直接入河。近年北京城市河道共截流排污口2300多個，并研發(fā)出了改造污水口、修建浮箱式攔污閘門、安裝攔污柵、生物攔截等多種截污治污的方法，杜絕或減少污水入河，保證河道的清潔，使多年黑臭的水質(zhì)開始還清。

2.注重營造河道的擬自然狀態(tài)，研發(fā)了大量生態(tài)護岸技術(shù)

在實施生態(tài)治河的過程中，改平直岸線為蜿蜒岸線，改單一斷面為多樣斷面，改硬質(zhì)襯砌為軟體的生態(tài)護岸，改直墻或陡坡護岸為緩坡護岸，改危險岸坡為親水岸坡。利用“主河槽+淺水灣”的組合斷面形式，解決了防洪排水與生態(tài)治理的矛盾，同時滿足增加水面、岸線蜿蜒、植物種植、動物棲息、水流交換、防浪防冰、凈化水體、保土保肥、親水安全的要求。

研發(fā)和篩選出十幾種適合北京地區(qū)的生態(tài)護岸，并廣泛應(yīng)用于河道治理。在延慶建立了生態(tài)護岸示范工程，這些生態(tài)護岸具有防護、過濾、可植生的特點，形式有生態(tài)袋、生態(tài)磚、SG生態(tài)砌塊、覆土石籠、山石護岸、仿木樁護岸、扦插護岸等。同時，注重建設(shè)生態(tài)景觀河道。景觀是高于生態(tài)系統(tǒng)的自然系統(tǒng)，是生態(tài)系統(tǒng)的載體。在治水的同時，將河道建成城市的生態(tài)景觀，為城市增添水的靈氣，使河道成為自然風(fēng)景線，以適應(yīng)人們在城市環(huán)境中享受自然的需求。

3.營造天然的落差建筑物，避免隔斷河流的連通性

不建或少建閘壩，通過做一些跌落式的生物填料建筑，營造出河流的水位落差，使河床有起有伏，有隱有顯，有坑有洼，有緩有急，產(chǎn)生天然曝氣，使水質(zhì)得到凈化。同時利用汀步滿足兩岸溝通和親水的要求。

4.充分利用再生水與雨水，使河道水質(zhì)達標(biāo)

優(yōu)化調(diào)度河湖水源，對污水處理廠進行升級改造，利用膜處理、反滲透等工藝深度處理污水處理廠出水，擴大再生水水量，每年向河道補充再生水達2.0億m3，結(jié)合入河前的深度處理設(shè)施和河道在位水體修復(fù)技術(shù)，使中心城區(qū)河湖水質(zhì)達到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。尤其是奧運水系，其景觀水源汛期采用雨水非汛期采用再生水，水質(zhì)指標(biāo)自建成以來滿足了地表水Ⅲ～Ⅳ類的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

5.注重發(fā)揮水生動植物的天然凈化作用

采取大量生物措施保護并改善城市河湖水質(zhì)。通過在河中種植蘆葦、香蒲、鳶尾、水蓼、再力花等適宜北京水環(huán)境的水生植物，吸附水中的有害物質(zhì)，凈化水體。在永定河引水渠、南護城河、“六?！钡群雍捎镁坝^生態(tài)浮床種植美人蕉、插種水生植物等生物措施。同時改變過去單靠清淤治理底泥污染的辦法，在亮馬河利用拆除的硬質(zhì)護砌和淤泥構(gòu)筑淺水灣和河中島嶼，實現(xiàn)淤泥就地消納利用，保護外部環(huán)境。通過向河中投放螺螄、河蚌、魚苗等水生動物，降解水體中的污染物增強水體自凈能力。如在北展后湖、西海等諸多水域投放魚苗，抑制藻類生長、繁殖，有效防止了內(nèi)城河湖大面積暴發(fā)水華。放養(yǎng)水生動物恢復(fù)河道動植物的多樣性，再現(xiàn)了人水和諧自然景觀。

6.利用微循環(huán)和過濾改善河湖水質(zhì)

在治水中采取多種措施改善和凈化水體。在什剎海、后海安裝收藻設(shè)備，增加了水底凈化能力。在北護城河、雙紫支渠、中南海、筒子河、奧運中心區(qū)、清河等安裝推流、曝氣設(shè)備，增加水體的流動性，提高水體的含氧量。為使河水流動起來，將下游河水用管道提升到上游，實現(xiàn)水循環(huán)以凈化水體。

7.功能濕地凈化水體

近年，北京市建成了大量的功能濕地凈化水體，建成的功能濕地有黑土洼濕地、沈家墳濕地、沙子營濕地、奧運濕地、北關(guān)濕地等，總面積超過100 hm2濕地的工藝有水平流、垂直流、復(fù)合垂直流等形式，通過沉降、過濾、吸附、微生物代謝、植物代謝、植物吸收等作用，凈化污水、再生水或循環(huán)水，同時掌握了濕地的過冬運行技術(shù)。

在永定河邊將建設(shè)超過200 hm2的人工濕地，將再生水經(jīng)過濕地深度凈化后注入河道，確保水質(zhì)安全。

8.擬自然防滲解決水資源不足的矛盾

要在有限的水資源條件下形成水面景觀，必須采取防滲措施。防滲的原則是：選用環(huán)境友好的防滲材料，保證水系與周邊及地下有適量的水交換，維持長期的水生生態(tài)系統(tǒng)的平衡。

奧林匹克公園水系、清洋河、潮白河等采用膨潤土防水毯防滲，永定河王平河段、潮白河向陽閘庫區(qū)采用復(fù)合土、黏土防滲。這些近自然防滲技術(shù)考慮了大量水生植物根系生長所必須的天然條件和防滲技術(shù)措施之間的兼容性，有利于重新構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)，減少滲漏量，節(jié)約有限的水資源。

在北京市水資源緊缺的條件下，采取防滲措施后，控制其滲漏量不小于本地區(qū)的多年平均年降雨量，即認(rèn)為沒有改變原有的水文地質(zhì)條件，對地下水的補給沒有構(gòu)成影響，在此條件下可以采取任何防滲措施。

9.隱蔽硬質(zhì)堤防，協(xié)調(diào)防洪與生態(tài)的矛盾，建設(shè)景觀型堤防

對潮白河上游河段、涼水河等“二面光”河道，采取在既有混凝土襯砌上覆土、減緩坡面、植物扦插的方法，隱蔽硬質(zhì)堤防。對潮白河下游河段、清河下游河段兩岸做成微地形堤或“超級堤”，把傳統(tǒng)的堤防隱蔽于微地形堤或“超級堤”之下。改變了過去平直、呆板的面貌，做到“里剛外美”，協(xié)調(diào)防洪與生態(tài)的矛盾。

10.采用植物護坡與本土植物配置技術(shù)，形成兼?zhèn)渖鷳B(tài)與景觀功能的水陸過渡空間

植物也是工程材料，利用水生植物、灌木、喬木的發(fā)達根系纖維來固定岸坡，形成“植物加筋土”，即把植物當(dāng)做結(jié)構(gòu)的一部分，來增加土的抗剪強度，防止坡岸坍塌。植物配置的基本原則：根系發(fā)達，固坡能力強，生長快速，樹性強健，耐水浸泡，耐寒，耐旱，耐貧瘠，少病蟲害，適應(yīng)性強，餌食與蜜源植物，建植完成后能達到四季景觀自然美的效果。

對適宜北京生存的100多種水生植物進行了編錄，并篩選出20多種適合北京河道生長的沉水、浮水、挺水植物。這些植物兼?zhèn)渌w凈化、景觀功能，且便于維護管理。

研究出適合于坡腳木樁型枝條：胡枝子、紅豆草、竹子、水柳等。適合于坡面防護的草種有沙打旺、馬藺、沙地柏、狼尾草、紅蓼、荻等。

在河道的治導(dǎo)線以上種植大量的柳樹、白楊、榛樹等喜水性植物，利用它們發(fā)達的根系加固河堤，有效抵御汛期洪水的沖刷。

四、結(jié) 語

近年，北京市水利規(guī)劃設(shè)計研究院先后完成了北京中心城區(qū)520 km河道的規(guī)劃設(shè)計工作，建成了一批集防洪、供水、景觀、生態(tài)、人文于一體的多元化河流，充分展現(xiàn)“安全、自然、親水、文化”的設(shè)計理念，為北京奧運會乃至未來的北京營造了清潔優(yōu)美的水環(huán)境。

治水理念的創(chuàng)新對解決缺水城市的水環(huán)境治理有著示范與借鑒作用，北京的城市水環(huán)境治理目前已從中心城區(qū)向郊區(qū)新城推進。按照以上治水理念，不用太長的時間，北京全市的水環(huán)境面貌將有重大改變。