城市景觀河道綜合治理新技術(shù)應(yīng)用研究

王曉華，楊春普，宋兵偉

(1.遼寧江河水利水電工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，遼寧 沈陽 110003；2.遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計研究院有限公司，遼寧 沈陽 110003；3.大連河海水利水電勘測設(shè)計有限公司，遼寧 大連 116021)

在當(dāng)前城市化進(jìn)程快速推進(jìn)的背景下，城市河道呈現(xiàn)出了亞健康發(fā)展趨勢[1]，文獻(xiàn)[2]針對北方地區(qū)中小河流，研發(fā)了適用于北方中小河流特點(diǎn)的河道生物護(hù)岸、固灘新模式。文獻(xiàn)[3]研究了水利工程護(hù)坡生態(tài)化的必要性。文獻(xiàn)[4- 5] 將生態(tài)袋及格賓生態(tài)護(hù)岸的結(jié)構(gòu)型式應(yīng)用于城鎮(zhèn)防洪治理工程。文獻(xiàn)[6]采用的新型生態(tài)砌塊材料，降低了工程投資，節(jié)省了造價，達(dá)到了一定的生態(tài)效果。文獻(xiàn)[7- 12]分別通過不同地區(qū)的生態(tài)河道治理工程，初探了城市河道治理時存在的問題及如何融入景觀和生態(tài)的元素，且取得的生態(tài)和環(huán)境效益。文獻(xiàn)[13]以武漢市東湖港綜合治理工程為例，在城市河道整治工程設(shè)計中，充分考慮城市河道景觀、生態(tài)的要求，通過將各領(lǐng)域、各專業(yè)綜合協(xié)同，全面提升城市的水安全保障能力，改善城市水生態(tài)環(huán)境，挖掘水景觀與水文化，實(shí)現(xiàn)“水利工程設(shè)計”向“整體空間設(shè)計”思路的轉(zhuǎn)變，為城市中小型河道綜合整治提供參考和借鑒。

因此亟待解決的問題是如何將生態(tài)、景觀與水利工程建設(shè)相融合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對河道的規(guī)劃設(shè)計，以通過河道生態(tài)系統(tǒng)的搭建來提升河道水質(zhì)，推進(jìn)城市生態(tài)建設(shè)步伐，營造舒適宜人的景觀環(huán)境。

本研究重點(diǎn)通過建平縣城市景觀河道第二牤牛河的治理，介紹工程中所采用的新技術(shù)，以供其他類似工程借鑒。

第二牤牛河為大凌河左側(cè)一級支流，發(fā)源于建平縣與凌源縣交界的牛河梁，流經(jīng)建平縣、喀左縣、朝陽縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)后入大凌河。

2008年前第二牤牛河防洪工程的建設(shè)，在防洪過程中發(fā)揮了重要作用，但隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對生活質(zhì)量的追求已由“溫飽型”向“小康型”轉(zhuǎn)變，沿線兩岸人民迫切需要一條“水清、灘綠、景美、路通”的健康有生命的河流。然而實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)的嚴(yán)重阻礙是第二牤牛河生態(tài)環(huán)境不佳，水資源匱乏，河道及堤防滲透性較大，僅河道主槽范圍內(nèi)存在些許基流，枯水季節(jié)部分河段幾乎干涸，致使城市河道[6- 8]生態(tài)環(huán)境得不到保證，影響了沿岸人民的身心健康，影響了建平縣的城市品位，因此建平縣城區(qū)段河道綜合治理工程的實(shí)施十分必要。綜上，本研究的主要目的是分享北方城市河流治理的設(shè)計理念，總結(jié)工程中利用的新技術(shù)，為其他城市河道的綜合治理提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1 流域概況

根據(jù)《遼寧省水利普查成果》，第二牤牛河全長50km，流域面積為1092km2，河流平均比降為5.05‰。河源高程為659.3m。

該河有6條流域面積超過50.00km2的支流，分別為山口河(臥龍河)、二道漠河(二道磨河)、深井河、大窯溝河、小塔子溝河、中三家河，其中前3條在建平縣內(nèi)，后3條位于喀喇沁左翼蒙古族自治縣內(nèi)。第二牤牛河河灘林木茂密，樹種多為楊樹，沿河兩岸土地肥沃，是糧棉產(chǎn)區(qū)。

建平縣城市防洪工程位于牤牛河上游葉柏壽鎮(zhèn)，下游城市防洪工程截止斷面為深井河匯前，集雨面積359.10km2。第二牤牛河有關(guān)控制斷面流域特性見表1。

表1 建平縣第二牤牛河有關(guān)控制斷面流域特性表

2 項(xiàng)目概況

建平縣城區(qū)段河道綜合治理工程防洪標(biāo)準(zhǔn)均為20a一遇，堤防工程建筑物級別為4級；橡膠壩等景觀蓄水工程等別為Ⅳ等、建筑物級別為4級；引水工程等別為V等，建筑物級別為5級。工程總投資為2.9991億元，河道治理總長度為17.381km，新建12座橡膠壩、22座壓枕石籠，建設(shè)引水管線6.279km。河道兩岸規(guī)劃景觀綠地濕地21萬m2，栽植樹木4.8萬株，建設(shè)親水平臺2處，蓄水容量102萬m3，新增水面面積62.2hm2，人均水面面積4.2 m2，形成濱水生態(tài)的城市水系景觀帶。

工程主要包括3部分內(nèi)容：①城市防洪工程；②景觀、生態(tài)蓄水工程，包括建設(shè)的橡膠壩、壓枕石籠擋水堰及景觀親水平臺及小品等；③中水回用及引水工程，保證攔河建筑物建成后蓄水水量充足而進(jìn)行的中水回用及引水工程，從山口河引水，管線距離為6.279km。

3 工程的先進(jìn)性、創(chuàng)新性、成效性

3.1 設(shè)計理念

本工程立意新穎，設(shè)計理念、思路超前。運(yùn)用了“水利搭建平臺建設(shè)城市”的設(shè)計理念，使水利工程建設(shè)與城市規(guī)劃發(fā)展、歷史文化完美結(jié)合，“綠色、生態(tài)、景觀”的設(shè)計思路使河岸更綠、河水更清。

3.2 復(fù)雜程度

本工程建設(shè)項(xiàng)目涉及攔蓄橡膠壩、壓枕石籠擋水堰、河道治理、生態(tài)修復(fù)、景觀綠化、輸水、引水及中水回用工程等多種水利工程專業(yè)技術(shù)，一些新技術(shù)都是首次應(yīng)用，涉及學(xué)科專業(yè)多，技術(shù)復(fù)雜程度高，項(xiàng)目資金投入巨大。

3.3 新技術(shù)應(yīng)用

多項(xiàng)新型結(jié)構(gòu)設(shè)計首次應(yīng)用解決各項(xiàng)技術(shù)難題；多種堤防及護(hù)岸結(jié)構(gòu)型式結(jié)合，適應(yīng)不同地形及防護(hù)需求；多專業(yè)交叉融合，打造建平縣 “一河三帶九園”生態(tài)景觀體系“一河”的核心地位，為工程的建設(shè)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

(1)設(shè)計新型橡膠壩壩頭錨固槽結(jié)構(gòu)(專利號：ZL201620781436.3)。將壩頭錨固開槽位置由底板邊緣移至邊墩內(nèi)側(cè)。加強(qiáng)壩頭與邊墩連接性能，杜絕水下接觸部位因局部封閉不嚴(yán)產(chǎn)生過流現(xiàn)象，保證橡膠壩結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可延長橡膠壩使用壽命一倍以上。同時，壩頭部分充脹飽滿，壩肩平整，不再出現(xiàn)橡膠壩塌肩現(xiàn)象，美觀效果好。

(2)首創(chuàng)虹吸式全自動橡膠壩壩前除冰裝置(專利號：ZL201920221541.5)。利用橡膠壩上、下游水頭差形成倒虹吸，將壩前水持續(xù)由預(yù)先設(shè)計好的進(jìn)水回路引至壩下游側(cè)，使回路管壁附近形成一條不凍水域，與河流冰蓋隔開，防止壩前冰凍的產(chǎn)生。該裝置結(jié)構(gòu)合理、安全便捷、造價低廉。與傳統(tǒng)人工除冰相比，運(yùn)行費(fèi)用極少，且人員安全能夠得到有效保障，極具推廣價值。

(3)本工程研發(fā)了一種混凝土接縫止水結(jié)構(gòu)(專利號：ZL201620269582.8)，解決了新老混凝土接縫止水問題，采用聚氯乙烯膠泥層、膨脹止水膠條和閉孔泡沫板相結(jié)合的止水方式來滿足新老混凝土接觸處止水問題。

(4)本工程推廣和應(yīng)用了一種消能抗冰推的聯(lián)鎖磚護(hù)坡結(jié)構(gòu)(專利號：ZL201620331524.3)，包括多個聯(lián)鎖磚。聯(lián)鎖磚的磚體寬度兩側(cè)有4組楔形榫槽，包括凸榫和凹槽，每塊磚體與附近4塊磚體聯(lián)鎖鉸接。磚體長度兩側(cè)邊緣處分別設(shè)凹槽，與相鄰磚體凹槽構(gòu)成連接孔。磚體上位于每個凹槽內(nèi)側(cè)的位置，分別設(shè)消能破冰堆，磚體上有磚孔，該結(jié)構(gòu)新型耐沖刷、整體穩(wěn)定性好、生態(tài)效果好、消能抗冰推效果好。

(5)本工程在第二牤牛河的親水平臺段，推廣和應(yīng)用了研發(fā)的河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)“生態(tài)性魚巢構(gòu)件”(專利號：ZL201320124304.X)，主要目的是為了保護(hù)河道內(nèi)的水生動物，為其提供良好的棲息和繁殖環(huán)境；該技術(shù)獨(dú)特的預(yù)制結(jié)構(gòu)，能夠使現(xiàn)場施工速度加快，減小施工作業(yè)面，獨(dú)特的連接形式能夠適應(yīng)堤防地形的變形，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)，節(jié)約成本，減少投資，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

(6)本工程多種堤防及護(hù)岸結(jié)構(gòu)型式結(jié)合，適應(yīng)不同地形及防護(hù)需求。堤防護(hù)坡型式均采用梯形斷面型式，第二牤牛河結(jié)合生態(tài)型修復(fù)技術(shù)，采用格賓網(wǎng)墊的護(hù)坡型式；二道漠河迎水坡則采用鋼筋混凝土面板護(hù)坡；山口河護(hù)岸工程迎水坡則采用復(fù)式斷面的結(jié)構(gòu)型式，設(shè)置3m寬景觀磚砌濱河步道，步道以上采用六棱塊護(hù)坡，以下護(hù)岸采用鋼筋混凝土面板護(hù)坡，為了滿足景觀需求，背水坡均設(shè)計為綠化工程。

(7)同時，本工程還涉及橡膠壩供電線路改造工程、橡膠壩集控中心平臺改造及維護(hù)工程、市政污水改造工程、水文站改造工程、再生水管線工程、污水處理廠排放口改造工程等附屬工程，多專業(yè)融合、交叉，為城區(qū)段河道綜合治理工程的實(shí)施提供專業(yè)化的服務(wù)。

建平縣城區(qū)段河道綜合治理工程竣工并運(yùn)行至今，設(shè)計理念得到了完全的實(shí)現(xiàn)，且取得了良好的社會和生態(tài)效果。尤其是新工藝、新技術(shù)應(yīng)用后不但提高了河道的防洪能力、同時景觀橡膠壩等蓄水工程、綠化工程、引水工程的建設(shè)能夠明顯改善建平城市生態(tài)環(huán)境，發(fā)揮綜合效應(yīng)，提升城市品位，推動形成宜商宜居、宜業(yè)宜游的多元化城市發(fā)展格局。

4 項(xiàng)目綜合效益分析

4.1 生態(tài)效益

本工程設(shè)計堅持“安全、綠色”設(shè)計思路，采取蓄、泄、滯、引結(jié)合的措施，在保證防洪安全的前提下，充分利用雨洪資源、中水資源達(dá)到增加水資源、防洪減災(zāi)、改善生態(tài)環(huán)境的目的，使縣城區(qū)域內(nèi)的第二牤牛河、支流山口河、二道漠河與污水處理廠周圍的濕地公園緊密相連，達(dá)到園、河、城自然天成的生態(tài)效果。

近年來，建平縣治水建設(shè)“濱水生態(tài)的城市水系景觀帶”，重點(diǎn)實(shí)施了建平縣濕地公園，與本工程第二牤牛河、二道漠河交相輝映，綠意盎然，風(fēng)景秀麗、音樂噴泉此起彼伏的濕地公園向人們昭示著這里將成為休閑娛樂、生態(tài)科普、文化展示于一體的城市特色景觀。

目前，濕地公園主體建設(shè)也即將建成，與本工程連續(xù)的河道景觀水面、初步形成了具有建平特色的旅游景區(qū)，每天游客絡(luò)繹不絕，因此工程的建設(shè)對整個城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)起到了重要的作用，對于改善和優(yōu)化建平縣城區(qū)的生態(tài)環(huán)境具有重要的生態(tài)意義。

4.2 社會效益

建平縣城區(qū)通過對河流水系的科學(xué)治理，打破了水、城、人的冷漠與疏離，把文化傳承、城市蛻變與生活品質(zhì)的提升融為一體。水變清、城變綠，人們可以在綠樹青草、清水碧波、鳥語花香的城市里享受詩一般的生活。城市里因?yàn)橛辛撕恿?，生態(tài)環(huán)境也在不斷優(yōu)化、發(fā)展空間不斷拓展，人的精神面貌也更加自信、昂揚(yáng)，對城市的責(zé)任心不斷被激發(fā)出來。從更深層次上來看，城市里的河流不僅滋養(yǎng)著縣城人有形生命，更孕育著人與自然和諧的情感，塑造著人與社會和諧發(fā)展的自覺性。這種滋養(yǎng)、孕育與塑造，悄然優(yōu)化著城市的“軟環(huán)境”，提升著這座城市的內(nèi)在魅力，河流景觀改造工程，綻放著多元文化的異彩。河流水系工程的建設(shè)運(yùn)行增添了一道人與自然和諧共處的景觀旅游帶，為縣城人民提供了休閑、娛樂的好去處，群眾滿意度極高。打造了城市品牌，提升了城市形象。

4.3 經(jīng)濟(jì)效益

以工程蓄水干流第二牤牛河、支流二道漠河和山口河回水區(qū)為中心，隨著縣城高標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃完善，使這片山水相稱相依之地成為城市發(fā)展重要節(jié)點(diǎn)，帶動周邊土地乃至地區(qū)整體增值，對地區(qū)拉動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)全域城市化，進(jìn)一步轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，加速城市轉(zhuǎn)型，促進(jìn)該地區(qū)的工、商、房地產(chǎn)健康發(fā)展，都有著積極的意義。

5 結(jié)語

本研究針對建平縣城市段景觀河道的綜合治理，將項(xiàng)目的概況及工程中所采用的新技術(shù)詳細(xì)的列出，分析了工程的先進(jìn)性、創(chuàng)新性、成效性。運(yùn)用了“水利搭建平臺建設(shè)城市”的設(shè)計理念，使水利工程建設(shè)與城市規(guī)劃發(fā)展完美的結(jié)合；其次采用了攔蓄橡膠壩、壓枕石籠擋水堰等攔蓄建筑物對河道進(jìn)行階梯式治理，使處于亞健康的河道形成了連續(xù)的水面，恢復(fù)了河道的生機(jī)和活力；第三，本研究采用了多項(xiàng)專利技術(shù)，解決了各項(xiàng)技術(shù)難題，如消能抗冰推的聯(lián)鎖磚護(hù)坡結(jié)構(gòu)、河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)“生態(tài)性魚巢構(gòu)件”、虹吸式全自動橡膠壩壩前除冰裝置及橡膠壩壩頭錨固槽結(jié)構(gòu)等。

總之，城市景觀河道綜合治理是將景觀設(shè)計、生態(tài)修復(fù)和城市防洪等設(shè)計理念綜合考慮，本研究新技術(shù)的應(yīng)用，為其他北方中小城市河流的綜合治理提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。