現(xiàn)代城市河道綜合治理與生態(tài)恢復

曹仲宏 ，劉春光 ，徐 澤

（1.天津市市政工程設(shè)計研究院，天津市300051；2.南開大學環(huán)境科學與工程學院，天津市300071；3.南開大學濱海學院，天津市300270）

0 前言

河流具有行洪排澇、供水、灌溉、航運、景觀、生態(tài)等多種功能，既是重要的水利資源，又是生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。河流不僅能夠為人類提供寶貴的水資源，也是各種水生生物生存的自然空間，同時對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和小氣候起著重要的調(diào)節(jié)作用。

城市河流（urban river/urban stream）是指城區(qū)內(nèi)用于防洪、排澇、引清、蓄水、排水及航運的天然或人工水道。在城市社會經(jīng)濟發(fā)展優(yōu)先的階段，城市河流/河道的開挖或改造設(shè)計一般依據(jù)以下原則：基于水力學最佳水力半徑的概念，用最經(jīng)濟的斷面輸送最大流量。這種設(shè)計思路的優(yōu)點明顯，即空間省，成本低。在這種理念指導下，我國多數(shù)城市河道都被裁彎取直、溝渠化、硬質(zhì)化，呈現(xiàn)千篇一律的人工景觀。

從某種意義上講，目前多數(shù)城市河流已經(jīng)難以稱之為河流（river or stream），稱之為渠/河道（channel）似乎更為恰當。按照傳統(tǒng)的河道治理思路，一般會使上下游斷面趨于統(tǒng)一，導致水流多樣性喪失。由于忽略了河道與岸上生態(tài)系統(tǒng)的有機聯(lián)系，因此不少河道顯得很突兀，與周邊環(huán)境不協(xié)調(diào)。當前實施的一些河流整治工程，往往只著眼于河道本身，忽視了河道周圍的生物的存在，整治后未能使沿岸生物群落得到恢復。

基于以上原因，目前不少城市河道的天然屬性基本喪失，河道水體及沿岸生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴重破壞，河道的抗沖擊力大大削弱。近年來，不少城市河道相繼出現(xiàn)黑臭問題或富營養(yǎng)化現(xiàn)象，表明河道的生態(tài)功能已經(jīng)幾乎損失殆盡。值得慶幸的是，研究者和管理者已經(jīng)注意到這種問題，并開始著手進行改進。一些研究者指出，健康的城市河道生態(tài)系統(tǒng)是保障城市生態(tài)安全的必要條件，也是建設(shè)生態(tài)城市的基本要求。因此，對城市河道實施生態(tài)恢復，構(gòu)建良好的河道生態(tài)系統(tǒng)是十分必要和緊迫的。

1 國內(nèi)外河道治理的理念及進展

城市河道水污染具有污染源多、涉及面廣的特點，有機污染、營養(yǎng)性污染是其污染特征，排污、排澇、泄洪是其主要功能。近20年來，人們對城市河道治理觀念已經(jīng)由傳統(tǒng)的以滿足防洪、排澇的要求轉(zhuǎn)變?yōu)樵诩訌姾拥阑竟δ艿耐瑫r，逐步滿足生態(tài)城市發(fā)展景觀要求。河道整治的新目標應該是：有效控制和抵御常遇洪水、暴雨、風暴潮，從而保障社會穩(wěn)定和社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展；建立多功能、高效益水環(huán)境保護綜合體系，使堤岸、河道整治達到“堤固、通暢、水清、美觀、岸綠”的要求。

從20世紀90年代起，國內(nèi)一些城市開始轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的水環(huán)境治理思路，提出了河道生態(tài)治理的新理念。例如紹興市，近幾年投入近百億元，按照“南北通暢、東西溝通、占補平衡、綜合整治”的基本原則，系統(tǒng)地開展了城河水環(huán)境治理，并取得良好的成效。主要經(jīng)驗是把水環(huán)境治理提升到提高城市品位的高度，對城市主干河網(wǎng)進行系統(tǒng)整治和貫通，除恢復河道防洪、蓄水、生態(tài)的功能外，并賦予其景觀、文化的功能。

由于不少河道在夏季發(fā)生黑臭問題，因此有研究者提出對河道實施生態(tài)修復的理念。一般來說，生態(tài)修復（ecoremediation）是指利用生態(tài)學原理，采用生物/生態(tài)技術(shù)手段對河道進行修復。根據(jù)報道，國內(nèi)采用比較多的技術(shù)有河道曝氣（例如北京大學在昆明的研究）、投加微生物制劑（例如華東師范大學在上海的研究）、種植水生植物等。其中，關(guān)于利用植物修復的研究最多，有研究者使用植物浮床（或稱浮島）（例如北京水利科學研究所在北京的研究）、植物沉床（例如天津城建學院的研究），也有通過直接種植水生植物的研究（例如中科院水生生物研究所等）。

從20世紀70年代起，發(fā)達國家紛紛對以往的水環(huán)境治理思路進行反思，提出了生態(tài)治水的理念，尊重水環(huán)境的自然規(guī)律，注重對其自然生態(tài)和自然環(huán)境的回復和保護。例如德國，從20世紀70年代中期開始，在全國范圍內(nèi)拆除被渠道化了的河道，將河流恢復到接近自然的狀況，這一創(chuàng)舉被稱為“重自然化”?？傮w來看，對于河道的生態(tài)恢復所做研究及工程實踐最多的是美國和日本。

在美國，從1980年起就開始進行河流生態(tài)恢復（restoration）方面的嘗試，其中以加利福尼亞州的案例最多。

20世紀80年代中期，日本開始認識到“生態(tài)體系保護、恢復和創(chuàng)造”以及“環(huán)境凈化”的重要性，特別在水環(huán)境領(lǐng)域，引進了新的河流整治理念，即要保護并創(chuàng)造適宜生物的環(huán)境和自然景觀，同時尊重自然所具有的多樣性，保障滿足自然條件的良好水循環(huán)，避免生態(tài)體系孤立存在，取得了很大成效。

2006年，在日本東京召開了河流及流域恢復國際研討會，日本與中國、韓國聯(lián)合簽署了建立亞洲河流恢復網(wǎng)絡(luò)，旨在加強信息共享，推動亞洲范圍內(nèi)的河流生態(tài)恢復工作。

2 傳統(tǒng)城市河道治理中的教訓和誤區(qū)

2.1 傳統(tǒng)城市河道治理未能體現(xiàn)生態(tài)治河的理念

傳統(tǒng)的河道治理往往按照河道規(guī)劃線型實施駁坎、疏浚、引配水等內(nèi)容，忽視了河道自然生態(tài)性的恢復。河道規(guī)劃線型往往是兩條筆直的平行線（此外還有兩條綠化控制線），河道岸線按規(guī)劃線型實施缺乏自然生態(tài)性。河道護岸一般采用硬質(zhì)駁坎，河道水體與邊坡土體中地下水之間無法正常交換，河道水質(zhì)喪失了自我凈化的功能，水生動物喪失了賴以繁衍、生長的環(huán)境；同時，單純進行河道疏浚僅僅是轉(zhuǎn)移河道底泥污染，沒有對河道底泥進行綜合治理；引配水易改變和破壞原有河道的生態(tài)體系，這些做法已經(jīng)不符合河道生態(tài)治理的理念。

2.2 河道整治后的水質(zhì)改善并不明顯，改善河道水質(zhì)手段單一

通過綜合治理，市區(qū)主要內(nèi)河水質(zhì)有所改善，已配水到位的河道水質(zhì)良好，但總體水質(zhì)仍然較差。改善河道水質(zhì)是發(fā)揮河道環(huán)境效益的重要體現(xiàn)，目前的河道整治主要實施了護岸、疏浚、綠化、截污、引水等工程，但由于河道沿線地區(qū)雨污分流并不徹底，部分污水仍通過雨水管道進入河道，此外，所有河道并非都具有配水條件，有條件的河道配水不均勻，強度不大，河道的底泥污染無法消除是造成整治后河道水質(zhì)改善不理想的原因。

目前，改善河道水質(zhì)的手段僅為截污、配水等工程措施，河道充氧、底泥的生物氧化治理、水體生物修復、水系生態(tài)恢復等多種手段尚未進入應用階段。

2.3 河道底泥治理不徹底

河道傳統(tǒng)的治理方法多采用綠化、駁岸、配水、截污、清淤等工程手段，但對底泥和水體生物修復及河道生態(tài)系統(tǒng)的建立并未引起高度重視，河道底泥對上覆水體的影響巨大，底泥污染物含量與其釋放速率顯著正相關(guān)，底泥污染物釋放后，河水中COD濃度將超過V類水標準。清淤雖然能去除部分已污染的底泥，但城市河道底泥受工程條件限制，不可能清除全部污泥，清淤后的底泥仍為新的污染源。僅通過截污、清淤、沖水，即使短期內(nèi)能解決黑臭問題，但由于好氧潔凈生態(tài)系統(tǒng)未建立起來，本身自凈能力有限，一旦河道納污過量又將回歸黑臭狀況。

2.4 某些河段實現(xiàn)了河道排澇功能，但忽視了河道景觀功能

河道排澇功能在保障城市水安全方面有著舉足輕重的地位，但在河道防洪設(shè)計上，規(guī)劃部門提出河道駁岸克頂應滿足100 a一遇的洪水位要求，這對于常水位較低的河道，景觀效果較差。

3 轉(zhuǎn)變城市河道治理的理念

今后城市生態(tài)治理的理念是要保護優(yōu)美的自然景觀，創(chuàng)造和諧的生物生長環(huán)境，保障良好的自然水循環(huán)，恢復一定的水體自凈能力。重點關(guān)注以下幾個環(huán)節(jié)：

（1）河道整治要關(guān)注水循環(huán)在堤岸土壤與河水之間的環(huán)節(jié)，做到邊坡土體中地下水能與河道水體正常交換，河岸盡量采用自然形式。在河岸邊坡較緩的地方，可采用自然土質(zhì)岸坡、自然緩坡、植樹、植草、干砌堆石等各種方式護岸；在河岸邊坡較陡的地方，可采用木框、木樁加毛塊石等工程措施加固河岸，盡可能修筑人工魚巢，提供魚類等水生動物安身棲息的場所。

（2）河道線型盡量根據(jù)河道自然岸線結(jié)合規(guī)劃河寬進行實施，河道兩側(cè)綠化帶也可以不是兩條平行線，綠化帶可以有一定的蓄水功能（可被淹沒）。

（3）對河道水質(zhì)改善方法的認識要轉(zhuǎn)變觀念，重視河道底泥綜合治理、水體自然生態(tài)及環(huán)境的修復，結(jié)合兩側(cè)綠化帶內(nèi)設(shè)置沿河的截污管道，盡量減少采用引配水進行河道沖污稀釋，力爭在相對較短的時間內(nèi)讓城市的河水變清。

4 國內(nèi)外河道治理理念的思考

國內(nèi)外河道治理的目的是建成一個具有健康富裕的生活環(huán)境與美麗自然環(huán)境相協(xié)調(diào)的社會，通過恢復河流的原有的水面積、自然風貌，保護河道的水質(zhì)，確保河流的水量，恢復清潔的水流，并重視生物的多樣性。城市濱水空間作為城市公共的空間，提供適宜人類各種娛樂、休閑的場所，也提供適宜魚類等動物棲息繁衍的場所，應體現(xiàn)人與自然和諧共存的文明空間。

目前，我國的河流生態(tài)恢復工作尚處于探索階段，一方面是由于我國在經(jīng)濟建設(shè)過程中忽視了生態(tài)環(huán)境的保護；另一方面，河流生態(tài)恢復涉及的一些技術(shù)、標準、資金和政策等問題尚未得到解決。特別是在技術(shù)方面，由于我國的河流屬性和流域的社會經(jīng)濟發(fā)展狀況與國外有很大差別，很難照搬國外的相關(guān)技術(shù)及標準，必須根據(jù)我國的國情進行改進和創(chuàng)新。與西方發(fā)達國家不同，我國仍然屬于發(fā)展中國家，在河流生態(tài)恢復及健康河流體系構(gòu)建上必須充分考慮資金少、空間緊張、水量有限、污染嚴重等特點，開發(fā)適合自己的技術(shù)。

綜合國內(nèi)外研究進展，結(jié)合我國國情，當前有以下幾方面內(nèi)容需要研究和探索：（1）適合我國不同地區(qū)的河流形態(tài)、邊坡結(jié)構(gòu)及生態(tài)護岸的建設(shè)材料；（2）生存能力強、生態(tài)效應明顯、景觀效果好的水生植物及陸生植被的種類和配置；（3）河流沉積物的合理疏浚及其污染物釋放規(guī)律和控制技術(shù)；（4）河流生態(tài)恢復及健康河流構(gòu)建的監(jiān)測指標、評價方法及相關(guān)標準。