生態(tài)治河理念在周口店河治理中的應(yīng)用

霍瑞航，王 蕾，王銘倫

（1.北京良鄉(xiāng)藍(lán)鑫水利工程設(shè)計(jì)有限公司，102488，房山；2.北京市房山區(qū)水務(wù)局，102442，房山）

生態(tài)治河理念在周口店河治理中的應(yīng)用

霍瑞航1，王 蕾2，王銘倫2

（1.北京良鄉(xiāng)藍(lán)鑫水利工程設(shè)計(jì)有限公司，102488，房山；2.北京市房山區(qū)水務(wù)局，102442，房山）

河道治理；防洪；生態(tài)；生態(tài)景觀帶；周口店

隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，河道在生產(chǎn)生活中所承擔(dān)的功能已不再局限于防洪、抗旱、灌溉、發(fā)電等傳統(tǒng)功能。環(huán)境友好、生態(tài)自然、水資源利用方式多元化已成為當(dāng)今河道治理的基本要求。北京周口店河石樓鎮(zhèn)段治理，多處采用生態(tài)措施，將河道打造成具有安全性、生態(tài)性、景觀性、親水性的河道，保障石樓鎮(zhèn)防洪安全的同時促進(jìn)其調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，為其打造獨(dú)具特色的生態(tài)休閑示范名鎮(zhèn)提供助力。

一、周口店河概況

周口店河是大石河支流，屬大清河水系，發(fā)源于北京市房山區(qū)周口店鎮(zhèn)龍門口村西北，自西北向東南流經(jīng)周口店鎮(zhèn)、石樓鄉(xiāng)鎮(zhèn)，在石樓鎮(zhèn)雙柳樹村與馬刨泉河交匯后入大石河，總流域面積80.25 km2，河道全長19.69 km。2002年周口店河周口店鎮(zhèn)段實(shí)施河道治理。

1.周口店河洪水特點(diǎn)

周口店河周口店段匯流面積80%為山區(qū)，河道縱坡0.01～0.06，20年一遇洪峰流量350m3/s，洪峰流量大，流速快，水勢兇猛。周口店河進(jìn)入石樓鎮(zhèn)后河道漸趨于平緩，縱坡0.001左右，兩岸多為洼地，產(chǎn)流較小，主要承擔(dān)行洪任務(wù)，避免上游洪水淹沒下游農(nóng)田。

2.現(xiàn)狀生態(tài)環(huán)境

周口店河經(jīng)歷2012年 “7·21”特大自然災(zāi)害后，上游山區(qū)段河道護(hù)岸沖毀，待人工修復(fù)；下游石樓鎮(zhèn)段河道硬質(zhì)護(hù)砌較少，堤身及河底已基本被植被覆蓋。因近年周口店河流域雨量較多，上游基流沖刷，在河底形成蜿蜒的溪流，河道內(nèi)地被植物主要有結(jié)縷草、黑麥草、葎草（拉拉秧）、蒿子、小燈芯草，水生植物主要有蘆葦、菖蒲，灌木主要為荊條。河道內(nèi)自然生態(tài)，但景象雜亂，難以形成亮點(diǎn)。

二、石樓鎮(zhèn)概況

石樓鎮(zhèn)位于北京西南房山區(qū)中部腹地，面積42.5 km2。2005年，石樓鎮(zhèn)經(jīng)多次研討，重新布置發(fā)展格局，定位發(fā)展方向，最終確定以“生態(tài)休閑”為重點(diǎn)，“大融合、大整合、大配套”規(guī)劃村莊、景點(diǎn)、田園節(jié)點(diǎn)，重點(diǎn)培育旅游觀光、濱水游樂、農(nóng)耕體驗(yàn)、農(nóng)情博覽、田園度假、休閑養(yǎng)生等功能，大力實(shí)施生態(tài)廊道綠化建設(shè)、生態(tài)林基地建設(shè)、重要交通節(jié)點(diǎn)建設(shè)、村莊綠化和苗木繁育基地建設(shè)等五大綠化工程，通過構(gòu)建“一廊一帶四區(qū)”空間發(fā)展格局，最終樹立“京南綠寶石·石樓慢生活”地區(qū)品牌形象，逐步將石樓打造成為獨(dú)具特色的生態(tài)休閑示范名鎮(zhèn)，成為房山區(qū)“三二一”新布局中“城市發(fā)展環(huán)上的寶石”。

三、河道治理與鎮(zhèn)域發(fā)展相結(jié)合

1.防洪為主

周口店河石樓鎮(zhèn)段受洪水災(zāi)害影響頻繁，沿岸村莊、農(nóng)田多次遭受洪澇災(zāi)害，村鎮(zhèn)兩級多次組織人員對堤防進(jìn)行修復(fù)，對河道進(jìn)行疏挖，但受當(dāng)時條件限制，未實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)治理。2013年，房山區(qū)水務(wù)局啟動周口店河石樓鎮(zhèn)段治理工程，對該段河道進(jìn)行達(dá)標(biāo)治理。

周口店河在該段主要承擔(dān)行洪的任務(wù)，避免上游洪水對石樓鎮(zhèn)造成重大破壞。當(dāng)河道內(nèi)洪水流量較小時，周口店河承擔(dān)排澇任務(wù)；當(dāng)河道內(nèi)洪水流量較大時，由石樓鎮(zhèn)內(nèi)4座泵站排除澇水?！?·21”特大自然災(zāi)害后，房山區(qū)水務(wù)局對4座泵站進(jìn)行了改擴(kuò)建，目前均運(yùn)行良好。

為解決河道的行洪問題，首先考慮對河道進(jìn)行疏挖，以該段河道上現(xiàn)狀橋梁橋底高程和周口店河匯入大石河的高程為控制高程，對河底進(jìn)行疏挖。通過計(jì)算，單純對河道進(jìn)行疏挖難以解決河道行洪問題，同時對地下管線的影響加劇，造成工程投資增大。

采用加寬河道的方式能夠降低河道的水位和流速，增加河道的行洪能力，降低防洪風(fēng)險。周口店河石樓鎮(zhèn)段下游屬于平原區(qū)洼地，過去該區(qū)域又名“石樓洼”，是房山區(qū)主要的糧食產(chǎn)區(qū)，土壤肥沃，受下游河道洪水位頂托，僅靠疏挖和擴(kuò)寬河道，占地面積過大。治理河道的主要目的是為了保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全，未達(dá)到該目的占用過大的土地，不經(jīng)濟(jì)亦缺乏合理性，同時造成實(shí)施難度加大。經(jīng)分析，結(jié)合地區(qū)特點(diǎn)，本次疏挖、擴(kuò)寬、堤防加高培厚等措施并舉，解決該地區(qū)河道行洪問題。

設(shè)計(jì)河道走勢基本因循現(xiàn)狀河道走勢，宜寬則寬，宜彎則彎，對于局部彎道段，采用增大轉(zhuǎn)彎半徑的方法來改善水流形態(tài)，降低對堤防的淘刷。

河道縱斷設(shè)計(jì)以橋區(qū)高程和河道末端入河口位置高程為控制高程，調(diào)整河道縱坡，盡可能降低河道流速至2～3m/s以內(nèi)，以保證后期采取的生態(tài)護(hù)岸措施安全有效。河道橫斷面設(shè)計(jì)分為兩段，馬刨泉河入河口以上河道橫斷面以梯形斷面為主，現(xiàn)狀河底沖出的主槽維持現(xiàn)狀，保持其蜿蜒崎嶇的走勢；馬刨泉河入河口下游河道橫斷面以復(fù)式斷面為主，馬刨泉河匯入后，周口店河20年一遇洪峰流量491m3/s，對于流量增大、水流流態(tài)紊亂的河段，復(fù)式斷面有利于抵抗河道洪水沖刷，同時降低了筑堤高度，減小了防洪風(fēng)險，降低了工程投資。

河道護(hù)砌分段、分區(qū)區(qū)別對待。依據(jù)河道走勢及設(shè)計(jì)流速，將河道分為順直段、彎道段、橋區(qū)及建筑物段。梯形河道橫斷面分堤防背水面邊坡、堤頂、堤防迎水面邊坡、迎水面堤腳、河5個區(qū)域，分別考慮其功能作用，采用不同材質(zhì)的護(hù)砌形式；復(fù)式河道橫斷面分堤防背水面邊坡、堤頂、堤防迎水面邊坡、迎水面堤腳、灘地、灘地邊坡、灘地坡腳、河底。根據(jù)滲流計(jì)算，周口店河石樓段堤防背水面無須設(shè)排水體，因此對于外堤坡護(hù)砌主要功能是降低水土流失，保障堤身穩(wěn)定。

為便于巡河，堤頂需設(shè)置巡河路，一般采用硬質(zhì)路面形式，堤肩需預(yù)留足夠?qū)挾?，以保證路基穩(wěn)定，同時堤肩更易受風(fēng)雨侵蝕，水土保持尤為重要。堤防迎水面直接與洪水接觸，受洪水沖刷影響更為直接，內(nèi)坡防護(hù)主要作用為防止堤身沖刷破壞，防護(hù)措施應(yīng)較堤肩及外堤坡更為可靠。梯形斷面迎水面堤腳和灘地坡腳受水流沖刷最為嚴(yán)重，根據(jù)“7·21”特大自然災(zāi)害后水毀情況調(diào)查，多處河道堤防沖坑基本都在堤腳位置，護(hù)岸塌陷也多因堤腳破壞上層護(hù)岸結(jié)構(gòu)無支撐而產(chǎn)生，因此該處應(yīng)為重點(diǎn)防護(hù)位置，應(yīng)根據(jù)順直段、彎道段和橋區(qū)及建筑物段分別考慮，采取不同尺寸或措施。河底及灘地亦直接與洪水接觸，受沖刷較為嚴(yán)重，橋區(qū)及建筑物段河道遭受沖刷后對建筑物安全穩(wěn)定存在一定的隱患，但對于順直段和彎道段，河底沖刷只要不蔓延到堤腳，對河道行洪影響并不大，應(yīng)根據(jù)水流條件，分段考慮是否需進(jìn)行護(hù)砌。

防洪問題不僅制約著石樓鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同時影響兩岸居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此解決該段河道防洪問題是本次治理的前提，也是實(shí)現(xiàn)該區(qū)域構(gòu)建“一廊·一帶·四區(qū)”的空間發(fā)展格局、打造獨(dú)具特色的生態(tài)休閑示范名鎮(zhèn)的安全保障。

2.安全、生態(tài)并舉

實(shí)現(xiàn)河道治理與鎮(zhèn)域規(guī)劃，兩者之間最大的結(jié)合點(diǎn)就是生態(tài)。在傳統(tǒng)治河理念中，單純從防洪角度考慮問題，多采用人工硬化材質(zhì)襯砌河道，未對該問題進(jìn)行詳細(xì)分析，導(dǎo)致河道自身的生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，河道觀賞性喪失。為實(shí)現(xiàn)石樓鎮(zhèn)“周口店河生態(tài)景觀帶”的構(gòu)想，應(yīng)用生態(tài)水工學(xué)原理，本著滿足區(qū)域防洪排澇要求為主，兼顧生態(tài)系統(tǒng)健康和可持續(xù)性需求，打造匯集水利、生態(tài)、運(yùn)動、休閑等功能為一體的濱水空間。結(jié)合生態(tài)治理理念，對本次工程中采用的生態(tài)護(hù)岸、橡膠壩、連通閘、雨洪利用設(shè)施等措施進(jìn)行逐一介紹。

（1）生態(tài)護(hù)岸

結(jié)合上文對河道護(hù)岸的分析，分段、分區(qū)介紹河道護(hù)岸形式。堤防背水面采用灌草結(jié)合的方式進(jìn)行防護(hù)，其主要目的是解決外坡水土保持問題，因灌木底部種植地被成果率低，一般表土裸露。較單純的植草護(hù)坡而言，灌木固土效果不如地被效果好，但從生態(tài)和景觀角度看，灌草結(jié)合的方式豐富了河道植被種類，滿足了植被多樣性的要求。

為滿足防汛和運(yùn)動休閑的需要，堤頂設(shè)巡河路。巡河路材質(zhì)采用瀝青混凝土和透水磚結(jié)合形式，有條件通車段采用瀝青路面，無條件通車段采用透水磚路面。設(shè)置路面同時也可解決堤頂?shù)乃帘３謫栴}。為截留浮塵，降低噪音，調(diào)節(jié)氣溫，提高行車安全，在路肩每隔5m設(shè)行道樹，路肩表土裸露部分種植地被，減緩雨水對路肩的沖刷。

“7·21”特大自然災(zāi)害后，北京市禁止河道內(nèi)栽植喬木、灌木等阻水植物，因此本次河道內(nèi)坡、灘地、灘地邊坡、內(nèi)坡堤腳均采用以地被植物為主，適當(dāng)采用生態(tài)材料護(hù)砌形式。設(shè)計(jì)階段比選了北京地區(qū)常用的一些生態(tài)護(hù)砌材料：連鎖板、六角空心磚、鉛絲石籠等。通過分析，連鎖板通過磚與磚之間的連接形成一個整體，通過整體的重力抵抗洪水沖刷，具有一定的抗沖性能；空心六角磚僅通過自身單塊磚體的重力抵抗洪水沖刷；鉛絲石籠通過石籠網(wǎng)片將卵石或塊石包裹成整體，過洪水時因洪水進(jìn)入石塊之間的縫隙，撞擊石塊后改變流速方向，從而在石籠表面形成紊流，達(dá)到增加糙率、降低洪水流速、抗沖同時減小沖刷深度的目的。前兩種護(hù)砌材料用于流速較小或不過洪處位置護(hù)砌較為合適，鉛絲石籠更適合過洪斷面防護(hù)。對此主要采用鉛絲石籠和地被植物結(jié)合形式解決河道內(nèi)坡和灘地邊坡抗沖刷問題。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，河道發(fā)生沖刷的主要部位是迎水面堤腳和灘地坡腳，因此在河道順直段采用鉛絲石籠結(jié)合地被的方式進(jìn)行護(hù)砌。根據(jù)沖刷計(jì)算，計(jì)算出河道不同部位受到?jīng)_刷后，在坡腳位置水平方向設(shè)鉛絲石籠護(hù)砌，護(hù)砌深度應(yīng)大于沖刷深度，若沖刷深度較大，則在順?biāo)鞣较蛏显黾幼o(hù)砌長度方式，一般增加至 3倍沖刷深度，坡腳處坡面埋設(shè)1m長鉛絲石籠，石籠表面覆種植土綠化。對于河道彎道段，同樣采用該方式進(jìn)行計(jì)算，河底鋪設(shè)3倍沖刷深度長的鉛絲石籠，不同的是，彎道凹岸沖刷較大，內(nèi)坡埋設(shè)鉛絲石籠至坡頂，以防堤防沖出深坑，影響行洪安全。至于順直段堤防迎水面，根據(jù)“7·21”特大自然災(zāi)害后的調(diào)查，大部分平原區(qū)筑堤河道，堤防發(fā)生決堤情況是因?yàn)榈谭捞钪|(zhì)量差或洪水漫堤引起堤頂沖刷破壞，未發(fā)現(xiàn)存在堤防迎水面沖刷導(dǎo)致堤防決堤現(xiàn)象。另一方面，對順直段堤防發(fā)生沖刷后穩(wěn)定進(jìn)行計(jì)算，因沖刷深度較小，對堤防滲流穩(wěn)定基本無影響。因此從安全、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)多角度考慮，堤防迎水面僅采用地被植物防護(hù)即可滿足行洪要求。同理，灘地及灘地邊坡受沖刷后，對河道行洪安全影響均較小，亦只采用地被防護(hù)。

對于橋區(qū)及水工建筑物范圍段，因主體結(jié)構(gòu)必須為混凝土或漿砌石等硬質(zhì)材料，因此為滿足其與上下游自然生態(tài)的河道銜接，橋區(qū)和水工建筑物上下游均采用鉛絲石籠材質(zhì)，從建筑物行洪安全角度，鉛絲石籠提供了一個軟硬相接的過渡段，有效防止了建筑物上下游沖刷，保證了建筑物行洪安全。

為使河道治理后形成“周口店河生態(tài)景觀帶”的效果，同時保障植被成活率，選取植被時遵循以下原則：①強(qiáng)調(diào)保留原則，因地制宜，適地適樹，選擇適合當(dāng)?shù)厣L的鄉(xiāng)土樹種；②品種豐富，有喬木、灌木、地被及水生植物，能夠體現(xiàn)季節(jié)的變化及層次的變化，滿足三季有花，四季常青，喬、灌、草結(jié)合；③選擇易生長、抗病蟲害的樹種；④豐富物種多樣性原則，喬、灌、草、水生植物等搭配種植。本次種植設(shè)計(jì)在綠化用地內(nèi)一共選用了喬、灌、草17種植物。在河道治理過程中，通過植物造景，使水面景觀與外部活動空間景觀相互滲透，渾然一體，將周口店河石樓段打造成綠色生態(tài)的景觀長廊。

（2）橡膠壩工程

灌溉用水、景觀用水如何保證，是打造“生態(tài)景觀帶”的難點(diǎn)之一。雖然周口店河河道內(nèi)有基流，但流量斷斷續(xù)續(xù)極不穩(wěn)定，難以滿足灌溉及生態(tài)蓄水需求。因此單純依靠周口店河難以實(shí)現(xiàn)其蓄水的目的，還需增加其他水源以保證河道蓄水。通過實(shí)地考察，周口店河支流馬跑泉河水量較大，水量主要來源為馬跑泉河上游泉水及牛口峪水庫泄水，水質(zhì)較好。經(jīng)水量平衡分析，本工程全年需水量73.77萬m3。根據(jù)現(xiàn)場查勘，馬刨泉河非汛期上游來水流量約為1m3/s，汛期水量大于1m3/s，馬刨泉河水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足周口店河景觀用水量需求。

在馬跑泉河入河口下游設(shè)橡膠壩1座，回水長度2 km，蓄水面積8.44萬m2，蓄水6.57萬m3。橡膠壩建成后，上游復(fù)式斷面河道灘地被淹沒，淹沒水深0.3～0.5m，具備建設(shè)景觀濕地的基本條件，因此在灘地上種植荷花、菖蒲、蘆葦、水蔥等水生植物，不僅豐富了物種多樣性，同時給“周口店河景觀帶”又增添了一景。

（3）水系連通工程

周口店河石樓鎮(zhèn)段右岸現(xiàn)狀有1條排水溝，直通石樓鎮(zhèn)“親水荷塘生態(tài)漁樂區(qū)”。周口店河新建橡膠壩后，正常蓄水位比排水溝溝底高 1.4m，具備向該溝道補(bǔ)水條件。因此，為解決河道與排水溝水系連通問題，新建連通閘1座。連通閘在河道不發(fā)生洪水時，具備向排水溝引水的功能，在該區(qū)域堤外發(fā)生澇水時，具備向周口店河泄水的作用，建成后排水溝蓄水即可用作漁業(yè)用水，亦可用于周邊灌溉用水，還可以回補(bǔ)地下水，實(shí)現(xiàn)水資源利用率最大化。

（4）雨洪利用工程

周口店河石樓鎮(zhèn)段坨頭橋下游左岸現(xiàn)狀有一塊未開發(fā)綠地，本次治理將其改造為下凹式綠地，依據(jù)現(xiàn)狀地形在綠地南側(cè)挖坑塘用于集雨，綠化區(qū)域內(nèi)種植木槿、玉蘭，配合現(xiàn)狀區(qū)域內(nèi)槐樹及地被解決周邊澇水問題的同時，形成自然生態(tài)景觀節(jié)點(diǎn)。周口店河沿線多出坑塘，在河道設(shè)計(jì)過程中，盡可能對沿線坑塘進(jìn)行回避，采取的工程措施盡量減少對現(xiàn)狀坑塘的影響，打造“周口店河生態(tài)景觀帶”的同時不影響“親水荷塘生態(tài)漁樂區(qū)”的建設(shè)，使“周口店河生態(tài)景觀帶”最終形成點(diǎn)、線、面的空間立體多元生態(tài)景觀帶，在石樓鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展過程中真正起到促進(jìn)作用。

四、結(jié) 語

傳統(tǒng)的河道治理普遍關(guān)注防洪抗旱問題和河道本身，忽視了河道與所在流域的聯(lián)系，忽視了河道及河道周邊的生態(tài)建設(shè)問題。本次對周口店河石樓鎮(zhèn)段的治理，實(shí)現(xiàn)了防洪安全和鎮(zhèn)域規(guī)劃的構(gòu)想，同時充分考慮了流域的生態(tài)建設(shè)問題，最終打造出一條有水、生態(tài)、安全的河道。

在生態(tài)環(huán)境日益惡化的今天，治河理念也應(yīng)發(fā)生改變，不僅要繼承傳統(tǒng)技術(shù)的精髓，還應(yīng)樹立“人與水和諧共處”的理念。在河道治理上，運(yùn)用工程、生物和管理等綜合措施，科學(xué)防治水患，合理利用和保護(hù)水資源，最終建設(shè)生態(tài)協(xié)調(diào)、環(huán)境優(yōu)美、防洪安全、水資源永續(xù)利用并獲得生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益的流域生態(tài)系統(tǒng)。

[1]滕華國.河道生態(tài)治理技術(shù)與案例分析[D].陜西:西北農(nóng)林科技大學(xué),2014.

[2]王海亞.生態(tài)水工學(xué)的理論方法及其在河道治理中的應(yīng)用[D].武漢:武漢大學(xué),2004.

責(zé)任編輯 楊 軼

TV85

B

1000-1123（2016）22-0045-03

2016-09-15

霍瑞航，工程師。