構建生態(tài)河道的工程措施及應用初探

王 鵬，安恒菲，劉信勇

(黃河勘測規(guī)劃設計研究院有限公司，河南省城市水資源環(huán)境工程技術研究中心，河南 鄭州 450003)

生態(tài)河道是在生態(tài)安全與和諧理念指導下，以修復受損河道為目的，通過生態(tài)河床和生態(tài)護岸等生態(tài)工程的技術手段形成的自然生態(tài)和諧、生態(tài)系統(tǒng)健康、安全穩(wěn)定性高、生物多樣性高、河道功能健全的非自然原生型河道，是通過河道結構上的生態(tài)工程建設來實現(xiàn)河道生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)健康發(fā)展[1]。就城市生態(tài)河道而言，包括自然屬性和社會屬性。自然屬性就是河道水生態(tài)系統(tǒng)結構和功能的完整性、穩(wěn)定性和可持續(xù)性，具有較強的抵抗外界干擾的能力。社會屬性就是河道服務功能的多樣性，主次功能分明，搭配良好，符合區(qū)域發(fā)展對河道改造的要求，指的是人與自然的平衡、和諧[2]。

本文以許昌市(國家水生態(tài)文明城市)清潩河及飲馬河綜合治理工程為背景，進行生態(tài)河道構建的應用研究，以期對今后的城市河道生態(tài)治理工程提供一定的工程借鑒和理論指導。

1 生態(tài)河道的骨架構成

生態(tài)河道系統(tǒng)是以自然為主導的，能夠維持物種多樣性、減少對資源的剝奪、維護生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)平衡，對提高系統(tǒng)的自我調節(jié)、自我修復能力、改善人類生活環(huán)境等方面具有重要的意義[3]。對于城市河道生態(tài)系統(tǒng)的構造，目前的研究主要關注于生態(tài)河床和生態(tài)護岸構建技術，以及河道斷面的基本形式，生態(tài)河床構建和修復的手段，生態(tài)型護岸的種類、具體結構形式及新型生態(tài)型材料[4]。在總結國內外生態(tài)河道治理經(jīng)驗的基礎上，結合已有的工程實踐，總結歸納出了適合于目前國內生態(tài)河道治理的思路及組成要素，如圖1所示。

圖1 構建生態(tài)河道工程措施技術路線圖

1.1 自然型河道斷面

自然型河道斷面就是要將現(xiàn)狀渠道化、硬質化的河道進行改造，根據(jù)河道的安全性能、規(guī)劃空間、生態(tài)要求、景觀要求等進行綜合考慮，盡可能地將河道恢復其蜿蜒的屬性。自然型河道斷面如圖2所示。

圖2 自然型河道斷面圖

對于自然型河道而言，主要包括以下幾個方面：

(1)安全性

生態(tài)型河道的邊坡設計在條件允許的情況下，可以適當?shù)囟嗖扇【徠拢乙獫M足邊坡的穩(wěn)定性要求。根據(jù)經(jīng)驗：生態(tài)型河道的水下邊坡坡度通常不低于1∶3，而水上邊坡可以根據(jù)河道的生態(tài)、景觀以及親水的需要進行確定。

(2)多樣性

河道的形態(tài)分為縱向和橫向的形態(tài)，對于生態(tài)型河道來說，其斷面應當是多樣的，而不是一成不變的。應當根據(jù)河流的地形條件，河道建筑物的形式，以及是否具有通航，景觀布置等因素進行綜合評價，宜采取不同的斷面形式來重塑河道的自然特征。

(3)統(tǒng)籌規(guī)劃

河道的斷面形式應當因地制宜，應當與景觀布置相互協(xié)調，充分考慮周邊的整體環(huán)境。對于橫向而言：在滿足行洪安全，周邊場地又無明確限制的河段，可以打造淺水區(qū)及深水區(qū)，增加更多的親水空間，采用復式斷面形式。縱向而言：在滿足行洪能力的前提下，生態(tài)型河道應當盡量采用小比降。

(4)生態(tài)性

對于設置淺水區(qū)的河段，在滿足河道沖刷要求的前提下，在淺水區(qū)可以設置一定厚度的種植土，有利于植物的生存，可以形成完整的水生植物群落，為魚類以及其他的水生生物提供棲息地。對于護坡的選擇，也應當具有一定的生態(tài)性能，采用多種形式的生態(tài)護岸，比如：格賓石籠、自然石、木樁、草坡、再生砌塊、再生護坡磚等。生態(tài)型的護坡材料，本身具有大孔隙、通水性能強等特點，對于水體而言，可以形成擋而不隔的水體環(huán)境，有利于河道水體與地下水的聯(lián)通，利于水體和各種物質及能量的交換。有利于形成良好的水生態(tài)環(huán)境。再者，可以在河道寬度較大處布置濕地泡以及生態(tài)島嶼，為各種鳥類提供棲息地，便于形成完整的生態(tài)系統(tǒng)。

1.2 生態(tài)型護岸

護坡材料的選取應充分考慮堅固耐久、取材方便、便于施工和維護，既能滿足水流沖刷和自身穩(wěn)定，同時也能美化環(huán)境、增加河岸的美觀性和自然性，滿足城市防洪工程對景觀效果及生態(tài)系統(tǒng)構建的要求。

就飲馬河而言，該河道屬于生態(tài)景觀河道，沒有行洪的工程任務。因此，在護坡材料的選擇上，本著完全遵循自然的基本原則，選用草坡護坡，完全擺脫了硬質防護的束縛，使得整個河道的岸線更加的自然，水位的變化區(qū)域種植各種濕地植物，也能夠起到固坡、增加岸坡層次感的作用，將河道的岸坡坡度控制在1∶5左右，并且在岸坡上種植親水植物，加強岸坡本身的生態(tài)效應。河道岸坡不進行防滲處理，加強了水體的流動，保證了水體的連續(xù)性，而且有利于河道水體的自我凈化。緩坡的防護形式，有利于在岸邊設置親水平臺、碼頭等利于接近水體、接近大自然的機會。飲馬河草皮護坡實景如圖3所示。

圖3 飲馬河草皮護坡實景圖

對于清潩河而言，該河道屬于行洪排澇河道，在進行生態(tài)型河道的設計時，首先應當考慮河道本身的防洪安全的問題，在不影響行洪的前提下，進行河道的生態(tài)化改造。因此對于護岸材料的選擇，本著生態(tài)化的治理思路，經(jīng)過多種護坡材料的比選，選用了以建筑垃圾為原材料的再生骨料型護坡材料：再生護坡磚及再生砌塊，這兩種防護材料既能滿足河道抗沖刷和抗凍性能的要求，又利用了大量的建筑垃圾，使資源得到了最大限度的利用。清潩河再生骨料護坡結構如圖4所示，護坡實景如圖5所示。

1.3 生態(tài)型蓄水建筑物

為更好地解決水位高差變化，非排澇段雍水建筑物采用溢流堰的形式。溢流堰一方面起到截水建景，形成景觀水面的作用；另一方面也通過落差跌水，使水體充分溶解空氣中的氧氣，從而提高含氧量，使水的活性增強。溢流堰的堰體做法根據(jù)跌水高度分為兩種形式：格賓石籠和漿砌條石。每級跌水高差大于0.5m時，采用漿砌條石的做法；小于0.5m時，則采用格賓石籠的做法。生態(tài)堰體中間以種植土填充，種植濕生植物；景觀堰則以條石布置形式?jīng)Q定其景觀效果。飲馬河生態(tài)溢流堰結構如圖6所示，實景效果如圖7所示。

圖4 清潩河再生骨料護坡結構圖

圖6 飲馬河生態(tài)溢流堰結構圖

圖5 清潩河再生骨料護坡實景圖

2 生態(tài)措施

2.1 輔助性生態(tài)措施

在河道適當?shù)奈恢脴嫿ㄉ鷳B(tài)島嶼，增加河道的多樣性。由于生態(tài)島坡度較陡，長期浸泡在水中必然會發(fā)生坍塌現(xiàn)象，有必要對島坡進行生態(tài)防護。經(jīng)比選，格賓石籠具有較好的生態(tài)性，可形成很好的綠化效果，且由于為多孔的結構，可為魚類、兩棲類等提供生長、產(chǎn)卵、藏匿的空間。生態(tài)島邊坡采取1.0m厚格賓石籠進行圍封防護，具體要求為石籠防護頂面以上自然邊坡坡度不小于1∶2。當1.0m厚石籠防護高度過低使得其上土坡坡度小于1∶2時，應采用1.0m厚石籠與0.5m厚石籠聯(lián)合防護方案，以滿足石籠防護頂面以上土坡坡度不小于1∶2的要求。生態(tài)島結構如圖8所示，實景效果如圖9所示。

圖7 飲馬河生態(tài)溢流堰實景圖

圖8 生態(tài)島結構圖

圖9 生態(tài)島實景圖

2.2 生物及景觀措施

(1)生態(tài)林帶

位于場地最外側，自行車道與城市道路之間，植物群落上層以密林為主，下層種植耐陰地被，形成河流廊道的邊界，阻隔交通帶來的噪音、廢氣等對場地的不良影響，同時作為河流廊道的背景林，在景觀節(jié)點、入口廣場等處形成通透的景觀視廊。生態(tài)林帶實景效果如圖10所示。

圖10 生態(tài)林帶實景圖

(2)濱水景觀林帶

位于生態(tài)林內側，自行車道與人行道之間，以疏林草地為主，上層散植觀賞價值高的喬木，下層地被主要為綴花草坪和野花組合。該區(qū)將植被種植與活動場地相結合，形成開闊的景觀視野，同時營造大量的休閑活動空間，創(chuàng)造更多的觀水和親水機會，滿足市民休閑游憩需求。濱水景觀林帶實景效果見圖11。

圖11 濱水景觀帶實景圖

(3)河流濕地植被帶

依據(jù)河流形態(tài)和水生植物適應水深能力開展植物種植，以蘆葦、水蔥、香蒲等凈水能力突出、少人工養(yǎng)護的鄉(xiāng)土濕生和水生植物為主，構建穩(wěn)定、可持續(xù)的濕地植被群落，豐富物種多樣性，營造鳥類、魚類等多種類型生物的棲息地。每段以一兩種植物為主，局部點綴黃菖蒲、再力花、荷花、睡蓮等觀花植物。河流濕地植被帶實景效果見圖12。

圖12 濕地植被帶實景圖

(4)雨水花園

雨水花園除了能夠有效地進行雨水滲透之外，還具有多方面的功能：能夠有效地去除徑流中的懸浮顆粒、有機污染物以及重金屬離子、病原體等有害物質；通過合理的植物配置，雨水花園能夠為昆蟲與鳥類提供良好的棲息環(huán)境；雨水花園中通過其植物的蒸騰作用可以調節(jié)環(huán)境中空氣的濕度與溫度，改善小氣候環(huán)境；雨水花園的建造成本較低，且維護與管理比草坪簡單；與傳統(tǒng)的草坪景觀相比，雨水花園能夠給人以新的景觀感知與視覺感受。雨水花園實景效果見圖13。

圖13 雨水花園實景圖

3 結語

對于生態(tài)河道的治理，要因地制宜，綜合考慮河道生態(tài)、環(huán)境協(xié)調、城市發(fā)展、人水和諧、人與自然的和諧等相關因素，滿足人們對于生態(tài)環(huán)境改善，回歸自然的需求，促進整個生態(tài)河道系統(tǒng)可持續(xù)的良性發(fā)展。本次結合具體的生態(tài)綜合治理工程，進行了生態(tài)河道的應用實踐，取得了良好的生態(tài)、經(jīng)濟、社會效益，同時也為今后類似工程的改造提供了一定理論依據(jù)和參考。