城市地區(qū)骨干河道近自然化水利設(shè)計探析

邱小杰，毛倩倩

(上海市水利工程設(shè)計研究院有限公司，上海 20006)

對于城市地區(qū)而言，水系是不可缺少的命脈，由于人類活動的不斷擴(kuò)張，侵占了許多河道的基本生態(tài)空間，致使這類河道基本喪失了生態(tài)功能，與此同時，由于城市地區(qū)建設(shè)用地的稀缺性，在規(guī)劃編制過程中，為了便于岸后土地的集約利用，骨干河道往往會規(guī)劃成口寬統(tǒng)一、線型筆直的平面形態(tài)。如何對這類河道進(jìn)行近自然化設(shè)計，值得去深入研究。

1 近自然化河道設(shè)計理念

近自然化河道設(shè)計理念是指傳統(tǒng)河流整治的基礎(chǔ)上，采用使河流治理成本較低、接近自然河流、保持良好景觀的一種治理思路，最早由德國風(fēng)景園林師、建筑師阿爾維塞弗特(AlwinSeiifert)在1938年發(fā)表的《近自然水利工法》一文中提出。隨后德國、日本、美國、韓國等國家均對該理念進(jìn)行了發(fā)展并實踐運(yùn)用，都認(rèn)為河流治理的同時需要順應(yīng)自然生態(tài)的規(guī)律，保護(hù)河流周邊自然環(huán)境，恢復(fù)河道自然美感。

近年來，我國逐漸意識到以往城市河道設(shè)計存在過度渠化、硬化等問題，開始探索城市河道的近自然化設(shè)計，以保證城市的可持續(xù)化發(fā)展。

2 城市骨干河道特點及應(yīng)對策略

城市地區(qū)河網(wǎng)縱橫，河流豎向高差小，以上海市為例，規(guī)劃河底均為統(tǒng)一高程，為平坡，岸頂與河底高差為4～5m，高差較小。在平面河網(wǎng)水系中，骨干河道一般定位為區(qū)域重要的防洪除澇以及引、排水通道，也是水環(huán)境容量的重要載體，具有河口較寬、河勢順直、河道流速塊、河槽蓄量大等特點。在以往的河道設(shè)計中，城市河流形態(tài)往往呈現(xiàn)均一化的特點，具體表現(xiàn)為河道平面布局直線化、橫斷面的規(guī)則幾何化和河床材料的硬質(zhì)化。

在此條件下，近自然化河道設(shè)計策略主要是將地形、水文、植被等自然要素作為設(shè)計的基礎(chǔ)，以人工工程的手段，構(gòu)建近自然的生境，產(chǎn)生豐富多樣的棲息環(huán)境，保存動植物生存所需要的空間，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行近自然風(fēng)貌設(shè)計以及近自然動植物配置，利用生態(tài)自凈能力進(jìn)行河道修復(fù)，從而帶動河流周邊的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)。

3 應(yīng)用實例

3.1 工程概況

新誼河位于上海市青浦區(qū)北部，呈東西走向，東起鹽倉浦，西至顧塘港，橫貫青浦區(qū)的華新鎮(zhèn)、重固鎮(zhèn)、白鶴鎮(zhèn)和香花橋街道，總長18.5km，如圖1所示。新誼河是青松大控制片內(nèi)規(guī)劃主干河道“二橫三縱”的二橫之一，也是上海市規(guī)劃226條骨干河道之一，并已列入國務(wù)院批準(zhǔn)的《太湖流域水環(huán)境綜合治理總體方案(2013年修編)》。

新誼河是青浦區(qū)北部重要排澇通道，承擔(dān)著青浦區(qū)北部防洪排澇、水資源調(diào)度等重要任務(wù)，同時河道位于上海市的重點開發(fā)區(qū)—西虹橋商務(wù)區(qū)，城市發(fā)展對項目的建設(shè)也提出了更高的要求。

圖1 項目區(qū)位圖

3.2 項目區(qū)自然概況

青浦地處長三角，氣候溫和，雨水充沛，為典型的亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候?！鞍俸永@村鎮(zhèn)、千橋臥碧波”，這是青浦特色鮮明的真實寫照。滬上所有21個天然湖泊包括淀山湖匯聚于此，水面率高達(dá)18.3%，是上海乃至長三角最具水鄉(xiāng)特色的區(qū)域之一。青浦區(qū)水產(chǎn)資源豐富，可養(yǎng)魚水面有1.1萬hm2，養(yǎng)殖魚類達(dá)59種，有青、草、鱖、鳊、鯉等魚類；軟殼爬行類有甲魚、河蟹、河蝦等水產(chǎn)。

3.3 近自然生境構(gòu)建

新誼河規(guī)劃藍(lán)線平面呈東西向布置，規(guī)劃口寬統(tǒng)一為38m，河底高程-0.5m，堤頂設(shè)防高程為4.5m，為典型的平原骨干河道。原規(guī)劃中最小過流斷面面積、兩岸綠帶陸域控制線、河底高程等均為規(guī)劃的剛性控制條件，本項目尊重規(guī)劃，因地制宜，從平面設(shè)計、豎向設(shè)計、護(hù)岸材料選取三方面入手，將水利、水生態(tài)、水生態(tài)等多專業(yè)進(jìn)行融合設(shè)計，營造出符合剛性控制條件的近自然生境，奠定了整個項目的近自然化設(shè)計基礎(chǔ)。

3.3.1平面設(shè)計

新誼河河道藍(lán)線規(guī)劃已經(jīng)劃定并且由區(qū)政府批復(fù)，河道平面順直布置，基本不存在蜿蜒性，由于規(guī)劃的嚴(yán)肅性，平面上已無法進(jìn)行大的調(diào)整，本項目從以下兩個方面進(jìn)行近自然化平面設(shè)計。

(1)少填多開，保留大蜿蜒

由于規(guī)劃藍(lán)線對部分現(xiàn)狀河道進(jìn)行了裁彎取直，原規(guī)劃需對部分彎曲老河道進(jìn)行回填，考慮到部分岸后用地條件充裕，對于這部分岸段原本要填埋的河道進(jìn)行保留，形成一些天然凹岸，創(chuàng)造出自然的緩流區(qū)域。

(2)藍(lán)綠融合，創(chuàng)造小蜿蜒

結(jié)合規(guī)劃河道走勢，借用藍(lán)線后6～15m的綠線范圍，在不突破陸域控制線范圍的前提下對河口線進(jìn)行微調(diào)，使得河口線產(chǎn)生小范圍變動的蜿蜒形態(tài)。河道平面布置如圖2所示。

通過以上設(shè)計手法，原本筆直的規(guī)劃岸線呈現(xiàn)出自然蜿蜒的平面形態(tài)，不僅使得河道岸線產(chǎn)生自然蜿蜒的美感，更是為水生動植物創(chuàng)造了近自然的生境。

圖2 河道平面布置示意圖

3.3.2豎向設(shè)計

根據(jù)河道藍(lán)線規(guī)劃，在滿足規(guī)劃斷面基礎(chǔ)上，結(jié)合河道生境構(gòu)建要求，開展河道豎向設(shè)計。河道斷面整體采用斜坡式，坡比一般不小于1∶2.5，有條件的地方盡量放緩坡度，一方面可以增加水生植物的布設(shè)寬度，另一方面更可以創(chuàng)造出利于兩棲動物棲息產(chǎn)卵的條件，使其具有水域與陸地雙重屬性。同時可以在淺水區(qū)域適當(dāng)設(shè)置隆起的灘島，使得局部區(qū)域的流速分布發(fā)生變化，形成緩流區(qū)和急流區(qū)，營造水下多樣生境。

另外，因新誼河的實地開河段有大量的土方開挖，為防止土方外棄對周邊環(huán)境的破壞，除了利用開挖土方進(jìn)行防汛道路基礎(chǔ)回填外，盡量在岸后利用景觀手法塑造微地形，高處形成緩坡高地，低處形成雨水花園，打造高低錯落有致的岸后生態(tài)空間，形成岸上多樣生境。其典型斷面設(shè)計如圖3所示。

3.3.3護(hù)岸材料選取

新誼河是青浦區(qū)東西向重要的引排水通道，可達(dá)到1～2m/s流速，流速較大，而傳統(tǒng)的硬質(zhì)駁岸會徹底截斷水生動植物和護(hù)岸物質(zhì)交換的通道，工程選用空隙率較大的柔性護(hù)坡水土保護(hù)毯，孔隙率達(dá)到95%，岸坡植物以及水生植物的根莖可以輕易地透過護(hù)坡材料扎入土中，利用根系和護(hù)坡材料共同作用，保證河岸的抗水流沖擊能力；同時材料為柔性，搭接剪切方便，可以根據(jù)景觀豎向設(shè)計塑造微地形，材料隱藏于土面以下，很好地兼顧了安全性、生態(tài)性、自然性。同時在部分岸段水位以下，設(shè)置一層生態(tài)基質(zhì)，基質(zhì)主要由陶粒，生物石等材料組成，模擬了自然環(huán)境下的水下生境，以促進(jìn)水生動物的棲息繁殖。

圖3 典型斷面設(shè)計圖

3.4 近自然風(fēng)貌設(shè)計

新誼河穿越青龍文化遺址區(qū)、青浦區(qū)古村落遺址及農(nóng)耕文化區(qū)，河道設(shè)計除了要體現(xiàn)當(dāng)?shù)刈匀伙L(fēng)光外，還要發(fā)掘周邊的歷史文化背景，重現(xiàn)當(dāng)?shù)貧v史文化風(fēng)貌。

選用當(dāng)?shù)刂脖晃锓N例如水杉、垂柳、蘆葦?shù)葋砘謴?fù)河岸兩邊自然風(fēng)貌。同時考慮到與項目周邊歷史文化古跡青龍塔的協(xié)調(diào)性，在青龍文化遺址區(qū)岸段還選用帶有地域特色、鮮明歷史痕跡的仿古材料青磚作為護(hù)岸材料，修舊如舊，重現(xiàn)歷史上喧囂熱鬧的商埠碼頭，恢復(fù)青龍古鎮(zhèn)盛景。

3.5 近自然植物配置

近自然植物配置主要包括兩個目標(biāo)，一是建立由陸生植物、挺水植物以及沉水植物構(gòu)成具有完整生境功能的植物群落體系；二是由構(gòu)建高低層次明顯，四季景色各異的全周期自然風(fēng)貌展示的植物群落體系。

陸生植物考慮喬灌草搭配，草皮選擇狗牙根、百喜草以及本地草種組合的混合草籽撒播，保證了護(hù)岸的整體抗沖性，灌木選擇金葉石菖蒲、金線蒲、紫嬌花、柳葉馬鞭草、春鵑等間植，喬木選擇注重落葉、常綠喬木的搭配，選取池杉種植在河道低水位處，池杉耐濕性很強(qiáng)，長期及在水中也能較正常生長；選取水杉、垂柳、墨西哥落羽杉、香樟、木槿、木瓜海棠等種植于堤頂，形成天然氧吧，凈化空氣。

挺水植物選擇黃菖蒲、千屈菜、玉蟬花、蘆葦、花葉蘆竹、水生美人蕉等多種類型，利用植物桿莖消減波浪影響，固定水位變動區(qū)土壤，為水生動物提供繁殖空間。

沉水植物選擇四季常綠矮型苦草，該草種適用于各種水體和氣候，具有耐低溫、耐弱光、耐污染、耐高溫、耐鹽等特點，根、莖、葉發(fā)達(dá)，四季常綠，高效吸收氮磷等污染物、光合作用強(qiáng)，適合大面積水體種植，對水體水質(zhì)改善起著至關(guān)重要的作用。

4 結(jié)語

(1)本文針對城市地區(qū)骨干河道近自然化水利設(shè)計進(jìn)行了初步研究，并加以實際應(yīng)用。對于采用項目實施后的具體生態(tài)自然修復(fù)效果，還需在未來進(jìn)一步探索研究。

(2)目前，近自然化理念在河湖治理方面取得了一定的實踐效果，但城市地區(qū)骨干河道治理方面的應(yīng)用較少。本文創(chuàng)造性地提出河道大小蜿蜒的平面設(shè)計概念，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行近自然化風(fēng)貌設(shè)計和植物配置，對類似工程設(shè)計具有一定的參考價值。