大同地區(qū)河流生態(tài)修復(fù)與治理關(guān)鍵技術(shù)研究

于朝霞 朱琳

1 大同地區(qū)流域生態(tài)特征及問題

大同地區(qū)生態(tài)環(huán)境問題的形成有客觀自然原因，也有人類活動(dòng)原因。主要由自然條件造成的原因一般有旱澇災(zāi)害、破壞性沙塵暴災(zāi)害、水土流失嚴(yán)重等；人類活動(dòng)引發(fā)的主要問題一般有采煤以及地下水超采引發(fā)的環(huán)境地質(zhì)問題、水污染問題[1]。

大同地區(qū)地處黃土高原東北邊緣和太行山脈交接地帶，土壤質(zhì)地疏松、遇水易分解、抗沖力低、易流失、易沙化、生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)脆弱，屬水土流失嚴(yán)重地區(qū)。

大同市位于海河流域永定河水系，主要河流有桑干河、御河、口泉河、十里河等。受流域采礦發(fā)展、污水違規(guī)排放、污水收集與處理設(shè)施建設(shè)滯后等原因，河流水環(huán)境質(zhì)量變差，水生態(tài)環(huán)境惡化。

大同市氣候干燥，降水少，蒸發(fā)大。除桑干河干流外，其他河流均為季節(jié)性河流。加之曾經(jīng)大規(guī)模煤炭開采和地下水超采造成的地下采空區(qū)無法有效蓄水，造成水資源流失，導(dǎo)致河流生態(tài)基流不足，生態(tài)流量無法保障，流域生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重退化，水生態(tài)空間受損嚴(yán)重。

濱河水開發(fā)與水治理未形成良性互動(dòng)。河流治理容易強(qiáng)調(diào)防洪功能而忽略了市民活動(dòng)需求，缺少人性化空間的設(shè)計(jì)。濱水景觀價(jià)值利用不足，城區(qū)內(nèi)整體缺乏濱水公共開敞空間，岸線多為硬質(zhì)點(diǎn)，親水空間少，城市濱水景觀魅力缺乏。

2 大同地區(qū)河流生態(tài)修復(fù)與治理關(guān)鍵技術(shù)

針對(duì)大同地區(qū)氣候特點(diǎn)、地形地貌、城市發(fā)展需求，主要可使用3 種河流生態(tài)修復(fù)與治理關(guān)鍵技術(shù)。

（1）河流上游加強(qiáng)水土保持。結(jié)合三北防護(hù)林體系工程、京津風(fēng)沙源治理工程等大同地區(qū)水土保持項(xiàng)目，河流源頭區(qū)域加強(qiáng)封禁育林、植樹造林、退耕還林建設(shè)，提高林木覆蓋率及林木郁閉度，涵養(yǎng)水源。山洪防治采用治溝與治坡相結(jié)合，修建排洪渠與截洪溝。條件允許的情況下，部分地區(qū)可利用上游水庫(kù)蓄水池削減洪峰，同時(shí)蓄積雨水資源。

（2）河流中下游開展生態(tài)恢復(fù)。①貫通河道主要生態(tài)節(jié)點(diǎn)，加強(qiáng)小流域治理及防洪工程生態(tài)建設(shè)，恢復(fù)河道水生態(tài)功能，增加自然水景觀建設(shè)。②加強(qiáng)河流濱水緩沖地及濕地建設(shè)，減少入河面源污染。利用河流交匯區(qū)及兩岸低洼地建設(shè)生態(tài)凈化蓄水濕地，污水廠配套建設(shè)人工凈化濕地，對(duì)尾水深度處理后排入河道，對(duì)入河污染物凈化，增加河道基流。③恢復(fù)裁彎河道與填埋河道，建設(shè)河流岸線生態(tài)堤岸及自然下墊面。河流岸坡渠道化過度，不僅破壞了河流原有的生態(tài)環(huán)境，還隔絕河流與地下水的聯(lián)系，阻斷水循環(huán)。改造河流岸線，疏通被填埋河道，恢復(fù)自然河道；河堤采用生態(tài)岸坡，提高河道自凈能力。

（3）在確保防洪達(dá)標(biāo)的前提下，盡量恢復(fù)河道自然的蓄、滯洪能力，構(gòu)建滯洪生態(tài)區(qū)，充分利用洪水資源，增強(qiáng)城市蓄水能力。河道滯洪區(qū)可與濕地建設(shè)相結(jié)合，規(guī)劃在河面寬闊地段在堤外側(cè)灘涂低洼地帶，布置滯洪生態(tài)區(qū)，主河槽兩側(cè)設(shè)置防洪堤，保障一般洪水通過，遇到超標(biāo)洪水時(shí)通過引洪口分洪，引排自如，既能蓄洪，又利于給堤外生態(tài)區(qū)提供灌溉水源，避免發(fā)生洪澇災(zāi)害。

（4）濱河岸帶與水生植被恢復(fù)與重建。加強(qiáng)河流岸線管理，禁止侵占自然濕地等水源涵養(yǎng)空間，已侵占的要予以恢復(fù)。多水源補(bǔ)充河道水量，通過建立水生植被系統(tǒng)，提高水體自凈能力和環(huán)境容量，形成健康、完整、長(zhǎng)效的水生態(tài)體系。同時(shí)，建設(shè)沿河路植被緩沖帶，利用防護(hù)帶內(nèi)植物或者植物與土木工程相結(jié)合，有效過濾、凈化路面雨水，改善河道水環(huán)境。

3 實(shí)踐探討

3.1 甘河河道概況

甘河是流經(jīng)大同市南郊區(qū)城市中心的一條天然河流，長(zhǎng)度13.4 km。甘河上游為山區(qū)，下游地勢(shì)平坦，水生態(tài)環(huán)境問題能反應(yīng)大同地區(qū)大多數(shù)河流的特點(diǎn)。甘河承擔(dān)著南郊區(qū)的防洪、排水、景觀、生態(tài)的重要任務(wù)。但由于氣候和人為原因，甘河河道斷流，河床侵占問題嚴(yán)重，甘河已經(jīng)成為一條垃圾河、黑臭河，濱河生態(tài)魅力喪失。具體有如下表現(xiàn)。

3.1.1 河道行洪能力不達(dá)標(biāo)

甘河兩岸大量私搭亂建建筑擠占河道，垃圾積壓成山，均造成河道行洪能力嚴(yán)重降低，同時(shí)上游礦區(qū)水土流失嚴(yán)重，河道攜沙量大，河道淤積嚴(yán)重，河道現(xiàn)狀防洪標(biāo)準(zhǔn)不足5 年一遇，嚴(yán)重影響南郊區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。尤其河道中下游違建侵占河道并裁彎取直情況是河道行洪的卡口。

3.1.2 甘河河道水環(huán)境惡化，河道水生態(tài)系統(tǒng)喪失

甘河沿河違建排污口門眾多，城鄉(xiāng)生活污水和工礦廢水對(duì)河流造成了嚴(yán)重的污染，水體散發(fā)著陣陣惡臭，甘河河道內(nèi)有水皆污，有水皆臭。

3.1.3 河流上游水土流失嚴(yán)重

甘河源頭為土石、黃土山體，植被覆蓋率低，直接受到降水沖刷，水土流失造成河流下游泥沙淤積、河床抬高、水面萎縮。

3.1.4 河道濱水空間不足

甘河河道穿城而過，市區(qū)段兩岸為漿砌石護(hù)岸，河道側(cè)重于防洪功能治理，河道除雨季有少量水流外，大部分時(shí)間斷流，景觀功能喪失。同時(shí)由于水體黑臭，不能滿足市民活動(dòng)需求，缺少人性化空間設(shè)計(jì)，濱水區(qū)土地價(jià)值難以提升。

3.2 甘河河道治理措施

根據(jù)大同市城市總體規(guī)劃，將依托甘河兩岸優(yōu)越的人文自然條件，通過河道整治與生態(tài)修復(fù)，將甘河打造成為一條集行洪、休閑、生態(tài)、水上觀光功能為一體的城市濱水景觀休閑帶。甘河治理過程中借鑒了國(guó)內(nèi)外很多河流修復(fù)案例，并考慮5 個(gè)尺度：安全尺度、生態(tài)尺度、景觀尺度、親水尺度、文化傳承尺度[2]。

甘河河道生態(tài)修復(fù)原則為河道上游源頭開展水土保持治理，增加林草植被，涵養(yǎng)水源，減少河道內(nèi)泥沙淤積；中下游河道治理以防洪保安、生態(tài)修復(fù)并重，局部保證河流內(nèi)水面，建設(shè)沿防洪堤綠色生態(tài)廊道；河道兩岸用地根據(jù)城市發(fā)展規(guī)劃，安排生態(tài)防護(hù)綠地建設(shè)，以期打造甘河“堤固、水清、岸綠”的綠色生態(tài)廊道。

甘河治理工程具體安排為：

（1）河流上游山體植樹造林，并在山洪溝修建谷坊壩攔截部分泥沙，減少泥沙入河。

甘河上游水土流失及泥沙下泄控制，前期以谷坊群攔沙減沙為主，林草措施為輔；后期以林草措施為主，谷坊群控制為輔，通過林草措施發(fā)揮蓄水保土效益，實(shí)現(xiàn)流域水土流失控制、攔沙減沙的目的。谷坊壩布置主要選擇在谷口狹窄而上游開闊、基礎(chǔ)良好、溝段順直、不受天然跌水影響的位置。谷坊壩攔截泥沙容積按3～5 年淤積年限計(jì)。設(shè)計(jì)谷坊采用鋼筋石籠“T”結(jié)構(gòu)型式。如圖1 所示。

圖1 甘河谷坊壩結(jié)構(gòu)圖

甘河上游植樹造林措施為對(duì)現(xiàn)有覆蓋度小于30%的疏林、幼林全部和難以治理的其它草地采取生態(tài)修復(fù)，統(tǒng)一實(shí)行封育管護(hù)。在殘存林草植被的疏林地區(qū)域、且居民路過地段設(shè)立封禁牌。在人、牲畜經(jīng)常出入且需封育地段設(shè)置封禁圍欄，禁止各種人為破壞活動(dòng)。封禁時(shí)限為3 年。造林后撫育管理的3年期間，為保證植物的成活率，保證植物所需水分，可采取澆灌水車定期灌水的措施。

（2）甘河中下游開展截污、垃圾清運(yùn)、防洪治理、生態(tài)修復(fù)及滯洪生態(tài)區(qū)建設(shè)。①河道截污及垃圾清運(yùn)。甘河河道全線截污，截污后污水全部收入下游恒安新區(qū)污水處理廠，處理后的尾水除回用外，通過新建人工濕地處理后作為河道生態(tài)水源。根據(jù)垃圾組分的不同分為不同，河道垃圾處理的處置方式，一是建筑垃圾結(jié)合景觀要求就近填埋，封場(chǎng)綠化；二是對(duì)生活垃圾進(jìn)行外運(yùn)處置，交由大同當(dāng)?shù)仄髽I(yè)進(jìn)行統(tǒng)一資源化利用。②河道開展防洪治理。河道總布置上恢復(fù)主河槽的蛇形蜿蜒河勢(shì)，保留10～20 m 寬的子槽，子槽內(nèi)采取減滲和卵石護(hù)砌措施，使主河槽保留不少于15 cm 深的水量，防洪堤采用隱堤結(jié)構(gòu)，河岸、堤身全部進(jìn)行生態(tài)防護(hù)。③河道滯洪生態(tài)區(qū)建設(shè)。甘河滯洪生態(tài)區(qū)位于河道中游右岸低洼區(qū)，利用地形優(yōu)勢(shì)存蓄干流來水，擴(kuò)大水面面積，補(bǔ)充地下水。運(yùn)用原則為水進(jìn)人退，水退人進(jìn)。④河流生態(tài)修復(fù)。水生態(tài)修復(fù)城區(qū)重點(diǎn)段通過工程措施恢復(fù)河流水面建設(shè)河道濕地，一般段以綠代水。通過引入污水處理廠再生水外部水源并進(jìn)一步凈化提升后，用于補(bǔ)充河道生態(tài)水量。濕地內(nèi)部通過喬、灌、草及濕生和水生植物的多層次搭配，實(shí)現(xiàn)在不同季節(jié)、不同水位條件下的豐富景觀效果。缺水地區(qū)河流水生態(tài)修復(fù)難點(diǎn)在于控制河道耗水量、多舉措補(bǔ)充水量。甘河河道水量來源優(yōu)先當(dāng)?shù)卦偕畯S，其次利用引黃原質(zhì)水作為應(yīng)急補(bǔ)充水源。

綜上所述，甘河通過河道疏挖、生態(tài)堤防建設(shè)等工程措施，提高行洪能力，滿足安全尺度；通過建設(shè)蓄水工程、引水工程、污水凈化回補(bǔ)等措施增加河道內(nèi)常水量，建設(shè)生態(tài)蓄水濕地節(jié)點(diǎn)，增加河流的水環(huán)境容量，滿足生態(tài)尺度、景觀尺度；通過恢復(fù)與重建河道水生、陸生植被，建設(shè)綠化節(jié)點(diǎn)和科普基地，滿足文化傳承尺度。甘河水修復(fù)建設(shè)內(nèi)容包含河道主槽及堤防治理13.4 km、生態(tài)濕地建設(shè)74.3 萬m2、沿河綠色廊道建設(shè)26.8 km 以及補(bǔ)水管道長(zhǎng)度10.3 km[3]。

4 結(jié) 語

（1）大同地區(qū)生態(tài)環(huán)境本底狀況較差，干旱的自然氣候及人類開發(fā)造成水土流失嚴(yán)重，河道斷流，濕地減少，水生態(tài)環(huán)境問題亟需改善。大同地區(qū)水生態(tài)修復(fù)要重點(diǎn)依據(jù)干旱地區(qū)的自然特點(diǎn)，宜治則治，宜封則封，從源頭嚴(yán)控破壞水生態(tài)環(huán)境的影響。

（2）大同地區(qū)河道治理應(yīng)充分分析自然和人為影響，圍繞水生態(tài)修復(fù)目標(biāo)，上游重點(diǎn)推進(jìn)水土保持建設(shè)，中下游推進(jìn)生態(tài)修復(fù)，加強(qiáng)濱河建設(shè)，充分利用洪水資源。

（3）以甘河河道生態(tài)治理為例，甘河河道治理將河道防洪治理與生態(tài)河道建設(shè)融為一體，推進(jìn)柔性治水，藍(lán)綠交織的設(shè)計(jì)理念，疏通水、留住水、造好水的設(shè)計(jì)原則，讓河流彰顯地方厚重的歷史文化特色。