生態(tài)修復(fù)視角下的廣通河水環(huán)境綜合治理研究

姜 麗

(中國市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000)

城市發(fā)展與河流的關(guān)系密不可分，由于地理環(huán)境、水系特性以及開發(fā)利用的條件不同，在發(fā)展的同時(shí)也面臨大型水利工程對(duì)河流水系生態(tài)環(huán)境帶來破壞的問題，因地制宜采用與地區(qū)環(huán)境契合的生態(tài)水系治理策略是達(dá)成修復(fù)目標(biāo)的關(guān)鍵。

生態(tài)修復(fù)技術(shù)具體包括水系環(huán)境改善、生態(tài)護(hù)坡設(shè)計(jì)、水系岸線形態(tài)修復(fù)、生態(tài)緩沖帶設(shè)計(jì)、生物多樣性保護(hù)、濕地保護(hù)與恢復(fù)、營造生態(tài)公益林等。本文以甘肅省廣通河水環(huán)境生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目為例，從生態(tài)修復(fù)的理念、設(shè)計(jì)策略、工程技術(shù)措施三個(gè)方面探討城市水環(huán)境綜合治理的過程，以達(dá)成城市與水環(huán)境共生的綠色發(fā)展目標(biāo)。

1 項(xiàng)目背景與現(xiàn)狀

1.1 政策背景

根據(jù)《甘肅省黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃》總體布局，要構(gòu)建黃河上游生態(tài)保護(hù)“一帶四區(qū)多點(diǎn)”空間布局[1]，其中廣河縣為隴中隴東黃土高原水土保持區(qū)，規(guī)劃以水土流失綜合治理為重點(diǎn)，有效保護(hù)和恢復(fù)林草植被，結(jié)合工程措施，開展流域綜合治理，有效提高森林覆蓋率和水土保持率。

本項(xiàng)目在不影響河道原有防洪功能的前提下，對(duì)廣河縣廣通河進(jìn)行水環(huán)境綜合治理，是廣河縣生態(tài)環(huán)境建設(shè)中的重要一環(huán)，是落實(shí)甘肅省黃河流域高質(zhì)量發(fā)展、促進(jìn)廣河縣生態(tài)文明建設(shè)的具體舉措，是廣河縣國民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展“十四五”規(guī)劃綱要中踐行綠色發(fā)展、推動(dòng)黃河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃項(xiàng)目和打通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)脈絡(luò)的重要項(xiàng)目[2]。

1.2 廣通河環(huán)境現(xiàn)狀

廣河縣境內(nèi)總計(jì)大小河流五條，其中重要河流兩條，包括黃河一級(jí)支流一條(洮河)，黃河二級(jí)支流兩條(廣通河、八羊溝)。在廣河縣境內(nèi)，廣通河兩岸大小支流溝谷密布，支溝多為季節(jié)性河流[3]，大部分時(shí)間斷流，從流域的總體形態(tài)看，南岸植被較北岸好，且水多沙少。

根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查，治理段內(nèi)河道由于溢流堰的建設(shè)，造成溢流堰上游淤積嚴(yán)重；部分河段由于灘地缺失，左岸護(hù)坡堤腳外露，生態(tài)環(huán)境效益差；河道左右岸堤頂分段分布有大喬木，而無灌木叢，河道堤頂生態(tài)隔離帶不完整。

1.2.1 河流生態(tài)環(huán)境脆弱

廣河縣氣候干旱，河流生態(tài)環(huán)境脆弱。隨著沿線城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，各流域相應(yīng)承擔(dān)接納污水的任務(wù)，使地表水生態(tài)持續(xù)惡化，河流的自凈功能逐步減退；城市硬質(zhì)工程也改變了河流的自然生態(tài)功能。

1.2.2 農(nóng)藥化肥的不合理使用

廣通河流域有大量的耕地，農(nóng)田中未被作物利用的農(nóng)藥和化肥隨著地表徑流直接流進(jìn)河道或滲入土地從而造成水質(zhì)富營養(yǎng)化，還給生態(tài)環(huán)境和水質(zhì)安全帶來挑戰(zhàn)，危害人的健康。

2 項(xiàng)目的修復(fù)理念及策略

廣通河水環(huán)境生態(tài)修復(fù)，不光是河流水環(huán)境治理問題更是水文化景觀建設(shè)問題。為什么做和怎么做是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和必要條件。項(xiàng)目在遵循場地與環(huán)境相互依存以及河流系統(tǒng)的自然規(guī)律的基礎(chǔ)上，合理利用水系資源環(huán)境，考慮防洪安全、生態(tài)保護(hù)、觀賞游憩等功能的整合與協(xié)調(diào)，恢復(fù)河流原有的自然狀態(tài)的無盡意境[4]，打造一條集“村河共生、生態(tài)共享、藍(lán)綠交融”于一體的可持續(xù)綠色生態(tài)廊道，營造“近人、喜人、悅?cè)恕钡慕董h(huán)境。

2.1 秉持傳統(tǒng)風(fēng)景理念，運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段

河流水系在風(fēng)景塑造上，可從“勾線”與“修面”兩方面來實(shí)現(xiàn)。勾線：根據(jù)水系形態(tài)，優(yōu)化水岸線形態(tài)，強(qiáng)化沿線風(fēng)景的流暢性與連貫性，形成視覺統(tǒng)一。修面：修補(bǔ)水系生態(tài)破壞區(qū)，尊重生態(tài)演替規(guī)律，融入生態(tài)技術(shù)，構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)，微觀面域環(huán)境注重體驗(yàn)。采用“留、固、植、引、景”傳統(tǒng)治理水系的方法?！傲簟保罕Ａ糇匀凰缎螒B(tài)及鄉(xiāng)土植被群落；“固”：運(yùn)用生態(tài)技術(shù)，增加灘地的生態(tài)豐富性，穩(wěn)固岸線，減少洪水的沖力；“植”：構(gòu)建層次豐富的“水生群落—灌草群落—喬灌草群落”，結(jié)合種植設(shè)計(jì)營造岸、灘等多樣生態(tài)空間；“引”：灘地可以吸引鳥類、兩棲類及魚類；“景”：塑造形式靈動(dòng)、活潑的近自然河流生態(tài)環(huán)境以及連續(xù)、整體、動(dòng)態(tài)的自然岸線風(fēng)景。

2.2 完善生態(tài)修復(fù)，提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能

對(duì)于傳統(tǒng)農(nóng)耕與水系的關(guān)系而言，水從上游流到下游是自然功能，所以最具有合理性的修復(fù)是使其順暢沒有障礙地流動(dòng)。然而在現(xiàn)代化建設(shè)過程中，使用混凝土結(jié)構(gòu)，將蜿蜒曲折的河流變成直立式混凝土的形式，導(dǎo)致水草難以生長，缺乏地方文化個(gè)性、生活個(gè)性和河流個(gè)性[5]。在廣通河水環(huán)境生態(tài)修復(fù)中，為了保障廣通河在多個(gè)空間維度上的連通性與可持續(xù)性，基于凈化和生物多樣性等生態(tài)服務(wù)功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用土壤重建、固土措施、植物選型與配置、初期養(yǎng)護(hù)、智能監(jiān)測技術(shù)策略，滿足界面多功能的需求，建構(gòu)連續(xù)動(dòng)態(tài)的濱水生態(tài)廊道。

3 實(shí)施近自然的生態(tài)保護(hù)與修復(fù)技術(shù)體系支撐

基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能優(yōu)化生態(tài)慢行體驗(yàn)，提倡綠色的生產(chǎn)生活方式，進(jìn)一步提升文化服務(wù)功能。

3.1 “留”——重塑岸線，構(gòu)建生態(tài)隔離帶

通過對(duì)河道生態(tài)隔離帶和生態(tài)護(hù)岸的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)韌性河道改造[6]。對(duì)河道兩岸2m寬生態(tài)隔離帶進(jìn)行植物設(shè)計(jì)。通過河道生態(tài)隔離帶的設(shè)計(jì)可以過濾徑流，防止廣通河流域農(nóng)田中未被利用的農(nóng)藥和化肥隨著地表徑流進(jìn)入河道污染水質(zhì)，并充分利用土壤、水生植物、微生物凈化河流水質(zhì)，改善廣通河水系污染的現(xiàn)狀。河道生態(tài)隔離帶的設(shè)計(jì)不但能營造出一片綠色的生態(tài)景觀，還增加了動(dòng)物棲息地，為水生動(dòng)植物提供食物。植物設(shè)計(jì)運(yùn)用近自然的生態(tài)設(shè)計(jì)手法，根據(jù)生態(tài)改造的總體布局，以喬灌草搭配種植為主，豐富植物群落。

河道生態(tài)隔離帶設(shè)計(jì)在堤防頂部。廣通河一期項(xiàng)目以“國土二調(diào)”數(shù)據(jù)中耕地紅線為外邊界，河道堤頂臨水側(cè)邊線為內(nèi)邊界，預(yù)留2—3m堤頂?shù)缆吠鈪^(qū)域?yàn)樯鷳B(tài)隔離帶建設(shè)區(qū)域。生態(tài)隔離設(shè)計(jì)的目的在于營造地域特色鮮明、植物層次豐富的濱河生態(tài)綠廊，避免大量硬質(zhì)工程的運(yùn)用。在植物種植方式上采用分段種植，形成疏密有致的植物景觀帶，在堤頂以喬木林帶為基礎(chǔ)進(jìn)行補(bǔ)植修整，無喬木林帶的進(jìn)行生態(tài)隔離帶重建。

在種植設(shè)計(jì)過程中參考了由本地園林綠地系統(tǒng)規(guī)劃部門提供的適于本地區(qū)生長的園林植物。常綠喬木：圓柏、云杉；落葉喬木：旱柳(補(bǔ)充現(xiàn)狀局部路段)、國槐、金葉榆(色葉樹)、紫葉稠李(色葉樹)；花灌木：榆葉梅、珍珠梅、黃刺玫、紅瑞木、金葉榆球、紫葉矮櫻球；地被：白三葉、紅豆草、紅花醡漿草、沙地柏、狼尾草。

3.2 “固”——穩(wěn)固防洪，改造生態(tài)護(hù)岸

3.2.1 生態(tài)護(hù)岸

經(jīng)大中洪水過程分析，廣通河洪水主要由山區(qū)大雨或暴雨形成，流域雨強(qiáng)較大，歷時(shí)較短。根據(jù)廣通河工程區(qū)段一維水動(dòng)力學(xué)計(jì)算成果，河道近岸流速小于3m/s，在河道兩岸分布有大量的灘地，生態(tài)效益明顯。在確定護(hù)岸結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)不同生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了比較(見表1所示)。土工格室結(jié)構(gòu)透水性較好，綠化面積大，極限抗沖流速較高，并可長期抵抗低流速水流沖擊。土工格室在國內(nèi)河道和渠道邊坡防護(hù)中有著廣泛的應(yīng)用，如哈爾濱松花江群力大堤、十堰市劍河流域綜合治理項(xiàng)目、灃河梁家灘濕地公園等，因而最終選用土工格室護(hù)坡結(jié)構(gòu)，采用改性的高密度聚乙烯(HDPE)材質(zhì)。河道生態(tài)岸坡改造在不拆除現(xiàn)狀混凝土護(hù)岸的前提下進(jìn)行。在現(xiàn)狀護(hù)岸上通過格構(gòu)梁、土工格室等工程措施實(shí)現(xiàn)岸坡覆土，采用草皮護(hù)坡實(shí)現(xiàn)生態(tài)護(hù)岸改造，從而改善被硬質(zhì)工程改變了的河流的自然生態(tài)功能。

3.2.2 植物種植

根據(jù)《園林綠化工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(CJJ82-2012)的要求，種植土要求土壤pH值小于等于8.3，全鹽含量小于2‰，有機(jī)質(zhì)含量不小于1.5%，土壤塊徑不應(yīng)大于1cm，護(hù)岸植物應(yīng)選用低矮的草坪或草本地被。這樣可以同時(shí)保證植物的成活率以及日后的養(yǎng)護(hù)管理，既滿足護(hù)岸的功能需求又兼顧了生態(tài)效果。本次選擇70%黑麥草+30%早熟禾混播，每平方米撒種25g。

3.3 “景”——營造生境，修復(fù)生態(tài)河道灘地

在河道內(nèi)利用穩(wěn)定的河灘環(huán)境，在確保防洪安全的前提下，規(guī)劃一定規(guī)模的灘地生態(tài)修復(fù)區(qū)，營造自然河流生態(tài)。在修復(fù)過程中，注意保護(hù)河灘原有的洼地、河床原有的基質(zhì)[8]，按“有灘則護(hù)，無灘不造，保灘護(hù)堤”的原則，規(guī)劃一定規(guī)模的河道灘地生態(tài)修復(fù)區(qū)，做到生態(tài)要素與空間結(jié)構(gòu)的有機(jī)融合。

3.3.1 “固”——穩(wěn)定為主，合理設(shè)計(jì)

灘地防沖設(shè)計(jì)采用格賓石籠結(jié)構(gòu)[9]。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，格賓石籠厚度應(yīng)不小于0.12m，但從安全角度考慮，防沖格賓石籠最小厚度取0.3m。為了防止沖刷，采用薄層格賓石籠進(jìn)行防沖，底層格賓石籠鋪設(shè)長度大于等于1.5倍的沖刷深度，設(shè)計(jì)取2—2.5m，格賓石籠厚度0.3m。頂層格賓石籠考慮防滑，采用1m×1m斷面和0.5m×0.5m的尺度堆疊。

3.3.2 “植”——穩(wěn)固灘地，植物修復(fù)

在設(shè)計(jì)過程中控制介入強(qiáng)度，通過分段分層梯度設(shè)計(jì)，營造多種環(huán)境要素的空間形式。河道灘地生態(tài)修復(fù)植物選擇以本土抗沖、耐旱、耐短期水淹、耐寒且粗放養(yǎng)護(hù)的植物為主(詳見表2)。營造植物群落以修復(fù)灘地生態(tài)為主，利用植物固灘，保證灘地生態(tài)穩(wěn)定，修復(fù)過程中注意保護(hù)河道中的砂石資源以及生物資源，充分利用水系微生物反硝化作用凈化廣通河水系，對(duì)溶解態(tài)氮的去除率能達(dá)到60%以上，使水質(zhì)逐漸穩(wěn)定，最終使灘地可以增強(qiáng)承受上游和支流水沖擊負(fù)荷的能力以及應(yīng)對(duì)洪水的彈性。通過上述措施，將人、自然、河流重新聯(lián)結(jié)，所形成的濱水空間，河清岸綠，水草茂盛，為縣域綠化和生態(tài)建設(shè)構(gòu)筑了平臺(tái)，從而提升了域內(nèi)居民的幸福感和宜居感。

表2 灘地生態(tài)修復(fù)苗木表

3.4 “引”——利用生境，生態(tài)與休閑有機(jī)結(jié)合

通過增加鄉(xiāng)土植物種植，提高生物修復(fù)質(zhì)量，將生態(tài)與休閑有機(jī)結(jié)合，全方位完善生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能，促進(jìn)綠色可持續(xù)發(fā)展。建設(shè)宜居水環(huán)境，既要改善廣通河的水環(huán)境質(zhì)量，也要全面提升與百姓日常生活休戚相關(guān)的城鄉(xiāng)水體環(huán)境質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)“水清岸綠、宜居宜賞”。為此提出以下策略：(1)充分利用廣河生態(tài)環(huán)境和人文資源，發(fā)展綠色低碳旅游，種植兼具生態(tài)功能和觀賞功能的植物提升水岸環(huán)境質(zhì)量；針對(duì)廣河河環(huán)境變化的特點(diǎn)做好生態(tài)設(shè)計(jì)，確保生態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的有效協(xié)同。(2)打造廣河縣優(yōu)農(nóng)品牌，探索生態(tài)產(chǎn)品的發(fā)展途徑，促進(jìn)生態(tài)產(chǎn)品溢價(jià)。(3)引導(dǎo)智慧科技的應(yīng)用，以綠色生產(chǎn)和生活方式為主，注重?zé)o障礙設(shè)施設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的良性循環(huán)。

4 結(jié)語

在設(shè)計(jì)過程中所面臨的建設(shè)環(huán)境是多維的、復(fù)雜的，針對(duì)場地現(xiàn)存問題實(shí)施生態(tài)恢復(fù)工程是一個(gè)涉及多專業(yè)的系統(tǒng)化過程。設(shè)計(jì)施工時(shí)遵循了以下四項(xiàng)原則：

4.1 生態(tài)審美觀下的近自然修復(fù)理念

充分結(jié)合場地現(xiàn)狀的自然風(fēng)貌，在提升生態(tài)凈化系統(tǒng)、恢復(fù)當(dāng)?shù)厣锒鄻有员Ｗo(hù)、緩解城市熱島效應(yīng)等多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的同時(shí)[10]，也為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供商機(jī)：增加游客總量，激發(fā)區(qū)域活力，使市民和游客能夠獲得高品質(zhì)的生態(tài)感知與文化體驗(yàn)，滿足公眾的審美啟智需求，在休閑游憩的同時(shí)感受人與自然的和諧共生和生態(tài)美的意義。

4.2 低影響的生態(tài)修復(fù)策略

通過恢復(fù)廣通河自然蜿蜒形態(tài)，為生態(tài)修復(fù)和發(fā)展預(yù)留一定的彈性空間。對(duì)廣通河的生態(tài)隔離帶、河道護(hù)坡和灘地的設(shè)計(jì)，不僅僅是考慮植物群落的構(gòu)建，還應(yīng)深入考慮多樣化的水系生態(tài)空間拓展與棲息地的生境結(jié)構(gòu)形式，將廣通河環(huán)境結(jié)構(gòu)與生態(tài)結(jié)構(gòu)綜合考慮設(shè)計(jì)。低影響、近自然的生態(tài)解決方式是完成此項(xiàng)目的重要途徑。

4.3 可持續(xù)的生態(tài)修復(fù)工法

生態(tài)隔離帶和灘地設(shè)計(jì)采用本土植物構(gòu)建生態(tài)群落，可以增強(qiáng)植物群落的穩(wěn)定性。首先，通過植被過濾和攔截污染物，對(duì)徑流泥沙和懸浮物的去除率可達(dá)80%以上，能顯著減少顆粒態(tài)磷污染物[11]；其次，廣通河的河岸是典型的水陸生態(tài)交錯(cuò)區(qū)，生態(tài)修復(fù)的設(shè)計(jì)方法不僅恢復(fù)了河道受損的生態(tài)系統(tǒng)，而且體現(xiàn)了自然野趣，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)修復(fù)與濱水景觀空間的共生設(shè)計(jì)[12]。

4.4 多樣復(fù)合功能的營造

以最低設(shè)計(jì)成本達(dá)到綜合效益最大化的效果。從河道形態(tài)恢復(fù)、生態(tài)護(hù)坡設(shè)計(jì)、土壤保護(hù)、灘地生境營造、生物多樣性來構(gòu)建與水為友的近自然生態(tài)，根據(jù)不同河段區(qū)域的資源稟賦采用差異化設(shè)計(jì)策略，推動(dòng)空間規(guī)劃、水利工程和景觀設(shè)計(jì)的交流互動(dòng)，營造安全美觀和市民喜歡的生態(tài)綠廊。

未來可以結(jié)合實(shí)際落地的情況深入研究生態(tài)修復(fù)工程設(shè)計(jì)對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)格局和質(zhì)量方面的影響，以實(shí)現(xiàn)城市河流的功能多元化、可持續(xù)發(fā)展，探討實(shí)施后的生態(tài)技術(shù)可行性、適宜性和社會(huì)可接受的程度。