河道生態(tài)治理方案探究

劉海俠，朱四維

(1.中國(guó)建筑第五工程局有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410004；2.中國(guó)電建集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410014)

近年來(lái)，生態(tài)城市的建設(shè)已成為世界城市發(fā)展的主流方向[1]。在2011年中國(guó)城市科學(xué)研究會(huì)提出的中國(guó)低碳生態(tài)城市評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中，生物多樣性及河流生態(tài)廊道的健康狀況被作為重要指標(biāo)被列出[2]，可見(jiàn)城市河流廊道是一種重要自然景觀資源，它對(duì)生態(tài)多樣性和生態(tài)系統(tǒng)健康具有特殊的重要意義[3]。

生態(tài)治理工程利用生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復(fù)能力，輔以人工措施，使遭到破壞的生態(tài)系統(tǒng)逐步恢復(fù)或使生態(tài)系統(tǒng)向良性循環(huán)方向發(fā)展，從而達(dá)到水質(zhì)提升和景觀提升的效果，實(shí)現(xiàn)自然生態(tài)和水文化的融合，推動(dòng)城市綠色發(fā)展。在充分發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)功能的基礎(chǔ)上，采取工程和非工程措施，促使河流生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到較為自然的狀態(tài)，改善其生態(tài)完整性和可持續(xù)性。

1 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目位于陜西省武功縣西南部的陜西省農(nóng)產(chǎn)品加工貿(mào)易示范園區(qū)內(nèi)。某河道穿園而過(guò)，在園區(qū)境內(nèi)長(zhǎng)約7km，終點(diǎn)匯入渭河。

1.1 流域概況

項(xiàng)目區(qū)河道是渭河左岸一級(jí)支流，發(fā)源于陜西省麟游縣招賢鎮(zhèn)石嘴子村西南山溝中，上游自西北向東南流經(jīng)麟游縣、永壽縣境內(nèi)，在永壽縣好畤河折向南流，在武功鎮(zhèn)附近納入流經(jīng)永壽、乾縣的漠西河(大北溝)后，與流經(jīng)鳳翔縣、岐山縣、扶風(fēng)縣的韋水相會(huì)，至武功縣白石灘注入渭河。河道干流全長(zhǎng)152.0km，流域面積3824km2，平均比降4.7‰。

本次治理工程始端位于河道入渭河河口，上至干流7km處，工程始端以上河長(zhǎng)152.0km，流域面積3824km2，平均比降4.7‰。

1.2 氣象

河道流域?qū)倥瘻貛О敫珊蛋霛駶?rùn)氣候區(qū)，春暖多風(fēng)，夏熱少雨，秋涼多澇，冬寒少雪。據(jù)武功氣象站實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，多年平均氣溫為12.9℃，極端最高氣溫為42.0℃，極端最低氣溫為-19.4℃；多年平均降水量612.0mm，最大年降水量887.6mm，最小年降水量327.1mm，降水主要集中在夏季，7—9月降雨量占全年降雨量的58.6%；多年平均風(fēng)速2.lm/s，最大風(fēng)速17m/s；多年平均日照時(shí)數(shù)為2196h，相對(duì)濕度71.8%。

2 現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

2.1 水環(huán)境

2.1.1污染源及水質(zhì)現(xiàn)狀

河流主要污染源為點(diǎn)源污染和面源污染，其中點(diǎn)源污染為污水處理廠出水、碎石廠洗石廢水，河流主要面源污染為河道周邊的農(nóng)田。

河流沿線水質(zhì)較好，但泥沙含量較高，水體呈黃色，根據(jù)市環(huán)境保護(hù)局縣界考核斷面監(jiān)測(cè)結(jié)果的通報(bào)(2016年12月—2017年5月)顯示，水質(zhì)檢測(cè)COD、DO、NH4+-N，均達(dá)標(biāo)，水質(zhì)較好。

2.1.2存在的主要問(wèn)題

河流整體水質(zhì)情況較好，但存在部分點(diǎn)源污染及面源污染，對(duì)河流水質(zhì)造成一定影響。

2.2 水生態(tài)、水景觀、水文化

2.2.1現(xiàn)狀概況

兩岸地勢(shì)總體較平坦，西北高東南低，其中最高點(diǎn)在規(guī)劃區(qū)西北，最低點(diǎn)標(biāo)高位于規(guī)劃區(qū)東南側(cè)Q河入渭河河口，場(chǎng)地高程范圍426.1～436.3m。現(xiàn)狀用地以農(nóng)林用地為主，河段兩側(cè)均種植了大量的苗木和麥田，植被品種豐富度一般；因河流流速較快，河道內(nèi)水生植物較少。

2.2.2存在的主要問(wèn)題

(1)缺乏完善的生態(tài)保護(hù)體系，水土流失嚴(yán)重

河道沿岸岸坡以土質(zhì)邊坡為主，臨水側(cè)岸坡較陡，土體抗沖刷能力較弱，受河水沖刷存在崩塌現(xiàn)象。

沿河堆棄建筑垃圾、生活垃圾現(xiàn)象明顯，洗石廢水直排入河，影響河水水質(zhì)。

沿岸存在亂采亂挖現(xiàn)象，地表擾動(dòng)、植被破壞較明顯，河道存在資源型缺水，植被覆蓋不均勻、生態(tài)體系尚不發(fā)達(dá)，河道沿岸水土流失現(xiàn)象較嚴(yán)重。

(2)缺少濱水特色景觀，無(wú)法提升園區(qū)品牌、形象

現(xiàn)狀河流兩岸多為田地和苗圃、多呈自然形態(tài)，沿岸河流沖刷、垃圾堆積等現(xiàn)象明顯。河流區(qū)段景觀未形成統(tǒng)一規(guī)劃，濱水景觀缺失，植物物種單一，無(wú)法與園區(qū)規(guī)劃統(tǒng)一。

區(qū)域土地總體綠化帶空間未有效利用，河道護(hù)岸綠化較凌亂和單一，缺乏系統(tǒng)的規(guī)劃。河道兩岸缺少親水體驗(yàn)和觀賞空間，同時(shí)缺少必要的公共基礎(chǔ)設(shè)施。

河道內(nèi)水生植物較少，生態(tài)資源未得到有序的開(kāi)發(fā)，生物多樣性較低，生態(tài)系統(tǒng)存在退化現(xiàn)象。局部區(qū)域存在灘地、已損毀構(gòu)筑物，亂排放，亂開(kāi)采現(xiàn)象較明顯，導(dǎo)致景觀視覺(jué)較差。

現(xiàn)狀水文化缺失，地域文化和本土特色未得到有效體現(xiàn)。

3 設(shè)計(jì)策略

3.1 水環(huán)境策略

新建尾水濕地和夏耘湖凈化楊凌污水廠尾水水質(zhì)，污水處理廠尾水經(jīng)垂直潛流濕地流入表面流濕地后進(jìn)入夏耘湖凈化后流入河道。

3.2 生態(tài)景觀策略

(1)擴(kuò)大水域面積，營(yíng)造生物生境，優(yōu)化景觀視線。

(2)構(gòu)建濕地、礫石鋪裝、堤防邊坡生態(tài)防護(hù)、河岸生態(tài)緩沖帶凈化水質(zhì)，保障生物生境，營(yíng)造人們親水空間。

(3)利用生態(tài)系統(tǒng)的這種自我恢復(fù)能力，輔以人工措施(構(gòu)建緩流區(qū)、急流區(qū)、濕地區(qū)、種植鳥(niǎo)嗜和蜜源植物區(qū)等)，使遭到破壞的生態(tài)系統(tǒng)逐步恢復(fù)或使生態(tài)系統(tǒng)向良性循環(huán)方向發(fā)展。

3.3 “設(shè)計(jì)+”策略

積極倡導(dǎo)創(chuàng)新精神，深層次的融入“設(shè)計(jì)+”的創(chuàng)新策略，形成聚合效應(yīng)。實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案附加價(jià)值的最大化。

(1)設(shè)計(jì)+生態(tài)

貫徹海綿城市理念，與景觀設(shè)計(jì)緊密結(jié)合，采用一些列LID措施，實(shí)現(xiàn)綠地海綿功能和景觀功能雙贏的目標(biāo)。

(2)設(shè)計(jì)+文化

融入本土文化，將該河道的歷史文化和武功縣的農(nóng)耕文化有機(jī)融合，汲取武功八景的空間意境精髓，生動(dòng)形象的描繪出一條河道文化長(zhǎng)廊。

4 設(shè)計(jì)方案

針對(duì)楊凌污水處理廠尾水點(diǎn)源污染，新建生態(tài)凈化濕地對(duì)楊凌污水處理廠部分尾水(1500m3/d)進(jìn)行凈化處理后排入夏耘湖后進(jìn)入河道。

針對(duì)面源污染結(jié)合河流的自然規(guī)律，采取生態(tài)凈化濕地、植草溝、下沉式綠地、生態(tài)緩沖帶、堤內(nèi)岸坡生態(tài)化改造多種生態(tài)技術(shù)措施，對(duì)入河污染物進(jìn)行控制，改善水體水質(zhì)，構(gòu)建良性的生態(tài)系統(tǒng)，使河道恢復(fù)為正常的良性循環(huán)狀態(tài)，并能正常發(fā)揮其環(huán)境、生態(tài)、景觀等各項(xiàng)功能。

4.1 尾水濕地

尾水生態(tài)濕地由垂直潛流濕地和表面流濕地組成。在夏耘湖的東側(cè)和南側(cè)分別布置一組垂直潛流濕地，每組的設(shè)計(jì)處理規(guī)模為750m3/d，采用垂直潛流人工濕地(主要去除TN)，進(jìn)水通過(guò)設(shè)置一體化泵站將尾水提升至濕地，出水接至夏耘湖小型表面流濕地后進(jìn)入水體。垂直潛流濕地設(shè)計(jì)水力負(fù)荷為0.5m3/(m2·d)，有效水深1.0m。

A組垂直潛流濕地由布水渠、濕地、集水渠組成，總面積為1500m2，平面尺寸為100m×15m，共設(shè)置5個(gè)濕地單元；B組垂直潛流濕地濕地由布水渠、濕地、集水渠組成，總面積為1518m2，平面尺寸為151.8m×10m，共設(shè)置10個(gè)濕地單元。垂直潛流濕地通過(guò)布水渠接穿孔管布水的方式，布水干管采用DN150PVC-U管，布水支管采用DN100 PVC-U穿孔管。每個(gè)濕地單元由下而上分為防滲層、保護(hù)層、墊層、填料層、濕地植物組成。為了增強(qiáng)濕地除磷效果，在濕地單位末端位置設(shè)置專(zhuān)用除磷填料。出水區(qū)采用穿孔管集水方式出水。

垂直潛流濕地植物采用抗逆性強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、去污能力強(qiáng)、觀賞價(jià)值高、適生性較強(qiáng)的植物，以當(dāng)?shù)匚锓N為首選，根據(jù)種植土等基質(zhì)厚度，選擇根系深度小于300mm的水生植被進(jìn)行種植，濕地種植的植被主要有香蒲、菖蒲、水蔥等植被。

表面流人工濕地根據(jù)地形設(shè)計(jì)為階梯跌水型，選擇種植大面積的沉水植物作為人工濕地系統(tǒng)中最后的強(qiáng)化穩(wěn)定植物，提高濕地出水水質(zhì)，沉水植物選擇耐寒性較強(qiáng)以及適合在當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的龍須眼子菜和苦草。在階梯型濕地中點(diǎn)綴種植觀賞性能較好還具有較好的凈化功能的挺水植被，如香蒲及水蔥等。

夏耘湖水生植物總面積約2000m2，結(jié)合處理污水處理廠尾水的生態(tài)凈化濕地布置了水生植物，位于超高水位435m至常水位434.7m段、常水位434.7m至岸坡底433.0m段交替種植。選用營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)旺盛、生長(zhǎng)迅速、生物量大、一年有數(shù)個(gè)萌發(fā)高峰的植物，選擇黃菖蒲、德國(guó)鳶尾、水蓼、千屈菜等具有較高耐污性和生物量累計(jì)的植被，此外還能與周?chē)h(huán)境的原生動(dòng)物、微生物等形成各種小環(huán)境，將氧氣輸至根區(qū)，形成特殊的根基微生物環(huán)境，且微生物環(huán)境具有很強(qiáng)的凈化廢水的能力，同時(shí)還具備一定的觀賞效果。具體布置如圖1所示。

圖1 夏耘湖水生植物斷面圖

4.2 生態(tài)緩沖帶

生態(tài)緩沖帶寬在20～80m之間，布置在河道與防洪堤內(nèi)堤腳處、夏耘湖岸坡與陸地交界的一定區(qū)域，建設(shè)喬灌草相結(jié)合的立體植物帶，起到一定的緩沖過(guò)渡作用。

4.2.1生態(tài)緩沖帶的植物選擇

(1)在河道坡口線以下段，考慮到區(qū)域受洪水沖刷和淹沒(méi)時(shí)段較長(zhǎng)，選擇耐淹、抗沖刷、根系發(fā)達(dá)、生長(zhǎng)迅速、覆蓋率強(qiáng)的植物，設(shè)計(jì)采用黑麥草(70%)和狗牙根(30%)混播草籽的形式，按10～20g/m2撒播草籽。

(2)堤內(nèi)在2年一遇以下段，考慮到場(chǎng)地氣候特征，選用耐淹、耐旱、抗沖刷、成活率高、保水性較好、具有一定的凈化功能的低矮地被植物或草皮，起到一定的生態(tài)性和抗沖刷能力。芒草按4叢/m2種植、狼尾草按12叢/m2種植、千屈菜按25株/m2種植、黃菖蒲按10叢/m2種植、草地采用早熟禾滿(mǎn)鋪300mm×300mm樣裝式等。

(3)5年一遇以下至2年一遇以?xún)?nèi)段，受洪水位影響，考慮選用耐淹、耐旱、適應(yīng)性強(qiáng)、繁殖速度快、管理簡(jiǎn)便、覆蓋率強(qiáng)、具有一定的凈化功能的植物。以草皮及低矮地被為主，少量點(diǎn)綴幾棵耐水濕的花灌木、小喬木品種，構(gòu)建多樣化的生態(tài)植物群落，主要品種有垂絲海棠、垂柳、花葉蘆竹、千屈菜等。

4.2.2生態(tài)緩沖帶斷面設(shè)計(jì)

生態(tài)緩沖帶斷面如圖2所示。

圖2 生態(tài)緩沖帶斷面圖

4.3 下沉式綠地

下沉式綠地總面積約為4312m2，均布置在錦業(yè)路(規(guī)劃)至科技大道(規(guī)劃)段，下沉式綠地可匯集周?chē)乇懋a(chǎn)生的降雨徑流，利用植被、土壤、微生物的作用，削減徑流量、減輕洪澇災(zāi)害的作用，且下滲的雨水可以起到增加土壤水分含量以減少綠地澆灌用水量，同時(shí)徑流攜帶污染物可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹脖凰璧臓I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。

下沉式綠地下沉300mm，四周均向底部放至5%坡向，面層采用30mm厚粒徑10mm碎石鋪設(shè)，同時(shí)選用耐淹耐旱季型的撒播草籽，實(shí)現(xiàn)綠地多功能化，雨水資源化利用，改善生態(tài)環(huán)境，如圖3所示。

圖3 下沉式綠地?cái)嗝鎴D

4.4 防洪堤堤坡生態(tài)提升

堤內(nèi)邊坡生態(tài)化改造總面積約為2.3萬(wàn)m2，由錦業(yè)路(規(guī)劃)至科技大道(規(guī)劃)段，根據(jù)防洪堤選擇的防護(hù)形式以及防護(hù)需求，植物選擇應(yīng)采用耐淹、耐旱、抗沖刷、成活率高、生長(zhǎng)快、能消浪促淤、保護(hù)土壤、避免水土流失、固灘固岸、防浪護(hù)堤的功能。

邊坡植被均采用草本植物和木本矮灌植被進(jìn)行生態(tài)化防護(hù)，在防洪堤邊坡坡面上采用撒播草籽進(jìn)行護(hù)坡；在堤坡坡頂處種植少量矮灌植被進(jìn)行護(hù)坡，種植區(qū)域平面投影寬度為堤頂邊線向外1.5m，增加防洪堤的安全性。

根據(jù)場(chǎng)地氣候以及土壤情況，撒播草籽采用混播的形式，采用紫花苜蓿、黑麥草和狗牙根以及白三草、黑麥草和狗牙根2種形式的混播草籽，通過(guò)使用冷暖季型的草籽混播，保證護(hù)岸在冬季和夏季均有植被能較好的生長(zhǎng)，同時(shí)增加紫花苜蓿和白三草2種帶有觀賞性的地被；矮灌木種類(lèi)為夏季開(kāi)花的月季，以及花季較長(zhǎng)且觀賞性好的杜鵑花以及迎春花。

5 結(jié)論

研究區(qū)河道是典型的城市內(nèi)河，采用近自然的治理方案，恢復(fù)蜿蜒的河流形態(tài)，營(yíng)造出良好的河道生境，環(huán)境友好，有效改善周邊人居環(huán)境。設(shè)計(jì)主要通過(guò)水環(huán)境改善和生態(tài)景觀提升等方面的工程措施，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境保護(hù)與景觀工程結(jié)合，同時(shí)地域文化貫穿其中，在實(shí)現(xiàn)生態(tài)治理目標(biāo)的基礎(chǔ)上，地域文化得以展現(xiàn)和傳承，為后續(xù)河流生態(tài)化治理設(shè)計(jì)提供了良好的設(shè)計(jì)思路，其工程技術(shù)手段具有一定的參考價(jià)值。