城市河道生態(tài)治理對(duì)策與研究

李 慶

(上海勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200434)

隨著我國城市化進(jìn)程的加快，人們逐漸開始對(duì)河道環(huán)境和周邊環(huán)境的要求和期望也越來越高。而大規(guī)模的水利工程建設(shè)[1]，使我國眾多的自然河道面貌發(fā)生了巨大的變化，現(xiàn)有河道的生態(tài)系統(tǒng)和自然景觀得到了極大的破壞，人類和動(dòng)植物賴以生存的條件和環(huán)境越來越差[2]。在傳統(tǒng)水利工程的建設(shè)中，人們更加注重河道的防洪排澇功能，卻忽視了河道本身的生態(tài)服務(wù)水平[3]。隨著人們環(huán)境意識(shí)的不斷提高，人們逐漸認(rèn)識(shí)到，水利工程的價(jià)值已不僅限于傳統(tǒng)的防洪排澇功能，而是更具有生態(tài)環(huán)境和景觀效果等多樣化的價(jià)值。以改善河道生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境整治為目標(biāo)的河道生態(tài)治理[4]，已勢(shì)在必行。

1 河道現(xiàn)狀及存在問題

(1)城市水系減少，河道泄洪滯澇能力下降。隨著城市化的發(fā)展，片面追求城市發(fā)展速度和規(guī)模，導(dǎo)致河道空間越來越小，大量河道被填埋、淤積、斷頭，同時(shí)一些河道被裁彎取直，自然岸坡被硬質(zhì)護(hù)岸代替。城市水系減少，河道護(hù)岸變硬，導(dǎo)致河道泄洪滯澇能力下降，城市內(nèi)澇問題日益嚴(yán)重。

(2)水污染嚴(yán)重，水質(zhì)惡化。工業(yè)化和城市化給城市水環(huán)境造成了很大的影響，沿河的工業(yè)企業(yè)、居民點(diǎn)、違章建筑產(chǎn)生的污水及垃圾大量排入河道，不但降低了河道的整體排水能力，還對(duì)河道水質(zhì)造成了嚴(yán)重的污染，河道水環(huán)境質(zhì)量也大幅度下降，河道水體的自凈能力不斷地減弱，水體發(fā)黑發(fā)臭。

(3)河道本底欠缺，影響水環(huán)境質(zhì)量。人為改造河道，如果缺乏對(duì)河道生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，將造成河道渠化和岸線硬化等河道本底欠缺問題。大量城市河道失去自然生態(tài)岸線，被改造為“兩面光”或“三面光”的硬質(zhì)岸線，導(dǎo)致部分城市河道除在雨季獲得部分流量外，幾乎喪失了自然補(bǔ)水水源，造成河道水環(huán)境容量低，生態(tài)基流不足，嚴(yán)重影響河道水環(huán)境質(zhì)量。

(4)生態(tài)環(huán)境破壞，影響周邊環(huán)境。城市發(fā)展往往造成河道生態(tài)環(huán)境的破壞，水體污染，水質(zhì)惡化，進(jìn)而造成了水生植物的減少和死亡。水系減少及水體污染等河道危機(jī)直接影響到了土壤和水體的物質(zhì)交換過程，間接地破壞了河濱動(dòng)植物賴以生存的生態(tài)環(huán)境，進(jìn)而影響到河道陸域范圍植被生長(zhǎng)及沿岸的自然景觀。

(5)河道空間不足，增加河道治理難度。在城市建設(shè)發(fā)展過程中，往往因城市建設(shè)用地導(dǎo)致大量河道空間被擠占，河道范圍越來越小，沿河違規(guī)建筑亂搭亂建。在開展河道水環(huán)境治理時(shí)，常常受制于有限的空間和資源，面臨河道空間不足、用地權(quán)屬、征地動(dòng)拆等問題，增加了河道治理的復(fù)雜性和實(shí)施難度。

2 河道生態(tài)治理思路

河道是水生態(tài)環(huán)境的重要載體，要考慮生物的多樣性，為水生、兩棲動(dòng)物創(chuàng)造棲息繁衍環(huán)境，這樣既有利于保護(hù)河道水生態(tài)環(huán)境，又有利于提高河道自凈能力。除滿足宣泄洪水的要求外，還應(yīng)盡量保持河道的自然特征及水流的多樣化，只有水流的多樣性才有水生物的多樣化。為此，河道生態(tài)治理既要恢復(fù)自然河道的功能，又要滿足人類依賴生存的要求，以“回歸自然”與“以人為本”相結(jié)合為河道生態(tài)治理思路[5]。

3 河道生態(tài)治理對(duì)策

河道生態(tài)治理要以防洪安全為基礎(chǔ)，立足河道生態(tài)環(huán)境的治理和周邊環(huán)境及景觀的提升，盡可能體現(xiàn)河道的自然天成，突出河道生態(tài)、親水及休閑功能[6]。

3.1 現(xiàn)狀調(diào)查及分析

開展河道地貌形態(tài)、水文、水質(zhì)、生態(tài)、底質(zhì)、污染源及周邊環(huán)境等現(xiàn)狀調(diào)查，結(jié)合相關(guān)規(guī)劃及資料分析及揭示河道生態(tài)系統(tǒng)存在的主要問題。

3.2 河道布置

3.2.1河道平面形態(tài)

河道平面形態(tài)應(yīng)結(jié)合河道的類型特點(diǎn)及防洪排澇等功能要求，宜彎則彎，宜寬則寬，維持其平面形態(tài)的蜿蜒性。嚴(yán)格控制采取工程措施對(duì)天然河道形態(tài)進(jìn)行縮窄、填埋、改道、裁彎取直等較大的改變，盡量不破壞河道的蜿蜒性。彎曲的河道具有更高的生態(tài)效益，可減少水土流失、擴(kuò)大生境面積、增加生境多樣性等[7]。

(1)河道岸線宜彎則彎，盡量自然，保持其天然的蜿蜒性。河岸線蜿蜒曲折、忽寬忽窄，岸坡變化起伏、或陡或緩，利于形成富有多樣性的環(huán)境條件，構(gòu)建豐富穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。

(2)河道水面宜寬則寬，在用地許可的條件下，可盡量拓寬。水面拓寬可以減輕河道汛期的行洪壓力，利于宣泄洪水，同時(shí)也增大了河道水量存蓄的能力，可使洪水的峰值流量減少，遲滯徑流的蔓延，緩解了防洪壓力。另外，較大的水域面也給了生物更多的生存空間，以便在水體和土壤中繁殖出更多的微生物，利于水質(zhì)的提升。

保持河道蜿蜒曲折的河道形狀，局部較寬水面形成濕地，既可增大河道阻滯洪峰流量，延長(zhǎng)暴雨徑流在河道中的滯留時(shí)間，降低洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生，又可起到保護(hù)河道生物多樣性的積極作用。

3.2.2河道斷面形式

(1)河道斷面形式比較。河道斷面形式的選擇應(yīng)充分考慮河道的規(guī)模、功能、地形地貌、水位、流量等，以滿足防洪安全、過流能力、河岸穩(wěn)定、生境多樣性及周邊景觀等要求[8]。河道斷面的設(shè)置應(yīng)盡可能保持天然河道斷面，在保持天然河道斷面有困難時(shí)，可按復(fù)式斷面、梯形斷面、矩形斷面的順序選擇。

河道斷面形式的選擇可分別從河道占地面積多少、水域面大小、構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的基底條件、水生動(dòng)植物的生長(zhǎng)以及生態(tài)親和性等方面進(jìn)行綜合比較。見表1。

表1 河道斷面形式綜合比較表

復(fù)式斷面在常水位以下可采用矩形或梯形斷面，常水位以上可設(shè)置緩坡或二級(jí)護(hù)岸，過流能力強(qiáng)、蓄水量大，河灘地相對(duì)較大，有利于水生物和兩棲動(dòng)物的生長(zhǎng)，且為濱水區(qū)提供了景觀空間。復(fù)式斷面親水性、生態(tài)性和景觀效果均優(yōu)于矩形斷面和梯形斷面，在用地允許的條件下，河道斷面形式優(yōu)先選擇復(fù)式斷面。

(2)河道斷面形式多樣化。河道斷面形式的多樣化應(yīng)結(jié)合河道平面形態(tài)、過水能力、岸坡穩(wěn)定、泥沙沖淤等因素，根據(jù)水流特性進(jìn)行適度調(diào)整，設(shè)置主河槽、河漫灘、河濱帶等多種地貌形態(tài)，使河道具有不對(duì)稱的幾何特征。河道斷面的不對(duì)稱性可從兩側(cè)坡比的不對(duì)稱、平臺(tái)高度及寬度不對(duì)稱等方面進(jìn)行布置，形成多樣化的河道斷面形式[10]。

3.2.3河底生境改造

河底生境改造主要是營造適宜水生生物生長(zhǎng)的環(huán)境，通過多樣性生境的營造，為河道生物多樣性的恢復(fù)提供基底條件；同時(shí)通過設(shè)置魚巢等設(shè)施，為改造后的河道提供魚類棲息繁殖的適宜場(chǎng)所。

在不影響河道斷面過流的前提下，結(jié)合河道平面、斷面的布置進(jìn)行河底生境改造，形成深淺交替的淺灘和深潭，產(chǎn)生急流、緩流等多種水流條件，形成多樣化的河底生境。

為構(gòu)建多樣的河底生境，在局部河段進(jìn)行河底微地形改造，局部河底營造高低起伏的水下地形，部分區(qū)域形成一些深潭，局部區(qū)域形成一些淺灘，豐富河底的生境條件，最終形成適宜不同水生植物生長(zhǎng)繁殖、水生動(dòng)物生存的連續(xù)而又富于變化的生境基底。在這個(gè)基底上進(jìn)行植物引種工程和動(dòng)物引育工程，使其成為一個(gè)可自我修復(fù)和自我發(fā)展的健康生態(tài)系統(tǒng)，提升河道的生態(tài)健康水平。

3.2.4護(hù)岸形式

針對(duì)喀斯特山區(qū)大白菜肥料需求不同及合理施肥，通過栽培2+X施肥進(jìn)行試驗(yàn)，探索裸地大白菜氮肥的施肥方法及數(shù)量，氮、磷、鉀肥施用量對(duì)大白菜產(chǎn)量的影響不同，缺磷、鉀肥或鉀肥施用過多會(huì)影響大白菜的產(chǎn)量，氮、磷肥過多不會(huì)提高產(chǎn)量，反而增加成本。本研究可為喀斯特山區(qū)修正和優(yōu)化施肥技術(shù)提供參考，促進(jìn)大白菜高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培種植提供科學(xué)施肥參考依據(jù)。

(1)護(hù)岸現(xiàn)狀及存在問題。①降低河道蓄水，造成洪水泛濫：河道硬化阻斷了水體的下滲，河道蓄水、滲水及補(bǔ)水的功能無法得到最大程度的發(fā)揮，河道抵御、吸收洪水的能力減弱，同時(shí)也降低了地下水補(bǔ)給。另外硬化的過水?dāng)嗝嬖斐伤魉俣燃涌?，在降水量大時(shí)易造成洪水泛濫。②生態(tài)功能消失：河道硬化隔絕了土壤與水體之間的物質(zhì)交換，使土壤和水體中的生物失去了賴以生存的環(huán)境，嚴(yán)重影響了原先生長(zhǎng)在岸坡和水體中的生物正常生存，造成河道的部分生態(tài)功能消失，減弱了河道水體的自凈能力。③破壞河道景觀硬化的河道將整個(gè)河岸表面封閉起來，造成河岸表面無法正常生長(zhǎng)植物，河岸顏色單一且視覺生硬，自然效果較差，在不同程度上對(duì)生態(tài)、環(huán)境和景觀產(chǎn)生不良的影響，降低了河道的親水性和景觀效果。

(2)生態(tài)護(hù)岸。生態(tài)護(hù)岸布置本著“以人為本”，在滿足行洪安全、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及抗沖刷要求的情況下，既要符合環(huán)保生態(tài)的理念，同時(shí)又避免河道斷面單一化，以豐富岸線，使河道護(hù)岸成為當(dāng)?shù)氐囊坏懒聋惖娘L(fēng)景線。河道護(hù)岸的選擇除滿足工程滲透穩(wěn)定和滑動(dòng)穩(wěn)定等安全條件外，還應(yīng)結(jié)合生態(tài)保護(hù)或恢復(fù)技術(shù)要求，盡量采用當(dāng)?shù)夭牧虾途徠?，為植被生長(zhǎng)創(chuàng)造條件，保持水流的側(cè)向聯(lián)通性。①植物護(hù)岸。保持河道自然狀態(tài)，配合種植喜水特性植物，并可根據(jù)水流流速，加鋪土工格柵。適用于坡度緩或腹地大、土體較穩(wěn)定、水流流速不大于1.5m/s的河道。②綠化混凝土護(hù)岸。護(hù)坡坡面整平后，現(xiàn)澆或鋪砌預(yù)制的綠化混凝土塊或生態(tài)砌塊，并利用孔隙進(jìn)行綠化種植。適用于坡面土體易流失、水流流速較大(1.5～2.5m/s)的河道。③干砌石護(hù)岸。干砌石護(hù)岸一般與其他生態(tài)護(hù)坡結(jié)合使用，常水位以下采用干砌石坡，以上采用其他形式的生態(tài)護(hù)坡。適用于坡面土體易流失、水流流速較大(1.5～2.0m/s)的河道。④堆石護(hù)岸。以卵石、亂石、塊石等材料堆砌成直立擋墻，保留堆砌塊體的縫隙、孔洞，為生物提供繁殖和生長(zhǎng)環(huán)境。適用于兩岸用地受限的河段。

(3)硬質(zhì)護(hù)岸改造。城市河道、堤防建設(shè)不僅要使堤岸發(fā)揮出水利工程的功效，更要融入城市景觀、生態(tài)環(huán)保理念。對(duì)原有硬質(zhì)護(hù)岸進(jìn)行保護(hù)和利用，在充分調(diào)查分析、比選論證的基礎(chǔ)上明確改造方案，改造方案應(yīng)注重生態(tài)化，并且經(jīng)濟(jì)合理[9]。①直墻式護(hù)岸。根據(jù)擋墻高度、水位高低在擋墻臨水側(cè)河底設(shè)置種植槽，槽內(nèi)種植水生植物、小灌木、藤本類植被。擋墻墻頂布置藤本類或者具有垂懸效果的灌木類植被，或者在擋墻外沿面設(shè)置種植槽，槽內(nèi)種植垂掛式藤本類植被[10]。②斜坡式護(hù)岸。坡度較陡的護(hù)岸可參照直墻式護(hù)岸設(shè)置種植槽，槽內(nèi)種植植被，坡度較緩的護(hù)岸拆除坡面硬質(zhì)結(jié)構(gòu)新建生態(tài)護(hù)坡[11]。在護(hù)坡表面上砌筑網(wǎng)格，網(wǎng)格內(nèi)栽種固土植物，網(wǎng)格可采用混凝土澆筑或預(yù)制混凝土塊安裝于已有的護(hù)坡上。

3.3 水生植物配置

水生植物配置從河道沿岸向水體深處依次為挺水植物、浮葉植物和沉水植物。挺水植物是濱水景觀營造的重要組成，也是人工濕地常用的植物，具備一定的水體凈化功能。浮葉植物主要用于調(diào)節(jié)水面景觀效果，對(duì)水體凈化效果有限。沉水植物對(duì)于水體凈化有積極作用，還能夠維持水體的清水穩(wěn)態(tài)。

植物選取應(yīng)以本地物種優(yōu)先，考慮生物多樣性、水質(zhì)凈化能力、景觀功能、管理維護(hù)等因素，盡可能構(gòu)建自然的、存活期長(zhǎng)的、多樣性的、穩(wěn)定的植物群落。

3.4 水生動(dòng)物生態(tài)鏈

完善水生動(dòng)物生態(tài)鏈，強(qiáng)化生物多樣性，形成生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者完整的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，建立良性循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng)。

3.5 水質(zhì)凈化技術(shù)

水質(zhì)凈化技術(shù)可提升水體的自凈能力，包括曝氣技術(shù)、生態(tài)浮島技術(shù)、生態(tài)濕地技術(shù)等。

(1)曝氣技術(shù)。曝氣技術(shù)可對(duì)進(jìn)入河道的污染負(fù)荷進(jìn)行消減，并為水生生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)創(chuàng)造條件。根據(jù)河道水質(zhì)改善需求(如改善水質(zhì)、恢復(fù)生態(tài)等)、河道條件(如水深、流速、斷面形狀、周邊環(huán)境等)、河道功能要求(如景觀功能、航運(yùn)功能等)的不同，一般可采用固定式充氧站和移動(dòng)充氧平臺(tái)兩種形式。

(3)生態(tài)濕地技術(shù)。生態(tài)濕地是一個(gè)綜合的生態(tài)系統(tǒng)，應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生、物質(zhì)循環(huán)再生原理，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力。濕地植物在控制水質(zhì)污染、降解有害物質(zhì)上也起到重要作用。

3.6 生態(tài)補(bǔ)水

采用河道生態(tài)補(bǔ)水、水系連通等方式，補(bǔ)充河道水源，強(qiáng)化水體流動(dòng)，提高水體自凈能力。

城市河道大多屬于季節(jié)性、雨源型河道?？菟诤拥郎鷳B(tài)基流缺乏，水量較小，導(dǎo)致河道水環(huán)境容量不足，水動(dòng)力條件不佳。利用再生水、水庫水、雨水等為補(bǔ)水水源開展河道生態(tài)補(bǔ)水，有利于保障河道生態(tài)基流，改善河道水質(zhì)，維持正常的生態(tài)和景觀功能。

對(duì)于近期沒有條件利用再生水、水庫水等進(jìn)行補(bǔ)水的河道，可考慮采用河道內(nèi)部水體循環(huán)或水系連通的形式，增強(qiáng)河道水動(dòng)力條件，遠(yuǎn)期考慮與再生水補(bǔ)水體系進(jìn)行有效銜接。

3.7 生態(tài)維護(hù)

(1)水生動(dòng)植物養(yǎng)護(hù)。對(duì)凈化水生態(tài)的植物定期收割、清理、補(bǔ)植，達(dá)到吸收并去除污染物效果，對(duì)河道兩岸原生態(tài)植物進(jìn)行定期修剪、清理，對(duì)投放的水生動(dòng)物視情況進(jìn)行補(bǔ)充和更換。

(2)生態(tài)修復(fù)區(qū)域維護(hù)。對(duì)生態(tài)浮島、人工濕地等復(fù)雜的生態(tài)修復(fù)區(qū)域還應(yīng)根據(jù)各自的要求定期對(duì)相關(guān)裝置進(jìn)行維護(hù)，比如保證生態(tài)浮島的固定裝置完好，定期對(duì)濕地的格柵、各類工藝池進(jìn)行清洗、濾料更換等。

4 沿河陸域生態(tài)治理

目前，河道治理存在功能相對(duì)單一，與濱水兩岸功能的契合度有待加強(qiáng)，河道生態(tài)景觀和休憩功能較弱，河道及沿河陸域區(qū)域的治理相對(duì)滯后，水域及陸域環(huán)境質(zhì)量亟需進(jìn)一步提升。

河道治理不僅僅只關(guān)注水域本身，更應(yīng)向注重水陸一體化治理轉(zhuǎn)變，強(qiáng)調(diào)水陸統(tǒng)籌、水岸聯(lián)動(dòng)、水綠交融[12]。河道治理不僅要考慮河道的防洪排澇要求，更需要強(qiáng)調(diào)以人為本，努力做到城水相融、人水相依，提升濱水景觀品質(zhì)。河道治理應(yīng)從水域到陸域、由水質(zhì)達(dá)標(biāo)向藍(lán)綠空間綜合治理轉(zhuǎn)變。

5 結(jié)語

新形勢(shì)下，河道生態(tài)治理不僅關(guān)乎城市面貌的提升，更是彰顯城市文明的重要手段[13]。未來的河道水域及沿河陸域生態(tài)治理，既要滿足防洪排澇及生態(tài)平衡等需求，又要體現(xiàn)生態(tài)價(jià)值和景觀特色的內(nèi)生需求。

目前世界上許多國家逐步對(duì)破壞自然生態(tài)的河道進(jìn)行回歸自然狀態(tài)的改造，修建生態(tài)堤防、增加河邊濕地及河灘面積、恢復(fù)水生植物群落、維護(hù)生物多樣性、提升濱水景觀已成為河道生態(tài)治理的趨勢(shì)。這就要求河道生態(tài)治理工作要貫徹“以人為本”的理念，通過河道水生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)，構(gòu)建健康、完整、穩(wěn)定的河道水生態(tài)系統(tǒng)，系統(tǒng)改善城市生態(tài)環(huán)境，使老百姓能夠切身體會(huì)到城市生存環(huán)境的變化。