現代城市河道綜合治理與生態恢復

曹仲宏 ，劉春光 ，徐 澤

（1.天津市市政工程設計研究院，天津市300051；2.南開大學環境科學與工程學院，天津市300071；3.南開大學濱海學院，天津市300270）

0 前言

河流具有行洪排澇、供水、灌溉、航運、景觀、生態等多種功能，既是重要的水利資源，又是生態環境的重要組成部分。河流不僅能夠為人類提供寶貴的水資源，也是各種水生生物生存的自然空間，同時對區域生態系統穩定性和小氣候起著重要的調節作用。

城市河流（urban river/urban stream）是指城區內用于防洪、排澇、引清、蓄水、排水及航運的天然或人工水道。在城市社會經濟發展優先的階段，城市河流/河道的開挖或改造設計一般依據以下原則：基于水力學最佳水力半徑的概念，用最經濟的斷面輸送最大流量。這種設計思路的優點明顯，即空間省，成本低。在這種理念指導下，我國多數城市河道都被裁彎取直、溝渠化、硬質化，呈現千篇一律的人工景觀。

從某種意義上講，目前多數城市河流已經難以稱之為河流（river or stream），稱之為渠/河道（channel）似乎更為恰當。按照傳統的河道治理思路，一般會使上下游斷面趨于統一，導致水流多樣性喪失。由于忽略了河道與岸上生態系統的有機聯系，因此不少河道顯得很突兀，與周邊環境不協調。當前實施的一些河流整治工程，往往只著眼于河道本身，忽視了河道周圍的生物的存在，整治后未能使沿岸生物群落得到恢復。

基于以上原因，目前不少城市河道的天然屬性基本喪失，河道水體及沿岸生態系統遭到嚴重破壞，河道的抗沖擊力大大削弱。近年來，不少城市河道相繼出現黑臭問題或富營養化現象，表明河道的生態功能已經幾乎損失殆盡。值得慶幸的是，研究者和管理者已經注意到這種問題，并開始著手進行改進。一些研究者指出，健康的城市河道生態系統是保障城市生態安全的必要條件，也是建設生態城市的基本要求。因此，對城市河道實施生態恢復，構建良好的河道生態系統是十分必要和緊迫的。

1 國內外河道治理的理念及進展

城市河道水污染具有污染源多、涉及面廣的特點，有機污染、營養性污染是其污染特征，排污、排澇、泄洪是其主要功能。近20年來，人們對城市河道治理觀念已經由傳統的以滿足防洪、排澇的要求轉變為在加強河道基本功能的同時，逐步滿足生態城市發展景觀要求。河道整治的新目標應該是：有效控制和抵御常遇洪水、暴雨、風暴潮，從而保障社會穩定和社會經濟的可持續發展；建立多功能、高效益水環境保護綜合體系，使堤岸、河道整治達到“堤固、通暢、水清、美觀、岸綠”的要求。

從20世紀90年代起，國內一些城市開始轉變傳統的水環境治理思路，提出了河道生態治理的新理念。例如紹興市，近幾年投入近百億元，按照“南北通暢、東西溝通、占補平衡、綜合整治”的基本原則，系統地開展了城河水環境治理，并取得良好的成效。主要經驗是把水環境治理提升到提高城市品位的高度，對城市主干河網進行系統整治和貫通，除恢復河道防洪、蓄水、生態的功能外，并賦予其景觀、文化的功能。

由于不少河道在夏季發生黑臭問題，因此有研究者提出對河道實施生態修復的理念。一般來說，生態修復（ecoremediation）是指利用生態學原理，采用生物/生態技術手段對河道進行修復。根據報道，國內采用比較多的技術有河道曝氣（例如北京大學在昆明的研究）、投加微生物制劑（例如華東師范大學在上海的研究）、種植水生植物等。其中，關于利用植物修復的研究最多，有研究者使用植物浮床（或稱浮島）（例如北京水利科學研究所在北京的研究）、植物沉床（例如天津城建學院的研究），也有通過直接種植水生植物的研究（例如中科院水生生物研究所等）。

從20世紀70年代起，發達國家紛紛對以往的水環境治理思路進行反思，提出了生態治水的理念，尊重水環境的自然規律，注重對其自然生態和自然環境的回復和保護。例如德國，從20世紀70年代中期開始，在全國范圍內拆除被渠道化了的河道，將河流恢復到接近自然的狀況，這一創舉被稱為“重自然化”。總體來看，對于河道的生態恢復所做研究及工程實踐最多的是美國和日本。

在美國，從1980年起就開始進行河流生態恢復（restoration）方面的嘗試，其中以加利福尼亞州的案例最多。

20世紀80年代中期，日本開始認識到“生態體系保護、恢復和創造”以及“環境凈化”的重要性，特別在水環境領域，引進了新的河流整治理念，即要保護并創造適宜生物的環境和自然景觀，同時尊重自然所具有的多樣性，保障滿足自然條件的良好水循環，避免生態體系孤立存在，取得了很大成效。

2006年，在日本東京召開了河流及流域恢復國際研討會，日本與中國、韓國聯合簽署了建立亞洲河流恢復網絡，旨在加強信息共享，推動亞洲范圍內的河流生態恢復工作。

2 傳統城市河道治理中的教訓和誤區

2.1 傳統城市河道治理未能體現生態治河的理念

傳統的河道治理往往按照河道規劃線型實施駁坎、疏浚、引配水等內容，忽視了河道自然生態性的恢復。河道規劃線型往往是兩條筆直的平行線（此外還有兩條綠化控制線），河道岸線按規劃線型實施缺乏自然生態性。河道護岸一般采用硬質駁坎，河道水體與邊坡土體中地下水之間無法正常交換，河道水質喪失了自我凈化的功能，水生動物喪失了賴以繁衍、生長的環境；同時，單純進行河道疏浚僅僅是轉移河道底泥污染，沒有對河道底泥進行綜合治理；引配水易改變和破壞原有河道的生態體系，這些做法已經不符合河道生態治理的理念。

2.2 河道整治后的水質改善并不明顯，改善河道水質手段單一

通過綜合治理，市區主要內河水質有所改善，已配水到位的河道水質良好，但總體水質仍然較差。改善河道水質是發揮河道環境效益的重要體現，目前的河道整治主要實施了護岸、疏浚、綠化、截污、引水等工程，但由于河道沿線地區雨污分流并不徹底，部分污水仍通過雨水管道進入河道，此外，所有河道并非都具有配水條件，有條件的河道配水不均勻，強度不大，河道的底泥污染無法消除是造成整治后河道水質改善不理想的原因。

目前，改善河道水質的手段僅為截污、配水等工程措施，河道充氧、底泥的生物氧化治理、水體生物修復、水系生態恢復等多種手段尚未進入應用階段。

2.3 河道底泥治理不徹底

河道傳統的治理方法多采用綠化、駁岸、配水、截污、清淤等工程手段，但對底泥和水體生物修復及河道生態系統的建立并未引起高度重視，河道底泥對上覆水體的影響巨大，底泥污染物含量與其釋放速率顯著正相關，底泥污染物釋放后，河水中COD濃度將超過V類水標準。清淤雖然能去除部分已污染的底泥，但城市河道底泥受工程條件限制，不可能清除全部污泥，清淤后的底泥仍為新的污染源。僅通過截污、清淤、沖水，即使短期內能解決黑臭問題，但由于好氧潔凈生態系統未建立起來，本身自凈能力有限，一旦河道納污過量又將回歸黑臭狀況。

2.4 某些河段實現了河道排澇功能，但忽視了河道景觀功能

河道排澇功能在保障城市水安全方面有著舉足輕重的地位，但在河道防洪設計上，規劃部門提出河道駁岸克頂應滿足100 a一遇的洪水位要求，這對于常水位較低的河道，景觀效果較差。

3 轉變城市河道治理的理念

今后城市生態治理的理念是要保護優美的自然景觀，創造和諧的生物生長環境，保障良好的自然水循環，恢復一定的水體自凈能力。重點關注以下幾個環節：

（1）河道整治要關注水循環在堤岸土壤與河水之間的環節，做到邊坡土體中地下水能與河道水體正常交換，河岸盡量采用自然形式。在河岸邊坡較緩的地方，可采用自然土質岸坡、自然緩坡、植樹、植草、干砌堆石等各種方式護岸；在河岸邊坡較陡的地方，可采用木框、木樁加毛塊石等工程措施加固河岸，盡可能修筑人工魚巢，提供魚類等水生動物安身棲息的場所。

（2）河道線型盡量根據河道自然岸線結合規劃河寬進行實施，河道兩側綠化帶也可以不是兩條平行線，綠化帶可以有一定的蓄水功能（可被淹沒）。

（3）對河道水質改善方法的認識要轉變觀念，重視河道底泥綜合治理、水體自然生態及環境的修復，結合兩側綠化帶內設置沿河的截污管道，盡量減少采用引配水進行河道沖污稀釋，力爭在相對較短的時間內讓城市的河水變清。

4 國內外河道治理理念的思考

國內外河道治理的目的是建成一個具有健康富裕的生活環境與美麗自然環境相協調的社會，通過恢復河流的原有的水面積、自然風貌，保護河道的水質，確保河流的水量，恢復清潔的水流，并重視生物的多樣性。城市濱水空間作為城市公共的空間，提供適宜人類各種娛樂、休閑的場所，也提供適宜魚類等動物棲息繁衍的場所，應體現人與自然和諧共存的文明空間。

目前，我國的河流生態恢復工作尚處于探索階段，一方面是由于我國在經濟建設過程中忽視了生態環境的保護；另一方面，河流生態恢復涉及的一些技術、標準、資金和政策等問題尚未得到解決。特別是在技術方面，由于我國的河流屬性和流域的社會經濟發展狀況與國外有很大差別，很難照搬國外的相關技術及標準，必須根據我國的國情進行改進和創新。與西方發達國家不同，我國仍然屬于發展中國家，在河流生態恢復及健康河流體系構建上必須充分考慮資金少、空間緊張、水量有限、污染嚴重等特點，開發適合自己的技術。

綜合國內外研究進展，結合我國國情，當前有以下幾方面內容需要研究和探索：（1）適合我國不同地區的河流形態、邊坡結構及生態護岸的建設材料；（2）生存能力強、生態效應明顯、景觀效果好的水生植物及陸生植被的種類和配置；（3）河流沉積物的合理疏浚及其污染物釋放規律和控制技術；（4）河流生態恢復及健康河流構建的監測指標、評價方法及相關標準。