生態(tài)水利設計理念在城市河道治理美化工程中的應用

賈玉愛

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西太原 030024）

在我國城市現(xiàn)代化的發(fā)展進程中，人們對生態(tài)環(huán)境有了更高的追求，促進了城市水利建設向環(huán)境水利和生態(tài)水利的轉(zhuǎn)化。城市河道在城市經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)保護中有著十分重要的地位和作用,河道的生態(tài)化治理成為城市水利工程的一個重要課題。在汾河太原城區(qū)段治理美化工程設計實踐中，通過工程措施、環(huán)境營造等方面的成功運用，充分體現(xiàn)了生態(tài)水利工程以人為本、追求自然的獨特設計理念。

1 工程概況

汾河是山西省境內(nèi)的第一大河、黃河的第二大支流，全長716km，流域面積39471km2。

太原市位于汾河干流的中段，汾河由北向南縱貫太原市城區(qū)，2000年以前，城區(qū)段的汾河雜草叢生，污水浸漫，垃圾遍布，嚴重影響了太原市的形象和環(huán)境。為全面提升河道的防洪能力，提升城市品質(zhì)，形成宜人的濱水生態(tài)環(huán)境，于 1998年起開始實施汾河太原城區(qū)段治理美化工程，2000年完成了一期工程建設并開始蓄水運行，隨后于 2003年開始實施二期工程。工程以水面景觀為核心，采取工程措施和綠化美化措施，并融入當?shù)貧v史文化理念，形成城市防洪、文化生態(tài)旅游、居民休憩等多功能一體的城市濱水開放空間，成為太原市中心的一座大型生態(tài)景觀公園（以下簡稱“汾河公園”）。

汾河公園東西向?qū)挾?450～500m，南北向總長20km。結合汾河兩岸城區(qū)的總體規(guī)劃布局，汾河公園的治理理念和景觀設置手法分為兩大類，其中，上游6.5km的河道為濕地景觀；下游13.5km的河道為蓄水景觀。蓄水景觀的河段為人工復式斷面，河道中間為 300m寬的主河槽，其功能為蓄水、行洪；兩側為150～200m寬的休閑綠地，為城市景觀休憩空間。

2 主要工程措施

2.1 橡膠壩蓄水工程

該工程橡膠壩的功能主要是為汾河公園形成人工湖，是汾河公園水利工程的核心。橡膠壩可壩頂溢流，并利用自身的體形、壩體的顏色，形成景觀效果。汾河公園設有7道橡膠壩，形成 7個梯級蓄水湖面（包括濕地水面）。由于橡膠壩在汾河河道的梯級開發(fā)運用，河道內(nèi)常年有水，形成河道人工湖和地下水庫，可對地面水和地下水進行時空調(diào)節(jié)，極大地改善了周邊小氣候和太原市的生態(tài)環(huán)境。

7道橡膠壩均采用充水式橡膠壩，壩高 2.5～4.0m，壩長220～300m。為減少對壩袋的摩損和震動影響，壩袋采用雙線錨固、螺栓壓板式錨固結構。根據(jù)現(xiàn)場條件，為滿足防洪要求，橡膠壩充排水均采用動力充排，充水水源來自自備井及城市自來水管網(wǎng)。

2.2 行洪與蓄水措施

在天然河道上的景觀工程，必須在滿足河道安全泄洪的前提下，解決好行洪與蓄水的矛盾。為方便工程運行管理、減少干流洪水、支溝洪水和泥沙對蓄水池侵擾的機率，節(jié)約水資源，利于公園的生態(tài)環(huán)境。

該工程大部分河段的主河槽采用了分槽蓄水，由中隔墻分為清水渠和渾水渠。清水渠設壩蓄水，布置在東側，寬220m，當河道來水超過兩年一遇洪水時，清水渠橡膠壩低壩或塌壩運行。渾水渠布置在西側，寬 80m，可滿足排泄兩年一遇的洪水，減少了上游洪水和泥沙對東側清水渠水體襲擾的機率。另外，在主河槽的東、西兩岸各設置了一條排污暗涵兼做主河槽的岸墻，既可攔截邊山支溝內(nèi)的污水及攜帶漂浮物較多的初期雨水對蓄水池的污染，同時還可輸移部分邊山支溝的泥沙，減少治理段主河槽的清淤量。

二期工程與一期工程不同的是清水渠和渾水渠同時蓄水。在正常情況下，橡膠壩全部立壩蓄水；在汛期，根據(jù)上游河道洪水預報，渾水渠橡膠壩先行低壩或塌壩運行。這樣，通過對渾水渠橡膠壩的合理調(diào)度，每年至少可保證9～10個月的蓄水，可大大改善西岸的水環(huán)境及整個汾河公園的治理美化效果。

主河槽采用分槽蓄水后，蓄水池（清水渠）與小流量行洪道（渾水渠）得以完全分開，使行洪、蓄清各行其道，僅當在遭遇較大洪水時蓄水池才坍壩泄洪，最大限度地調(diào)和了行洪與蓄清的矛盾，對汾河公園的景觀營造及工程運行管理意義重大。

2.3 濕地景觀工程

濕地是地球上有著多功能的、富有生物多樣性的生態(tài)系統(tǒng)，具有涵養(yǎng)水源、凈化水質(zhì)、調(diào)蓄洪水、調(diào)節(jié)氣候、維系生物多樣性等功能。其獨特的生態(tài)功能對自然環(huán)境產(chǎn)生積極的影響。

本工程濕地景觀工程位于一期工程的北側，是上游天然河道與主城區(qū)蓄水段的過渡帶，結合地形及景觀要求，濕地區(qū)包括主河槽內(nèi)的自然濕地區(qū)和岸邊的人工濕地區(qū)。

自然濕地區(qū)借助河道挖沙形成的不規(guī)則沙坑，接近深潭、淺灘濕地地貌特征，利于生物多樣性的特點，在平面布置上大體維持現(xiàn)狀主河槽的走向，由北向南逐漸由東岸擺向西，寬90～300m，是行洪、排沙的主槽，其下游出口與一期工程的渾水渠銜接。為使洪水能平順地導入渾水渠，在與一期工程的銜接段布置湖心島，一方面起疏導水流、泥沙的作用；另一方面也起到點綴景觀環(huán)境的作用。自然濕地利用一期工程的1＃橡膠壩壅水，可形成6.5km的回水長度，形成130萬m2的水面。

人工濕地區(qū)布置在自然濕地區(qū)東岸的一、二級平臺上，由7座湖相串而成，設計防洪流量200～500m3/s，各湖之間通過渠道相連，總蓄水面積約10萬 m2，湖區(qū)采用粘土防滲，連通渠道采用膨潤土防水毯防滲。

2.4 生態(tài)型護岸工程

生態(tài)型護岸是一種新型河道護岸形式，十分有助于河流水質(zhì)的改善。為了重塑生態(tài)河道，營造生態(tài)園林的氛圍，促進生態(tài)修復及維系生態(tài)環(huán)境，在二期工程采用了生態(tài)格網(wǎng)石籠岸墻和中隔堤。

格網(wǎng)石籠具有多孔、柔性、透水的特點，可減小波浪爬高、有利于動物棲息、繁衍、避難、微生物種群的生存和改善水質(zhì)；柔性結構適應地基變形，可減少地基處理費用；網(wǎng)箱上自然掛淤或人工覆土，以及孔狀結構營造的生物生存環(huán)境，利于豐富生物多樣性，形成自然生態(tài)的效果。

在借鑒一期工程實踐的基礎上，二期工程中隔堤及濕地區(qū)的岸墻不再采用混凝土結構，而改為更有利于發(fā)揮生態(tài)功能的土堤，土堤為梯形斷面，采用格網(wǎng)石籠護砌。為利于冰凍期越冬，冬季蓄水位以下的堤腳為直墻結構；上部為斜坡型式，以利于水陸兩相生物的遷徙。

3 生態(tài)水利理念在本工程中的設計要點

3.1 充分利用水的自然功能

水的自然功能包括：形成水域；孕育生物、凈化大氣和地表，具備維持生態(tài)的功能；通過降水、蒸發(fā)等構成了氣象、氣候變化的主要因素。本工程充分利用了水的各種自然功能，通過工程措施使水環(huán)境與各項城市機能有機融合，將傳統(tǒng)意義上水的效益由純粹發(fā)揮經(jīng)濟效益向發(fā)揮環(huán)境效益延伸，成為局部小氣候和城市生態(tài)的重要調(diào)節(jié)設施，構成城市景觀的重要組成部分。

3.2 合理采用經(jīng)濟實用的蓄水工程技術

橡膠壩是一種技術成熟，適用于天然河道上的、經(jīng)濟實用的擋水建筑物，“以水擋水”是橡膠壩有別于其他擋水建筑物的最主要特征之一。橡膠壩與常規(guī)閘壩相比，在經(jīng)濟上具有節(jié)省三材、造價低、結構簡單、施工期短等優(yōu)勢，技術上具有跨度大、不阻水、自重輕和抗震性好等諸多優(yōu)點。

橡膠壩可充壩蓄水，坍壩過洪。利用自然，又高于自然、不破壞自然；既可解決城市河道防洪與蓄水的矛盾，又有利于生態(tài)環(huán)境的保護，在城市園林美化及改善生態(tài)水環(huán)境方面越來越多地得到應用。

3.3 采取自然生態(tài)的工程措施以維護河道生態(tài)功能

生態(tài)護岸是指修復后的河岸具有自然河岸“可滲透性”的人工護岸，具有防洪、生態(tài)、景觀、自凈的功能。生態(tài)護岸不僅可以與周圍環(huán)境形成相協(xié)調(diào)的河道景觀，而且可以通過保護和建立豐富的生態(tài)系統(tǒng)使河水清澈見底、魚蝦洄游、水草茂盛的自然生態(tài)景觀。

傳統(tǒng)的護岸工程以水泥、瀝青、混凝土等硬性材料為主要建材，斷面規(guī)則渠化，破壞了河流的天然特性和生態(tài)功能。本工程采用的生態(tài)格網(wǎng)石籠具有安全性、柔性、環(huán)保性、經(jīng)濟性及施工便捷性等諸多優(yōu)勢，改變了傳統(tǒng)河道治理工程整齊劃一的河道斷面和筆直的河道走向的靜態(tài)美，順應了人與自然共生的要求。

實踐表明，該技術有效地促進了地下水的滲透和水的良性循環(huán)，提高了水邊環(huán)境的自然凈化功能，具有很強的實用價值和巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3.4 人工景觀與自然景觀相結合

濕地景觀設計中遵循環(huán)境及經(jīng)濟的生態(tài)性原則，基本上保留了原來的自然資源，只是進行了景觀適應性修復和改造。按照濕地的特性，追求自然，追求生態(tài)平衡，追求現(xiàn)代城市中的野趣，努力恢復城市局部自然生物的多樣性，以實現(xiàn)城市生態(tài)系統(tǒng)的良性發(fā)展。目前，濕地公園已吸引多種野生鳥類在此生息繁衍，形成了獨特的意境。

4 生態(tài)效果及應用展望

本工程在設計中充分考慮了河道作為城市景觀的靈氣所在，以水為核心，以綠為渲染，形成了水與綠結合的濱水環(huán)境。通過生態(tài)治理河道，形成了約500萬m2的蓄水面積和450萬m2的城市綠地，保持了城市濱河區(qū)良好的自然生態(tài)，實現(xiàn)了人與自然的和諧共生，城市發(fā)展與環(huán)境建設的協(xié)調(diào)發(fā)展，未來的汾河景區(qū)將形成長達20km的綠色生態(tài)走廊，充分發(fā)揮生態(tài)水利工程為城市生態(tài)服務的功能。

汾河公園的建設，對凈化空氣、消除水體污染、調(diào)節(jié)氣溫、增加空氣濕度產(chǎn)生了重要作用。據(jù)一期工程建成后的觀測資料，汾河公園兩岸夏季最高氣溫比其它區(qū)域降低 4℃左右，相對濕度提高 10%～20%，每日可生產(chǎn)新鮮氧氣1678.5t，吸收降解廢氣3480t。汾河公園已先后榮獲中國人居范例獎和“2002年迪拜國際改善居住環(huán)境最佳范例獎”，給太原古城帶來了巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。

汾河公園采用橡膠壩、生態(tài)格網(wǎng)石籠、濕地整治河道美化環(huán)境的成功經(jīng)驗，將為北方城市生態(tài)水利工程的建設起到良好的示范作用。

[1]高本虎.橡膠壩工程技術指南.中國水利水電出版社,2006