河道生態治理方案探究

劉海俠，朱四維

(1.中國建筑第五工程局有限公司，湖南 長沙 410004；2.中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司，湖南 長沙 410014)

近年來，生態城市的建設已成為世界城市發展的主流方向[1]。在2011年中國城市科學研究會提出的中國低碳生態城市評價指標體系中，生物多樣性及河流生態廊道的健康狀況被作為重要指標被列出[2]，可見城市河流廊道是一種重要自然景觀資源，它對生態多樣性和生態系統健康具有特殊的重要意義[3]。

生態治理工程利用生態系統的自我恢復能力，輔以人工措施，使遭到破壞的生態系統逐步恢復或使生態系統向良性循環方向發展，從而達到水質提升和景觀提升的效果，實現自然生態和水文化的融合，推動城市綠色發展。在充分發揮生態系統自我修復功能的基礎上，采取工程和非工程措施，促使河流生態系統恢復到較為自然的狀態，改善其生態完整性和可持續性。

1 項目概況

項目位于陜西省武功縣西南部的陜西省農產品加工貿易示范園區內。某河道穿園而過，在園區境內長約7km，終點匯入渭河。

1.1 流域概況

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

1.2 氣象

河道流域屬暖溫帶半干旱半濕潤氣候區，春暖多風，夏熱少雨，秋涼多澇，冬寒少雪。據武功氣象站實測資料統計，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%；多年平均風速2.lm/s，最大風速17m/s；多年平均日照時數為2196h，相對濕度71.8%。

2 現狀及存在的問題

2.1 水環境

2.1.1污染源及水質現狀

河流主要污染源為點源污染和面源污染，其中點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田。

河流沿線水質較好，但泥沙含量較高，水體呈黃色，根據市環境保護局縣界考核斷面監測結果的通報(2016年12月—2017年5月)顯示，水質檢測COD、DO、NH4+-N，均達標，水質較好。

2.1.2存在的主要問題

河流整體水質情況較好，但存在部分點源污染及面源污染，對河流水質造成一定影響。

2.2 水生態、水景觀、水文化

2.2.1現狀概況

兩岸地勢總體較平坦，西北高東南低，其中最高點在規劃區西北，最低點標高位于規劃區東南側Q河入渭河河口，場地高程范圍426.1～436.3m。現狀用地以農林用地為主，河段兩側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，河道內水生植物較少。

2.2.2存在的主要問題

(1)缺乏完善的生態保護體系，水土流失嚴重

河道沿岸岸坡以土質邊坡為主，臨水側岸坡較陡，土體抗沖刷能力較弱，受河水沖刷存在崩塌現象。

沿河堆棄建筑垃圾、生活垃圾現象明顯，洗石廢水直排入河，影響河水水質。

沿岸存在亂采亂挖現象，地表擾動、植被破壞較明顯，河道存在資源型缺水，植被覆蓋不均勻、生態體系尚不發達，河道沿岸水土流失現象較嚴重。

(2)缺少濱水特色景觀，無法提升園區品牌、形象

現狀河流兩岸多為田地和苗圃、多呈自然形態，沿岸河流沖刷、垃圾堆積等現象明顯。河流區段景觀未形成統一規劃，濱水景觀缺失，植物物種單一，無法與園區規劃統一。

區域土地總體綠化帶空間未有效利用，河道護岸綠化較凌亂和單一，缺乏系統的規劃。河道兩岸缺少親水體驗和觀賞空間，同時缺少必要的公共基礎設施。

河道內水生植物較少，生態資源未得到有序的開發，生物多樣性較低，生態系統存在退化現象。局部區域存在灘地、已損毀構筑物，亂排放，亂開采現象較明顯，導致景觀視覺較差。

現狀水文化缺失，地域文化和本土特色未得到有效體現。

3 設計策略

3.1 水環境策略

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

3.2 生態景觀策略

(1)擴大水域面積，營造生物生境，優化景觀視線。

(2)構建濕地、礫石鋪裝、堤防邊坡生態防護、河岸生態緩沖帶凈化水質，保障生物生境，營造人們親水空間。

(3)利用生態系統的這種自我恢復能力，輔以人工措施(構建緩流區、急流區、濕地區、種植鳥嗜和蜜源植物區等)，使遭到破壞的生態系統逐步恢復或使生態系統向良性循環方向發展。

3.3 “設計+”策略

積極倡導創新精神，深層次的融入“設計+”的創新策略，形成聚合效應。實現設計方案附加價值的最大化。

(1)設計+生態

貫徹海綿城市理念，與景觀設計緊密結合，采用一些列LID措施，實現綠地海綿功能和景觀功能雙贏的目標。

(2)設計+文化

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

4 設計方案

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

針對面源污染結合河流的自然規律，采取生態凈化濕地、植草溝、下沉式綠地、生態緩沖帶、堤內岸坡生態化改造多種生態技術措施，對入河污染物進行控制，改善水體水質，構建良性的生態系統，使河道恢復為正常的良性循環狀態，并能正常發揮其環境、生態、景觀等各項功能。

4.1 尾水濕地

尾水生態濕地由垂直潛流濕地和表面流濕地組成。在夏耘湖的東側和南側分別布置一組垂直潛流濕地，每組的設計處理規模為750m3/d，采用垂直潛流人工濕地(主要去除TN)，進水通過設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入水體。垂直潛流濕地設計水力負荷為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，共設置5個濕地單元；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，共設置10個濕地單元。垂直潛流濕地通過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。每個濕地單元由下而上分為防滲層、保護層、墊層、填料層、濕地植物組成。為了增強濕地除磷效果，在濕地單位末端位置設置專用除磷填料。出水區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、根系發達、去污能力強、觀賞價值高、適生性較強的植物，以當地物種為首選，根據種植土等基質厚度，選擇根系深度小于300mm的水生植被進行種植，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地形設計為階梯跌水型，選擇種植大面積的沉水植物作為人工濕地系統中最后的強化穩定植物，提高濕地出水水質，沉水植物選擇耐寒性較強以及適合在當地生長的龍須眼子菜和苦草。在階梯型濕地中點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，結合處理污水處理廠尾水的生態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。選用營養生長旺盛、生長迅速、生物量大、一年有數個萌發高峰的植物，選擇黃菖蒲、德國鳶尾、水蓼、千屈菜等具有較高耐污性和生物量累計的植被，此外還能與周圍環境的原生動物、微生物等形成各種小環境，將氧氣輸至根區，形成特殊的根基微生物環境，且微生物環境具有很強的凈化廢水的能力，同時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 生態緩沖帶

生態緩沖帶寬在20～80m之間，布置在河道與防洪堤內堤腳處、夏耘湖岸坡與陸地交界的一定區域，建設喬灌草相結合的立體植物帶，起到一定的緩沖過渡作用。

4.2.1生態緩沖帶的植物選擇

(1)在河道坡口線以下段，考慮到區域受洪水沖刷和淹沒時段較長，選擇耐淹、抗沖刷、根系發達、生長迅速、覆蓋率強的植物，設計采用黑麥草(70%)和狗牙根(30%)混播草籽的形式，按10～20g/m2撒播草籽。

(2)堤內在2年一遇以下段，考慮到場地氣候特征，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、草地采用早熟禾滿鋪300mm×300mm樣裝式等。

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

4.2.2生態緩沖帶斷面設計

生態緩沖帶斷面如圖2所示。

圖2 生態緩沖帶斷面圖

4.3 下沉式綠地

下沉式綠地總面積約為4312m2，均布置在錦業路(規劃)至科技大道(規劃)段，下沉式綠地可匯集周圍地表產生的降雨徑流，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，同時徑流攜帶污染物可以轉變為植被所需的營養物質，促進植物的生長。

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，同時選用耐淹耐旱季型的撒播草籽，實現綠地多功能化，雨水資源化利用，改善生態環境，如圖3所示。

圖3 下沉式綠地斷面圖

4.4 防洪堤堤坡生態提升

堤內邊坡生態化改造總面積約為2.3萬m2，由錦業路(規劃)至科技大道(規劃)段，根據防洪堤選擇的防護形式以及防護需求，植物選擇應采用耐淹、耐旱、抗沖刷、成活率高、生長快、能消浪促淤、保護土壤、避免水土流失、固灘固岸、防浪護堤的功能。

邊坡植被均采用草本植物和木本矮灌植被進行生態化防護，在防洪堤邊坡坡面上采用撒播草籽進行護坡；在堤坡坡頂處種植少量矮灌植被進行護坡，種植區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。

根據場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，通過使用冷暖季型的草籽混播，保證護岸在冬季和夏季均有植被能較好的生長，同時增加紫花苜蓿和白三草2種帶有觀賞性的地被；矮灌木種類為夏季開花的月季，以及花季較長且觀賞性好的杜鵑花以及迎春花。

5 結論

研究區河道是典型的城市內河，采用近自然的治理方案，恢復蜿蜒的河流形態，營造出良好的河道生境，環境友好，有效改善周邊人居環境。設計主要通過水環境改善和生態景觀提升等方面的工程措施，實現了生態環境保護與景觀工程結合，同時地域文化貫穿其中，在實現生態治理目標的基礎上，地域文化得以展現和傳承，為后續河流生態化治理設計提供了良好的設計思路，其工程技術手段具有一定的參考價值。