城市河道生態(tài)治理對策與研究

李 慶

(上海勘測設計研究院有限公司，上海 200434)

隨著我國城市化進程的加快，人們逐漸開始對河道環(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[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)服務水平[3]。隨著人們環(huán)境意識的不斷提高，人們逐漸認識到，水利工程的價值已不僅限于傳統(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值。以改善河道生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境整治為目標的河道生態(tài)治理[4]，已勢在必行。

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，導致河道空間越來越小，大量河道被填埋、淤積、斷頭，同時一些河道被裁彎取直，自然岸坡被硬質護岸代替。城市水系減少，河道護岸變硬，導致河道泄洪滯澇能力下降，城市內澇問題日益嚴重。

(2)水污染嚴重，水質惡化。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、違章建筑產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，還對河道水質造成了嚴重的污染，河道水環(huán)境質量也大幅度下降，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)境質量。人為改造河道，如果缺乏對河道生態(tài)環(huán)境的保護，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”的硬質岸線，導致部分城市河道除在雨季獲得部分流量外，幾乎喪失了自然補水水源，造成河道水環(huán)境容量低，生態(tài)基流不足，嚴重影響河道水環(huán)境質量。

(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，水質惡化，進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直接影響到了土壤和水體的物質交換過程，間接地破壞了河濱動植物賴以生存的生態(tài)環(huán)境，進而影響到河道陸域范圍植被生長及沿岸的自然景觀。

(5)河道空間不足，增加河道治理難度。在城市建設發(fā)展過程中，往往因城市建設用地導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，常常受制于有限的空間和資源，面臨河道空間不足、用地權屬、征地動拆等問題，增加了河道治理的復雜性和實施難度。

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、兩棲動物創(chuàng)造棲息繁衍環(huán)境，這樣既有利于保護河道水生態(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”相結合為河道生態(tài)治理思路[5]。

3 河道生態(tài)治理對策

河道生態(tài)治理要以防洪安全為基礎，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)狀調查及分析

開展河道地貌形態(tài)、水文、水質、生態(tài)、底質、污染源及周邊環(huán)境等現(xiàn)狀調查，結合相關規(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)應結合河道的類型特點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。嚴格控制采取工程措施對天然河道形態(tài)進行縮窄、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，延長暴雨徑流在河道中的滯留時間，降低洪澇災害風險發(fā)生，又可起到保護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]。河道斷面的設置應盡可能保持天然河道斷面，在保持天然河道斷面有困難時，可按復式斷面、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、構建生態(tài)系統(tǒng)恢復的基底條件、水生動植物的生長以及生態(tài)親和性等方面進行綜合比較。見表1。

表1 河道斷面形式綜合比較表

復式斷面在常水位以下可采用矩形或梯形斷面，常水位以上可設置緩坡或二級護岸，過流能力強、蓄水量大，河灘地相對較大，有利于水生物和兩棲動物的生長，且為濱水區(qū)提供了景觀空間。復式斷面親水性、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)先選擇復式斷面。

(2)河道斷面形式多樣化。河道斷面形式的多樣化應結合河道平面形態(tài)、過水能力、岸坡穩(wěn)定、泥沙沖淤等因素，根據(jù)水流特性進行適度調整，設置主河槽、河漫灘、河濱帶等多種地貌形態(tài)，使河道具有不對稱的幾何特征。河道斷面的不對稱性可從兩側坡比的不對稱、平臺高度及寬度不對稱等方面進行布置，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提供基底條件；同時通過設置魚巢等設施，為改造后的河道提供魚類棲息繁殖的適宜場所。

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

為構建多樣的河底生境，在局部河段進行河底微地形改造，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繁殖、水生動物生存的連續(xù)而又富于變化的生境基底。在這個基底上進行植物引種工程和動物引育工程，使其成為一個可自我修復和自我發(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護岸形式

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

(1)護岸現(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，同時也降低了地下水補給。另外硬化的過水斷面造成水流速度加快，在降水量大時易造成洪水泛濫。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交換，使土壤和水體中的生物失去了賴以生存的環(huán)境，嚴重影響了原先生長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河岸表面封閉起來，造成河岸表面無法正常生長植物，河岸顏色單一且視覺生硬，自然效果較差，在不同程度上對生態(tài)、環(huán)境和景觀產生不良的影響，降低了河道的親水性和景觀效果。

(2)生態(tài)護岸。生態(tài)護岸布置本著“以人為本”，在滿足行洪安全、結構穩(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，同時又避免河道斷面單一化，以豐富岸線，使河道護岸成為當?shù)氐囊坏懒聋惖娘L景線。河道護岸的選擇除滿足工程滲透穩(wěn)定和滑動穩(wěn)定等安全條件外，還應結合生態(tài)保護或恢復技術要求，盡量采用當?shù)夭牧虾途徠拢瑸橹脖簧L創(chuàng)造條件，保持水流的側向聯(lián)通性。①植物護岸。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綠化混凝土護岸。護坡坡面整平后，現(xiàn)澆或鋪砌預制的綠化混凝土塊或生態(tài)砌塊，并利用孔隙進行綠化種植。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干砌石護岸。干砌石護岸一般與其他生態(tài)護坡結合使用，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環(huán)境。適用于兩岸用地受限的河段。

(3)硬質護岸改造。城市河道、堤防建設不僅要使堤岸發(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。對原有硬質護岸進行保護和利用，在充分調查分析、比選論證的基礎上明確改造方案，改造方案應注重生態(tài)化，并且經濟合理[9]。①直墻式護岸。根據(jù)擋墻高度、水位高低在擋墻臨水側河底設置種植槽，槽內種植水生植物、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置種植槽，槽內種植垂掛式藤本類植被[10]。②斜坡式護岸。坡度較陡的護岸可參照直墻式護岸設置種植槽，槽內種植植被，坡度較緩的護岸拆除坡面硬質結構新建生態(tài)護坡[11]。在護坡表面上砌筑網格，網格內栽種固土植物，網格可采用混凝土澆筑或預制混凝土塊安裝于已有的護坡上。

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節(jié)水面景觀效果，對水體凈化效果有限。沉水植物對于水體凈化有積極作用，還能夠維持水體的清水穩(wěn)態(tài)。

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

3.4 水生動物生態(tài)鏈

完善水生動物生態(tài)鏈，強化生物多樣性，形成生產者、消費者、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 水質凈化技術

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

(1)曝氣技術。曝氣技術可對進入河道的污染負荷進行消減，并為水生生態(tài)系統(tǒng)的恢復創(chuàng)造條件。根據(jù)河道水質改善需求(如改善水質、恢復生態(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、航運功能等)的不同，一般可采用固定式充氧站和移動充氧平臺兩種形式。

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

3.6 生態(tài)補水

采用河道生態(tài)補水、水系連通等方式，補充河道水源，強化水體流動，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。枯水期河道生態(tài)基流缺乏，水量較小，導致河道水環(huán)境容量不足，水動力條件不佳。利用再生水、水庫水、雨水等為補水水源開展河道生態(tài)補水，有利于保障河道生態(tài)基流，改善河道水質，維持正常的生態(tài)和景觀功能。

對于近期沒有條件利用再生水、水庫水等進行補水的河道，可考慮采用河道內部水體循環(huán)或水系連通的形式，增強河道水動力條件，遠期考慮與再生水補水體系進行有效銜接。

3.7 生態(tài)維護

(1)水生動植物養(yǎng)護。對凈化水生態(tài)的植物定期收割、清理、補植，達到吸收并去除污染物效果，對河道兩岸原生態(tài)植物進行定期修剪、清理，對投放的水生動物視情況進行補充和更換。

(2)生態(tài)修復區(qū)域維護。對生態(tài)浮島、人工濕地等復雜的生態(tài)修復區(qū)域還應根據(jù)各自的要求定期對相關裝置進行維護，比如保證生態(tài)浮島的固定裝置完好，定期對濕地的格柵、各類工藝池進行清洗、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單一，與濱水兩岸功能的契合度有待加強，河道生態(tài)景觀和休憩功能較弱，河道及沿河陸域區(qū)域的治理相對滯后，水域及陸域環(huán)境質量亟需進一步提升。

河道治理不僅僅只關注水域本身，更應向注重水陸一體化治理轉變，強調水陸統(tǒng)籌、水岸聯(lián)動、水綠交融[12]。河道治理不僅要考慮河道的防洪排澇要求，更需要強調以人為本，努力做到城水相融、人水相依，提升濱水景觀品質。河道治理應從水域到陸域、由水質達標向藍綠空間綜合治理轉變。

5 結語

新形勢下，河道生態(tài)治理不僅關乎城市面貌的提升，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)價值和景觀特色的內生需求。

目前世界上許多國家逐步對破壞自然生態(tài)的河道進行回歸自然狀態(tài)的改造，修建生態(tài)堤防、增加河邊濕地及河灘面積、恢復水生植物群落、維護生物多樣性、提升濱水景觀已成為河道生態(tài)治理的趨勢。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，構建健康、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到城市生存環(huán)境的變化。