生態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）

在我國城市現代化的發展進程中，人們對生態環境有了更高的追求，促進了城市水利建設向環境水利和生態水利的轉化。城市河道在城市經濟發展和生態保護中有著十分重要的地位和作用,河道的生態化治理成為城市水利工程的一個重要課題。在汾河太原城區段治理美化工程設計實踐中，通過工程措施、環境營造等方面的成功運用，充分體現了生態水利工程以人為本、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，2000年以前，城區段的汾河雜草叢生，污水浸漫，垃圾遍布，嚴重影響了太原市的形象和環境。為全面提升河道的防洪能力，提升城市品質，形成宜人的濱水生態環境，于 1998年起開始實施汾河太原城區段治理美化工程，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，并融入當地歷史文化理念，形成城市防洪、文化生態旅游、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景觀公園（以下簡稱“汾河公園”）。

汾河公園東西向寬度 450～500m，南北向總長20km。結合汾河兩岸城區的總體規劃布局，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運用，河道內常年有水，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節，極大地改善了周邊小氣候和太原市的生態環境。

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。根據現場條件，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。

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，節約水資源，利于公園的生態環境。

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系統，具有涵養水源、凈化水質、調蓄洪水、調節氣候、維系生物多樣性等功能。其獨特的生態功能對自然環境產生積極的影響。

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蓄水段的過渡帶，結合地形及景觀要求，濕地區包括主河槽內的自然濕地區和岸邊的人工濕地區。

自然濕地區借助河道挖沙形成的不規則沙坑，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。

人工濕地區布置在自然濕地區東岸的一、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，湖區采用粘土防滲，連通渠道采用膨潤土防水毯防滲。

2.4 生態型護岸工程

生態型護岸是一種新型河道護岸形式，十分有助于河流水質的改善。為了重塑生態河道，營造生態園林的氛圍，促進生態修復及維系生態環境，在二期工程采用了生態格網石籠岸墻和中隔堤。

格網石籠具有多孔、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；柔性結構適應地基變形，可減少地基處理費用；網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境，利于豐富生物多樣性，形成自然生態的效果。

在借鑒一期工程實踐的基礎上，二期工程中隔堤及濕地區的岸墻不再采用混凝土結構，而改為更有利于發揮生態功能的土堤，土堤為梯形斷面，采用格網石籠護砌。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，具備維持生態的功能；通過降水、蒸發等構成了氣象、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境與各項城市機能有機融合，將傳統意義上水的效益由純粹發揮經濟效益向發揮環境效益延伸，成為局部小氣候和城市生態的重要調節設施，構成城市景觀的重要組成部分。

3.2 合理采用經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。橡膠壩與常規閘壩相比，在經濟上具有節省三材、造價低、結構簡單、施工期短等優勢，技術上具有跨度大、不阻水、自重輕和抗震性好等諸多優點。

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，又有利于生態環境的保護，在城市園林美化及改善生態水環境方面越來越多地得到應用。

3.3 采取自然生態的工程措施以維護河道生態功能

生態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、景觀、自凈的功能。生態護岸不僅可以與周圍環境形成相協調的河道景觀，而且可以通過保護和建立豐富的生態系統使河水清澈見底、魚蝦洄游、水草茂盛的自然生態景觀。

傳統的護岸工程以水泥、瀝青、混凝土等硬性材料為主要建材，斷面規則渠化，破壞了河流的天然特性和生態功能。本工程采用的生態格網石籠具有安全性、柔性、環保性、經濟性及施工便捷性等諸多優勢，改變了傳統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，提高了水邊環境的自然凈化功能，具有很強的實用價值和巨大的發展潛力。

3.4 人工景觀與自然景觀相結合

濕地景觀設計中遵循環境及經濟的生態性原則，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，追求生態平衡，追求現代城市中的野趣，努力恢復城市局部自然生物的多樣性，以實現城市生態系統的良性發展。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境。通過生態治理河道，形成了約500萬m2的蓄水面積和450萬m2的城市綠地，保持了城市濱河區良好的自然生態，實現了人與自然的和諧共生，城市發展與環境建設的協調發展，未來的汾河景區將形成長達20km的綠色生態走廊，充分發揮生態水利工程為城市生態服務的功能。

汾河公園的建設，對凈化空氣、消除水體污染、調節氣溫、增加空氣濕度產生了重要作用。據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域降低 4℃左右，相對濕度提高 10%～20%，每日可生產新鮮氧氣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境最佳范例獎”，給太原古城帶來了巨大的社會效益和經濟效益。

汾河公園采用橡膠壩、生態格網石籠、濕地整治河道美化環境的成功經驗，將為北方城市生態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