天津市西青區(qū)中引河、總排河生態(tài)整治方案研究

王艷艷，李博超，張 浩，王澤東

（1.天津普澤工程咨詢有限責任公司，天津300250；2.河北省水利水電勘測設計研究院，天津300250；3.海河流域水資源保護局，天津300170）

1 河道現(xiàn)狀

中引河、總排河位于天津市西青區(qū)大寺鎮(zhèn)，屬西青區(qū)內(nèi)二級河道，是大寺排澇小區(qū)的重要排澇通道，澇水經(jīng)兩河及總排河下游二期泵站最終排入大沽排水河。

中引河、總排河是大寺鎮(zhèn)城鄉(xiāng)兼顧的骨干排水河道，多年來，為本地區(qū)排水起到很大的作用。河道運行多年，均未實施過大的疏浚整治工程，致使河道斷面萎縮、淤積嚴重，嚴重削弱了河道的排水能力。且隨著近些年區(qū)域經(jīng)濟及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，周邊地區(qū)生產(chǎn)生活用水未經(jīng)處理直排入河，河道水質日益惡化，水中含有大量污染物質，破壞了原有良好的生態(tài)系統(tǒng)，給附近居民生產(chǎn)生活造成較大危害。

為保證中引河、總排河滿足新時期西青區(qū)排水發(fā)展要求，改善當?shù)丨h(huán)境景觀系統(tǒng)，亟需進行綜合整治，以恢復健康河道。

2 河道生態(tài)整治理念

以往，在城鎮(zhèn)河道整治過程中只考慮到工程結構的安全性及耐久性，故多采用砌石、混凝土等材料修筑硬質護岸，隔斷了水生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)之間的聯(lián)系，導致河道失去原本完整的結構和作為城市生態(tài)廊道的功能［1］。于是，河道生態(tài)整治理念應運而生。

生態(tài)整治是恢復河坡系統(tǒng)生態(tài)平衡的系統(tǒng)工程［2］。首先，河道生態(tài)整治不僅要滿足河道的泄洪、排澇等要求，而且還要能防止水土流失；其次，河道岸坡是整個河流生態(tài)系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)，應具有自動調節(jié)水文過程、緩沖洪水、控制侵蝕、截留降解污染物等功能，從而使整個河流生態(tài)系統(tǒng)具有重要的調節(jié)功能，其功能的好壞直接影響河流生態(tài)系統(tǒng)的健康［3］，從而影響生態(tài)城鎮(zhèn)的建設。

3 整治方案

3.1 清淤設計

中引河、總排河位于平原區(qū)，現(xiàn)狀斷面比較均一。河道清淤底寬、底高程、縱坡、堤頂高程等指標主要根據(jù)河道排澇規(guī)模要求，并考慮河道兩側的實際情況，盡量維持河道現(xiàn)狀開口寬度，避免占地、拆遷，清淤邊坡設計在保證邊坡穩(wěn)定的基礎上結合現(xiàn)狀河道邊坡確定。

結合天津市治澇對策“以蓄代排，排蓄結合”，斷面設計盡量增加河道水深，增大河道槽蓄量。考慮到河道上下游兩岸地形變化不大，河道設計縱坡宜緩，以減少上下游水位差值。

3.1.1 設計縱坡

與總排河交匯的南引河已完成治理，設計縱坡為平坡，設計底高程為-2.3m，綜合考慮大寺排澇區(qū)的二級河道整體排澇規(guī)劃及平原地區(qū)河網(wǎng)水系溝通作用，設計將中引河、總排河河道縱坡設置為平坡，設計河底高程采用-2.3m。

3.1.2 設計邊坡

清淤設計邊坡仍用現(xiàn)狀天然穩(wěn)定坡比1∶2.0。

3.1.3 設計底寬

以將河道底部淤泥及岸坡上的淤泥、垃圾徹底清除為原則，盡量維持河道現(xiàn)狀開口寬度，避免占地、拆遷，綜合確定河道清淤底寬。經(jīng)分析計算，中引河相對最優(yōu)河道清淤底寬為6～10m；總排河相對最優(yōu)河道清淤底寬為6～15m。

3.2 生態(tài)護坡

傳統(tǒng)的護坡多采用漿砌或干砌塊石、現(xiàn)澆或預制混凝土等剛性材料護坡，這些護坡型式雖然可以發(fā)揮河道行洪、排澇及水土保持等功效，且具有穩(wěn)定性好、節(jié)省土地、施工機械化程度高等優(yōu)勢，但這種護坡型式會對環(huán)境帶來不良影響，容易引起生態(tài)退化，使河道失去原有的生機，更與現(xiàn)代人們追求建立優(yōu)美環(huán)境的意愿相違背。由此，在西青區(qū)中引河、總排河河道整治方案設計中提出了兩種生態(tài)護坡方案進行比選，使中引河、總排河不僅滿足河道行洪、排澇要求，又具有一定的生態(tài)色彩，創(chuàng)造具有大自然情趣的水環(huán)境。

3.2.1 聯(lián)鎖式護坡

聯(lián)鎖式護坡為自鎖定結構，具有可靠的穩(wěn)定性和變形調整能力，護坡下鋪設一層400g/m2土工布，有效防止了土體外漏沉積而形成淤泥。聯(lián)鎖式護坡具有以下明顯優(yōu)勢：

（1）聯(lián)鎖式護坡磚是一種適用于中小水流情況下（不大于4m/s）土壤水侵蝕控制的新型連鎖式預制混凝土塊鋪面系統(tǒng)。由于采用獨特的聯(lián)鎖設計，每塊磚與周圍的6塊磚產(chǎn)生超強聯(lián)鎖，使鋪面系統(tǒng)在水流作用下仍具有良好的整體穩(wěn)定性。

（2）中小水流河道由于水淺是最容易形成淤泥的環(huán)境，針對這一點，聯(lián)鎖式護坡采用土工布作為反濾層，保證坡面自由排水的同時，有效防止土體外漏沉積而形成淤泥。

（3）使用聯(lián)鎖式護坡建造或恢復的自然護岸可生長草本植物，可有效控制底泥營養(yǎng)鹽的釋放，吸收水體中過剩的營養(yǎng)物質，抑制浮游藻類的生長。同時混凝土內(nèi)添加滅螺木質纖維，可有效集中釘螺和孔洞中生長的殺螺植物，集中殺滅吸血蟲。開孔內(nèi)生長的植物作為過濾屏障，對防止岸坡頂?shù)乃亮魇А⒗坝泻λw在地表徑流作用下直接進入河道、溪溝，起到一定的凈化作用，減少對河水的污染。

（4）聯(lián)鎖式護坡不需砂漿等膠凝材料勾縫，反濾層采用濾水土工布替代傳統(tǒng)的砂、石料，施工得到簡化，結構得到創(chuàng)新，而造價低。施工中無需機械設備，大大降低工程造價和施工難度，非常適應于河道工程。

（5）由于聯(lián)鎖式護坡在生產(chǎn)工藝中進行了二次布料，砌塊面層可著多種顏色，用彩色砌塊鋪就的聯(lián)鎖式護坡面帶明顯警戒標識，可使水位警戒線一目了然，便于檢查和觀測。

3.2.2 BSC生物基質混凝土護坡

（1）BSC（Bio-substrate Concrete）生物基質混凝土為包含了BSC生物活性菌群的大骨料型植被生態(tài)恢復混凝土，其使用了粒徑較大的單一級配石料、高標號低堿性水泥、BSC水泥調節(jié)劑等材料澆筑形成大骨料骨架層為生物生長提供“容器”，利用粗骨料間隙存儲能使植物生長的BSC混合基質，并由其提供物質營養(yǎng)基礎，通過播種或其他手段使得多種植物在較堅固的粗骨料混凝土中的基質層生長，并且對生態(tài)環(huán)境進行生態(tài)修復和植被恢復。

（2）常用的框格式BSC護坡設計坡比宜緩于1∶1.5，一般沿河道坡面現(xiàn)澆2m×2m的混凝土框格，框格梁高寬均為20cm，框格內(nèi)澆筑12～15cm厚BSC生物基質混凝土層，混凝土層上部覆蓋3～5cm富含BSC混合基質及種子、肥料等的表層覆土，形成植被層，植被層一般2個星期內(nèi)出芽，4個星期后植被生長良好，覆蓋全面，3個月后植被層生長狀態(tài)即可穩(wěn)定。

（3）BSC生物基質混凝土在不削弱混凝土強度的前提下使得混凝土中能長出花草、灌木類植物，解決了水利工程中傳統(tǒng)混凝土技術不能進行植被恢復及傳統(tǒng)綠化方式不能滿足水利工程堤防安全要求之間的矛盾，是一種生態(tài)效果較為顯著的護坡型式。缺點是護坡造價較高，施工工藝嚴格，施工后要求保障的必要植被生長期較長，植被覆蓋前遇降雨或沖刷易造成表土層流失從而影響綠化效果。

3.2.3 生態(tài)護坡方案比選

（1）BSC生物基質混凝土生態(tài)效果雖然較為顯著，但護坡造價較高，施工工藝嚴格，施工后管理維護難度大，因植被生長周期要求而不適用于治理后立即通水淹沒護坡面的河道，而中引河、總排河是常年有水河道，不能保證施工后3個月的植被生產(chǎn)期。

（2）聯(lián)鎖式預制混凝土塊護坡方案具有一定的優(yōu)勢：總體成本較低，結構穩(wěn)定、耐久性好，對水位變動區(qū)的凍融變形適應能力強，同時岸坡可生長植物，防止水土流失，凈化水質，美化環(huán)境，屬于生態(tài)護坡，更適合中引河、總排河的岸坡生態(tài)整治。因此，本工程將聯(lián)鎖式預制混凝土塊作為中引河、總排河岸坡防護的推薦方案。

3.3 綠化設計

為了提升中引河、總排河全線的綠化效果，改善生態(tài)環(huán)境及河系景觀系統(tǒng)，設計對兩岸植被較差的河段進行岸坡綠化。根據(jù)物種選擇的適應性、本土性、強凈化性和可操作性等原則［4］，最終確定河道兩岸綠化品種：喬木選用洋槐（胸徑8cm）、垂柳（胸徑8cm）；灌木選用紫穗槐（高度1m左右）。

針對整治河道均為排澇河道的特點，根據(jù)環(huán)境條件和群落生長特性進行布置。設計方案擬布置4排植被對河道兩岸進行綠化，喬灌結合，由河道內(nèi)坡（排澇上限水位以上）向堤頂依次布置紫穗槐2排（株距1m、行距0.5m）、垂柳1排（株距4m、距紫穗槐行距2m）、洋槐1排（株距4m、距垂柳行距3m）。

4 結語

（1）在深入剖析河道生態(tài)整治理念的基礎上，針對西青區(qū)中引河、總排河河道現(xiàn)狀，擬通過清淤疏浚、生態(tài)護坡、綠化等工程措施對河道進行生態(tài)整治，以期達到河道功能恢復、河流生態(tài)系統(tǒng)改善、景觀效果提升的整治目標。

（2）河道生態(tài)整治應注意對河道水體的整體污染防控、城市水網(wǎng)貫通和市政污水管網(wǎng)基本設施建設，在此基礎上推廣生態(tài)施工方法，最終恢復城鎮(zhèn)河道生態(tài)功能，使河道真正成為城市中的景觀生態(tài)綠廊。

［1］董哲仁.水利工程對生態(tài)系統(tǒng)的脅迫［J］.水利水電技術，2003（7）：1-5.

［2］汪洋，周明耀，趙瑞龍，等.城鎮(zhèn)河道生態(tài)護坡技術的研究現(xiàn)狀與展望［J］.中國水土保持科學，2005，3（1）:88-92.

［3］馬光，胡仁祿.城市生態(tài)工程學［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2003.

［4］周揚，徐亞同.生態(tài)護岸在城市河道生態(tài)修復中的應用［J］.上海化工，2009，34（8）:1-4.