生態治河理念在周口店河治理中的應用

霍瑞航，王 蕾，王銘倫

（1.北京良鄉藍鑫水利工程設計有限公司，102488，房山；2.北京市房山區水務局，102442，房山）

生態治河理念在周口店河治理中的應用

霍瑞航1，王 蕾2，王銘倫2

（1.北京良鄉藍鑫水利工程設計有限公司，102488，房山；2.北京市房山區水務局，102442，房山）

河道治理；防洪；生態；生態景觀帶；周口店

隨著經濟社會的快速發展，河道在生產生活中所承擔的功能已不再局限于防洪、抗旱、灌溉、發電等傳統功能。環境友好、生態自然、水資源利用方式多元化已成為當今河道治理的基本要求。北京周口店河石樓鎮段治理，多處采用生態措施，將河道打造成具有安全性、生態性、景觀性、親水性的河道，保障石樓鎮防洪安全的同時促進其調整產業結構，為其打造獨具特色的生態休閑示范名鎮提供助力。

一、周口店河概況

周口店河是大石河支流，屬大清河水系，發源于北京市房山區周口店鎮龍門口村西北，自西北向東南流經周口店鎮、石樓鄉鎮，在石樓鎮雙柳樹村與馬刨泉河交匯后入大石河，總流域面積80.25 km2，河道全長19.69 km。2002年周口店河周口店鎮段實施河道治理。

1.周口店河洪水特點

周口店河周口店段匯流面積80%為山區，河道縱坡0.01～0.06，20年一遇洪峰流量350m3/s，洪峰流量大，流速快，水勢兇猛。周口店河進入石樓鎮后河道漸趨于平緩，縱坡0.001左右，兩岸多為洼地，產流較小，主要承擔行洪任務，避免上游洪水淹沒下游農田。

2.現狀生態環境

周口店河經歷2012年 “7·21”特大自然災害后，上游山區段河道護岸沖毀，待人工修復；下游石樓鎮段河道硬質護砌較少，堤身及河底已基本被植被覆蓋。因近年周口店河流域雨量較多，上游基流沖刷，在河底形成蜿蜒的溪流，河道內地被植物主要有結縷草、黑麥草、葎草（拉拉秧）、蒿子、小燈芯草，水生植物主要有蘆葦、菖蒲，灌木主要為荊條。河道內自然生態，但景象雜亂，難以形成亮點。

二、石樓鎮概況

石樓鎮位于北京西南房山區中部腹地，面積42.5 km2。2005年，石樓鎮經多次研討，重新布置發展格局，定位發展方向，最終確定以“生態休閑”為重點，“大融合、大整合、大配套”規劃村莊、景點、田園節點，重點培育旅游觀光、濱水游樂、農耕體驗、農情博覽、田園度假、休閑養生等功能，大力實施生態廊道綠化建設、生態林基地建設、重要交通節點建設、村莊綠化和苗木繁育基地建設等五大綠化工程，通過構建“一廊一帶四區”空間發展格局，最終樹立“京南綠寶石·石樓慢生活”地區品牌形象，逐步將石樓打造成為獨具特色的生態休閑示范名鎮，成為房山區“三二一”新布局中“城市發展環上的寶石”。

三、河道治理與鎮域發展相結合

1.防洪為主

周口店河石樓鎮段受洪水災害影響頻繁，沿岸村莊、農田多次遭受洪澇災害，村鎮兩級多次組織人員對堤防進行修復，對河道進行疏挖，但受當時條件限制，未實現達標治理。2013年，房山區水務局啟動周口店河石樓鎮段治理工程，對該段河道進行達標治理。

周口店河在該段主要承擔行洪的任務，避免上游洪水對石樓鎮造成重大破壞。當河道內洪水流量較小時，周口店河承擔排澇任務；當河道內洪水流量較大時，由石樓鎮內4座泵站排除澇水。“7·21”特大自然災害后，房山區水務局對4座泵站進行了改擴建，目前均運行良好。

為解決河道的行洪問題，首先考慮對河道進行疏挖，以該段河道上現狀橋梁橋底高程和周口店河匯入大石河的高程為控制高程，對河底進行疏挖。通過計算，單純對河道進行疏挖難以解決河道行洪問題，同時對地下管線的影響加劇，造成工程投資增大。

采用加寬河道的方式能夠降低河道的水位和流速，增加河道的行洪能力，降低防洪風險。周口店河石樓鎮段下游屬于平原區洼地，過去該區域又名“石樓洼”，是房山區主要的糧食產區，土壤肥沃，受下游河道洪水位頂托，僅靠疏挖和擴寬河道，占地面積過大。治理河道的主要目的是為了保護人民生命財產安全，未達到該目的占用過大的土地，不經濟亦缺乏合理性，同時造成實施難度加大。經分析，結合地區特點，本次疏挖、擴寬、堤防加高培厚等措施并舉，解決該地區河道行洪問題。

設計河道走勢基本因循現狀河道走勢，宜寬則寬，宜彎則彎，對于局部彎道段，采用增大轉彎半徑的方法來改善水流形態，降低對堤防的淘刷。

河道縱斷設計以橋區高程和河道末端入河口位置高程為控制高程，調整河道縱坡，盡可能降低河道流速至2～3m/s以內，以保證后期采取的生態護岸措施安全有效。河道橫斷面設計分為兩段，馬刨泉河入河口以上河道橫斷面以梯形斷面為主，現狀河底沖出的主槽維持現狀，保持其蜿蜒崎嶇的走勢；馬刨泉河入河口下游河道橫斷面以復式斷面為主，馬刨泉河匯入后，周口店河20年一遇洪峰流量491m3/s，對于流量增大、水流流態紊亂的河段，復式斷面有利于抵抗河道洪水沖刷，同時降低了筑堤高度，減小了防洪風險，降低了工程投資。

河道護砌分段、分區區別對待。依據河道走勢及設計流速，將河道分為順直段、彎道段、橋區及建筑物段。梯形河道橫斷面分堤防背水面邊坡、堤頂、堤防迎水面邊坡、迎水面堤腳、河5個區域，分別考慮其功能作用，采用不同材質的護砌形式；復式河道橫斷面分堤防背水面邊坡、堤頂、堤防迎水面邊坡、迎水面堤腳、灘地、灘地邊坡、灘地坡腳、河底。根據滲流計算，周口店河石樓段堤防背水面無須設排水體，因此對于外堤坡護砌主要功能是降低水土流失，保障堤身穩定。

為便于巡河，堤頂需設置巡河路，一般采用硬質路面形式，堤肩需預留足夠寬度，以保證路基穩定，同時堤肩更易受風雨侵蝕，水土保持尤為重要。堤防迎水面直接與洪水接觸，受洪水沖刷影響更為直接，內坡防護主要作用為防止堤身沖刷破壞，防護措施應較堤肩及外堤坡更為可靠。梯形斷面迎水面堤腳和灘地坡腳受水流沖刷最為嚴重，根據“7·21”特大自然災害后水毀情況調查，多處河道堤防沖坑基本都在堤腳位置，護岸塌陷也多因堤腳破壞上層護岸結構無支撐而產生，因此該處應為重點防護位置，應根據順直段、彎道段和橋區及建筑物段分別考慮，采取不同尺寸或措施。河底及灘地亦直接與洪水接觸，受沖刷較為嚴重，橋區及建筑物段河道遭受沖刷后對建筑物安全穩定存在一定的隱患，但對于順直段和彎道段，河底沖刷只要不蔓延到堤腳，對河道行洪影響并不大，應根據水流條件，分段考慮是否需進行護砌。

防洪問題不僅制約著石樓鎮的經濟發展，同時影響兩岸居民的生命財產安全，因此解決該段河道防洪問題是本次治理的前提，也是實現該區域構建“一廊·一帶·四區”的空間發展格局、打造獨具特色的生態休閑示范名鎮的安全保障。

2.安全、生態并舉

實現河道治理與鎮域規劃，兩者之間最大的結合點就是生態。在傳統治河理念中，單純從防洪角度考慮問題，多采用人工硬化材質襯砌河道，未對該問題進行詳細分析，導致河道自身的生態系統遭到破壞，河道觀賞性喪失。為實現石樓鎮“周口店河生態景觀帶”的構想，應用生態水工學原理，本著滿足區域防洪排澇要求為主，兼顧生態系統健康和可持續性需求，打造匯集水利、生態、運動、休閑等功能為一體的濱水空間。結合生態治理理念，對本次工程中采用的生態護岸、橡膠壩、連通閘、雨洪利用設施等措施進行逐一介紹。

（1）生態護岸

結合上文對河道護岸的分析，分段、分區介紹河道護岸形式。堤防背水面采用灌草結合的方式進行防護，其主要目的是解決外坡水土保持問題，因灌木底部種植地被成果率低，一般表土裸露。較單純的植草護坡而言，灌木固土效果不如地被效果好，但從生態和景觀角度看，灌草結合的方式豐富了河道植被種類，滿足了植被多樣性的要求。

為滿足防汛和運動休閑的需要，堤頂設巡河路。巡河路材質采用瀝青混凝土和透水磚結合形式，有條件通車段采用瀝青路面，無條件通車段采用透水磚路面。設置路面同時也可解決堤頂的水土保持問題。為截留浮塵，降低噪音，調節氣溫，提高行車安全，在路肩每隔5m設行道樹，路肩表土裸露部分種植地被，減緩雨水對路肩的沖刷。

“7·21”特大自然災害后，北京市禁止河道內栽植喬木、灌木等阻水植物，因此本次河道內坡、灘地、灘地邊坡、內坡堤腳均采用以地被植物為主，適當采用生態材料護砌形式。設計階段比選了北京地區常用的一些生態護砌材料：連鎖板、六角空心磚、鉛絲石籠等。通過分析，連鎖板通過磚與磚之間的連接形成一個整體，通過整體的重力抵抗洪水沖刷，具有一定的抗沖性能；空心六角磚僅通過自身單塊磚體的重力抵抗洪水沖刷；鉛絲石籠通過石籠網片將卵石或塊石包裹成整體，過洪水時因洪水進入石塊之間的縫隙，撞擊石塊后改變流速方向，從而在石籠表面形成紊流，達到增加糙率、降低洪水流速、抗沖同時減小沖刷深度的目的。前兩種護砌材料用于流速較小或不過洪處位置護砌較為合適，鉛絲石籠更適合過洪斷面防護。對此主要采用鉛絲石籠和地被植物結合形式解決河道內坡和灘地邊坡抗沖刷問題。

根據經驗，河道發生沖刷的主要部位是迎水面堤腳和灘地坡腳，因此在河道順直段采用鉛絲石籠結合地被的方式進行護砌。根據沖刷計算，計算出河道不同部位受到沖刷后，在坡腳位置水平方向設鉛絲石籠護砌，護砌深度應大于沖刷深度，若沖刷深度較大，則在順水流方向上增加護砌長度方式，一般增加至 3倍沖刷深度，坡腳處坡面埋設1m長鉛絲石籠，石籠表面覆種植土綠化。對于河道彎道段，同樣采用該方式進行計算，河底鋪設3倍沖刷深度長的鉛絲石籠，不同的是，彎道凹岸沖刷較大，內坡埋設鉛絲石籠至坡頂，以防堤防沖出深坑，影響行洪安全。至于順直段堤防迎水面，根據“7·21”特大自然災害后的調查，大部分平原區筑堤河道，堤防發生決堤情況是因為堤防填筑質量差或洪水漫堤引起堤頂沖刷破壞，未發現存在堤防迎水面沖刷導致堤防決堤現象。另一方面，對順直段堤防發生沖刷后穩定進行計算，因沖刷深度較小，對堤防滲流穩定基本無影響。因此從安全、生態和經濟多角度考慮，堤防迎水面僅采用地被植物防護即可滿足行洪要求。同理，灘地及灘地邊坡受沖刷后，對河道行洪安全影響均較小，亦只采用地被防護。

對于橋區及水工建筑物范圍段，因主體結構必須為混凝土或漿砌石等硬質材料，因此為滿足其與上下游自然生態的河道銜接，橋區和水工建筑物上下游均采用鉛絲石籠材質，從建筑物行洪安全角度，鉛絲石籠提供了一個軟硬相接的過渡段，有效防止了建筑物上下游沖刷，保證了建筑物行洪安全。

為使河道治理后形成“周口店河生態景觀帶”的效果，同時保障植被成活率，選取植被時遵循以下原則：①強調保留原則，因地制宜，適地適樹，選擇適合當地生長的鄉土樹種；②品種豐富，有喬木、灌木、地被及水生植物，能夠體現季節的變化及層次的變化，滿足三季有花，四季常青，喬、灌、草結合；③選擇易生長、抗病蟲害的樹種；④豐富物種多樣性原則，喬、灌、草、水生植物等搭配種植。本次種植設計在綠化用地內一共選用了喬、灌、草17種植物。在河道治理過程中，通過植物造景，使水面景觀與外部活動空間景觀相互滲透，渾然一體，將周口店河石樓段打造成綠色生態的景觀長廊。

（2）橡膠壩工程

灌溉用水、景觀用水如何保證，是打造“生態景觀帶”的難點之一。雖然周口店河河道內有基流，但流量斷斷續續極不穩定，難以滿足灌溉及生態蓄水需求。因此單純依靠周口店河難以實現其蓄水的目的，還需增加其他水源以保證河道蓄水。通過實地考察，周口店河支流馬跑泉河水量較大，水量主要來源為馬跑泉河上游泉水及牛口峪水庫泄水，水質較好。經水量平衡分析，本工程全年需水量73.77萬m3。根據現場查勘，馬刨泉河非汛期上游來水流量約為1m3/s，汛期水量大于1m3/s，馬刨泉河水量遠遠滿足周口店河景觀用水量需求。

在馬跑泉河入河口下游設橡膠壩1座，回水長度2 km，蓄水面積8.44萬m2，蓄水6.57萬m3。橡膠壩建成后，上游復式斷面河道灘地被淹沒，淹沒水深0.3～0.5m，具備建設景觀濕地的基本條件，因此在灘地上種植荷花、菖蒲、蘆葦、水蔥等水生植物，不僅豐富了物種多樣性，同時給“周口店河景觀帶”又增添了一景。

（3）水系連通工程

周口店河石樓鎮段右岸現狀有1條排水溝，直通石樓鎮“親水荷塘生態漁樂區”。周口店河新建橡膠壩后，正常蓄水位比排水溝溝底高 1.4m，具備向該溝道補水條件。因此，為解決河道與排水溝水系連通問題，新建連通閘1座。連通閘在河道不發生洪水時，具備向排水溝引水的功能，在該區域堤外發生澇水時，具備向周口店河泄水的作用，建成后排水溝蓄水即可用作漁業用水，亦可用于周邊灌溉用水，還可以回補地下水，實現水資源利用率最大化。

（4）雨洪利用工程

周口店河石樓鎮段坨頭橋下游左岸現狀有一塊未開發綠地，本次治理將其改造為下凹式綠地，依據現狀地形在綠地南側挖坑塘用于集雨，綠化區域內種植木槿、玉蘭，配合現狀區域內槐樹及地被解決周邊澇水問題的同時，形成自然生態景觀節點。周口店河沿線多出坑塘，在河道設計過程中，盡可能對沿線坑塘進行回避，采取的工程措施盡量減少對現狀坑塘的影響，打造“周口店河生態景觀帶”的同時不影響“親水荷塘生態漁樂區”的建設，使“周口店河生態景觀帶”最終形成點、線、面的空間立體多元生態景觀帶，在石樓鎮的經濟建設和發展過程中真正起到促進作用。

四、結 語

傳統的河道治理普遍關注防洪抗旱問題和河道本身，忽視了河道與所在流域的聯系，忽視了河道及河道周邊的生態建設問題。本次對周口店河石樓鎮段的治理，實現了防洪安全和鎮域規劃的構想，同時充分考慮了流域的生態建設問題，最終打造出一條有水、生態、安全的河道。

在生態環境日益惡化的今天，治河理念也應發生改變，不僅要繼承傳統技術的精髓，還應樹立“人與水和諧共處”的理念。在河道治理上，運用工程、生物和管理等綜合措施，科學防治水患，合理利用和保護水資源，最終建設生態協調、環境優美、防洪安全、水資源永續利用并獲得生態、經濟效益的流域生態系統。

[1]滕華國.河道生態治理技術與案例分析[D].陜西:西北農林科技大學,2014.

[2]王海亞.生態水工學的理論方法及其在河道治理中的應用[D].武漢:武漢大學,2004.

責任編輯 楊 軼

TV85

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1000-1123（2016）22-0045-03

2016-09-15

霍瑞航，工程師。