海綿城市視野下城市河流治理探析
——以鄭州航空港區梅河為例

李三民,賀環宇,王詞重

(中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001)

城市河流指發源或流經城區的天然河流或河流段落，以及歷史上由人工開鑿形成，并經長期演化而具有自然河流特征的運河、渠道[1]。在城市的形成與發展過程中，城市河流作為重要的資源和環境載體，關系到城市的生存和發展[2]。隨著城鎮化進程加快和暴雨侵襲，城市洪澇災害、雨水徑流污染、水資源流失等問題愈發嚴重，建設海綿城市，重構城市水生態迫在眉睫。本文以鄭州航空港區梅河水系生態治理工程為例，基于海綿城市理論，分別從宏觀、中觀、微觀層面探討城市河流治理的策略和途徑，以充分發揮城市河流在雨洪控制與利用中的作用，為海綿城市建設和城市發展提供保障。

1 快速城市化的城市河流現狀

自古以來，人們就知道擇水而居，河流兩岸成為人類繁衍生息的主要場所[3]。城市河流是城市生態系統中自然因素密集、生態變化過程豐富的地域，同時也是人類活動與自然過程相互作用最為強烈的地帶之一。伴隨著城鎮化進程的加快，城鎮規模急劇擴張，河流兩側土地被開發利用，影響了河流的自然形態、水系結構、調蓄能力等，從而導致河流生態系統服務功能無法正常發揮[4]。此外，河流沿線的商業、工礦用地和居住區用地也與城市河流水污染存在較大的相關性，已是城市河流水質惡化的重要污染源[5]。針對上述問題，傳統的治理方式片面追求河流的防洪排澇功能，忽視了河流的生態功能，導致河流被硬化、渠化，不僅增加了生態環境的脆弱性，更給城市景觀帶來了負面影響。

2 海綿城市視野下城市河流治理意義

海綿城市建設思想是基于低影響開發理論，在確保生態優先，保障城市排水防澇安全的前提下，通過加強城市規劃設計與建設管理，充分發揮水系、綠地和濕地等對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，實現對城市雨水徑流的有效控制，促進水資源的合理利用和環境保護[6]。

城市河流作為城市自然生態系統的重要組成部分，具備防洪行泄和雨水調蓄等功能，加強城市河流治理是海綿城市建設水利工作的重要內容[7]，對修復城市水生態、提高城市水安全、改善城市水環境、涵養城市水資源具有不可替代的重要作用。其中，在水生態方面，城市河流生態系統退化是全球性生態環境問題，保護和修復河流生態系統是海綿城市建設的基本要求。在水安全方面，城市河流是構成海綿城市的主體框架，其將建筑與小區、城市道路、城市綠地等有機聯系一起，形成科學的城市防洪排澇體系。在水環境方面，城市河流是蓄、泄雨水徑流的主要場所和通道，是實現海綿城市滯留、蓄滲、凈化洪澇水等功能的基本條件。在水資源方面，城市河流是水源涵養和調控基地，對保障海綿城市水資源承載能力發揮積極作用。

3 以建成海綿城市理念實施城市河流治理的途徑

海綿城市建設是一個復雜的系統工程，跨尺度的建設策略構建是解決城市水問題的前提[8]。建設海綿城市要從宏觀、中觀、微觀三個不同層面進行承接和配合，既要通過建設區域性生態基礎設施，保障城區水生態安全格局，又要充分利用城市河湖水系串聯，局部積水點和匯水區形成海綿系統，并將水生態基礎設施建設技術具體應用到公園、道路、居住區等集水單元建設上來[9]。因此，從海綿城市建設理念出發，城市河流治理途徑主要為：構建以河流為骨架的生態水網體系、優化以河流為紐帶的海綿系統、開發以河流為載體的海綿體三個方面。首先，應將海綿工程設計與城市規劃方案進行銜接，控制區域內的自然生態本底，構建路網、綠網、水網相互交織串聯的生態網絡；然后以城市河流為系統結構的主軸，整合綠地、道路等水域空間，布局雨水疏排系統；最后利用低影響開發技術措施，加強對雨水徑流的凈化、消納，有效減少徑流總量。

4 基于海綿城市理念的鄭州航空港區梅河水系生態治理

4.1 項目概況

鄭州航空港區地處河南省會鄭州市的東南部，是以新鄭國際機場為核心的航空都市區，總面積約368km2(不含空港核心區)，除機場核心區外，主要分為東港、南港、北港三大板塊。梅河發源于航空港區薛店鎮大吳莊西北約200m處，自西北向東南流經南港地區，最終匯入雙洎河，見圖1。梅河作為航空港區規劃建設的一條主要生態景觀廊道，目前現狀水量很小，寬度僅1～3m左右，由于是季節性排洪河道，全年變化幅度很大，且水質沒有保證，河道周邊為廣袤的農耕區，伴有疏落的樹木覆蓋，形成一條狹小的斷斷續續的綠化帶，雖然具備一定的生態基礎，但缺乏綜合治理、開發利用及保護。面對南區日益凸顯的城市水問題，在梅河生態治理中應充分結合海綿城市建設來開展，發揮河流的綜合效益，促進城市河流治理和生態修復。

圖1 梅河現狀水系區位圖

圖2 梅河現狀水系與規劃河道對比圖

4.2 梅河水系生態治理思路

4.2.1宏觀層面——構建以河流為骨架的生態水網體系

根據《鄭州市海綿城市專項規劃(2017—2030年)》，航空港區南部將建設規劃以雙鶴湖為核心的海綿城市示范區，梅河既是示范區重點建設的水系之一，又是航空港區南部整體規劃水系系統“七縱、四橫、雙湖”中的重要組成部分。在結合航空港區總體規劃的基礎上，構建“水網+路網+綠網”的生態水網體系，形成“藍、灰共生，藍、綠交融”的新型城市生態本底。其中，水系作為“藍網”貫通海綿城市空間脈絡，能迅速控制雨后城市秩序、有效組織正常人居生活。而梅河便是整體水網格局構建中的一支重要河流，在生態治理過程中，現狀梅河河道走向基本不變，并適當進行河線的截彎取直，保持梅河干流與高路河上游連通部分不變，并在下游與新修橫向渠道雙鶴湖中央公園水系相連通；梅河支流上游與新增園博園水系、如意河橫向貫通，進而連接黎明河、浮清河使之形成網絡。同時，高路河中部新挖蓮鶴湖與黎明河中段新修翔鶴湖，也共同承擔著城市中央雨洪系統調蓄樞紐的重任，大大促進了城市行洪與排澇功能的發揮，見圖2。

城市道路是城市生產、生活的物質基礎，對城市經濟增長、社會進步和居民生活具有重要影響。然而，在道路建設過程中也不可避免地對自然景觀和生態系統造成諸多負面影響。一方面，城市道路作為貫穿城市的線性系統，切割和侵占了城市水系；另一方面，城市道路作為匯水面的重要組成部分，也是城市受納水體非點源污染的主要污染源之一[10]。因此，為減輕道路建設對城市水污染和水循環的不利影響，基于現有規劃的水網與路網系統整合便顯得至關重要。在確保城市道路功能正常發揮的前提下，以路網為空間介質，聯結梅河周邊水系與城市功能分區，同時結合城市管網設施與水利防洪工程措施的銜接，引導雨水沿管道安全進入水系，實現以道路為骨架的城市空間和以河流為骨架的生態網絡融合共生，見圖3。

圖3 共生路網空間結構圖

城市綠地作為土地利用類型之一，是城市生態環境和景觀的重要載體，在維持城市生態平衡和改善城市生態環境質量方面起著十分重要的作用[11]。在海綿城市建設中，利用城市綠地系統對雨水的吸納、儲蓄、下滲、凈化能力，能緩解城市排水和污水處理的巨大壓力，但綠地面積有限，尤其是在暴雨極端天氣下，綠地“海綿效果”并不明顯，對徑流與洪峰的控制仍需依賴于城市水網系統。這就要求城市水網與綠網有機融合，將城市河流“快排快泄”和綠地“慢排緩釋”相結合，化解城市雨洪危機。梅河在航空港區藍脈綠網生態格局建立上有著不可替代的作用，通過梅河兩側綠地建設形成河流生態廊道，向城市內部滲透，與梁州大道等城市道路生態廊道建立縱橫交錯的廊道網絡系統，協同發揮城市綠廊的多重功能。而針對大型公園綠地斑塊相對孤立、連接度差的問題，則以梅河串聯園博園等城市級綜合公園以及梅河體育公園等專類公園，并通過園林理水手法引水來增加水系連接度，形成區域間良性的水文循環，使水系與有限的綠地各自發揮出最大的生態功能，見圖4。

4.2.2中觀層面——優化以河流為紐帶的雨水疏排系統

在整合水網、綠網和路網體系的基礎上，將雨水排放系統與城市物質空間規劃設計相結合，構建涵蓋源頭低影響開發系統、小排水系統、大排水系統、終端水域系統完整的城市河流海綿系統。使暴雨徑流從道路和綠地等，經過多個層次的蓄滲、凈化和再利用，導向城市排水管線，最后匯入城市河流，從而達到雨水資源的綜合利用和無害化目的。

針對航空港區梅河匯水區域雨水疏排系統的優化方式，以鄭州航空港經濟綜合實驗區2016—2018年片區城市基礎設施一級開發建設項目三標段(以下簡稱“三標”)區域為例進行分析，見圖5。

首先，從源頭對梅河生態敏感區內的入河雨水進行截污減排，通過建設滲透路面、透水廣場等促進雨水下滲；其次，綜合利用濱河綠地空間，將路

圖4 藍、綠、灰融合的網絡化水生態空間格局

圖5 三標區域梅河水系圖

圖6 海綿城市下雨水疏排系統圖(梁州大道-倉儲五街交叉處)

圖7 濱河游步道透水混凝土、透水磚鋪裝結構圖

面雨水徑流通過植草溝等生態排水設施有組織的引入周圍下沉式綠地、雨水濕塘進行過濾和流量控制，以進一步減少地表徑流總量、增加地表蓄滲速率；對于超出徑流水量、水質控制范圍的，利用城市雨水排放管網自身的調蓄容量，排入雨水收集池等地下調蓄構筑物，進行集中滯蓄、收集和生態處理，最終排入梅河受納水體，見圖6。

4.2.3微觀層面——開發以河流為載體的綠色海綿體

開發城市海綿體是海綿城市建設的關鍵內容，海綿體的建設要以天然河湖等大型海綿體的保護和修復為基礎，具體到項目實踐上，應因地制宜地開展海綿城市技術應用，以最終實現水資源保護、水環境改善、水污染控制和城市內澇防治的綜合目的。根據三標項目中梅河支流生態治理工程實踐，施工中采用了多種實用的生態工程技術措施，構建了不同規模和作用的綠色海綿體。

透水路面——針對常規硬化路面阻隔雨水下滲的弊端，梅河支流兩側園路、廣場建設均采用抗壓強度較高、孔隙率較大、透水性良好的材料鋪地，包括透水磚、透水混凝土等多種材料和形式見圖7。透水鋪裝能夠增加地面對自然降水的滲透功能，使雨水及時下滲土壤，達到削減地表徑流并補充地下水的目的。

植草溝——與傳統圬工結構的排水溝相比，植草溝兼具雨水轉輸和凈化的功能。根據場地雨水管理標準，結合道路周圍綠化微地形整理，在梅河支流綠地園路一側設置植草溝見圖8，使雨水自然下滲后產生的徑流沿路緣自然漫流至植草溝，再借助重力流經導流渠排入梅河兩側雨水濕地，以保證雨水入河前的多級調蓄和深度凈化。

圖8 路側植草溝結構圖

下沉式綠地——對于污染較嚴重、雨水徑流量較大的區域，應適當降低周圍綠地高程，以蓄積、過濾鄰近地面雨水徑流，形成天然的蓄水池。而梅河濱水開放空間恰與多處城市道路交叉口相鄰，是雨污控制和徑流匯集的主要節點。因此，在梅河支流臨近梁州大道等適宜綠化區域，依道路線形建設面積不等的沉降式綠地見圖9，使其地面高程降低到路面以下，形成適宜的水流落差，并在綠地底部敷設盲管或溢流口，保證超過綠地下滲量和存儲量的雨水能及時排入市政雨水系統。另外，為打造雨水儲蓄狀態下良好的景觀和凈化效果，施工中通過回填種植土改良土壤理化性質，并選擇耐澇抗旱、去污能力強、觀賞性高的濕生植物進行種植，避免了只重雨水管理而忽視綠地本身景觀效果的問題產生。

雨水濕地——作為海綿城市低影響開發系統的末端調蓄設施，雨水濕地是構成城市水系的重要組成部分見圖10，對管理雨洪、控制水質、保護河道意義重大。在梅河支流生態治理工程中，每個雨水濕地依據周邊匯水區域匯入雨水量進行設置，同時結合綠地空間種植濕生植物，使雨水依靠沉淀、植物攔截和土壤過濾滲入地下，在發揮暴雨天氣調蓄功能的同時創造優美的景觀環境空間。

生態駁岸——就我國城市河道駁岸建設而言，傳統的單一硬質化駁岸對河道生態系統和景觀環境造成巨大的負面影響，建設滿足防洪安全與景觀生態功能相結合的駁岸迫在眉睫。梅河支流河岸除針對特殊立地條件下的防洪安全要求外，分別建設了自然草坡駁岸、水生植物駁岸、梯式駁岸、格賓石籠駁岸4種仿自然生態駁岸見圖11。通過坡面植物種植和景觀置石，形成了迎水坡面的軟覆蓋，充分保證了河岸與河道水體之間的水分交換和調節功能，較好地發揮了駁岸的緩沖消能作用，減少了雨水徑流對河岸的侵蝕，提高了護岸穩定性。

5 結語

城市河流治理是海綿城市建設中不可分割的一部分，在緩解城市內澇、改善城市水生態環境中發揮著重要作用。結合鄭州航空港區梅河生態治理工程實踐，筆者認為城市河流治理不僅要采取合理的低影響開發設施，還要基于水生態、水安全、水環境、水資源的原則指導，從河流水網總體布局、雨水疏排系統構建等多維度踐行海綿城市理念，充分發揮河流的生態、環境、景觀和文化功能，使河流成為城市“蓄泄兼籌、豐枯調劑、引排自如、多源互補、生態健康、環境優美”的海綿型生態廊道。

圖9 下沉式綠地結構圖

圖10 雨水濕地結構圖

圖11 生態駁岸結構圖