關于上海市城鄉中小河道生態治理的設計探究

【摘要】縱觀上海城鄉中小河道治理的發展歷程，上海城鄉中小河道治理已逐步探索向防洪、生態等結合的“低度干預、自然修復”的軌跡發展，文章通過提出一些河道生態治理成效評價體系，并就上海城鄉中小河道治理從河道平面、斷面、護岸結構等方面作出了一些簡單的總結和設計探究。

【關鍵詞】上海；城鄉中小河道；生態；治理

一、研究背景

目前，國內城鄉中小河道整治中所面臨的主要和突出問題：水體污染嚴重、水面率減少、河道功能單一等。特別是在高度城市化地區，河網結構趨于簡單，非主干河道不斷減少，河流形態有規則化、均一化的趨勢。

上海市所在區域地平坡緩，水流速度慢，流向和流態的變化是隨機的，并且水量的交換關系混亂，匯流特性復雜多變，沒有規律可循，屬于較為典型的感潮平原河網地區。近幾十年來，伴隨著上海城市化步伐加快，上海河道水質日益惡化，特別是城鄉中小河道，河床淤積、岸坡坍塌，甚至經常出現水質發黑、水體發臭的現象，影響到市容市貌和周邊居民正常的生產生活。

順應中小河道整治的發展歷程：以防洪排澇和農田水利為主的“強烈干預”→以防洪排澇和綠化景觀為主的“一般干預”→向防洪排澇和生態建設為主的“較低干預”。目前，上海城鄉中小河道整治不再僅僅是以對“水”的控制為目標建造水工建筑物，而是既注重經濟效益和社會效益又注重環境效益。

二、生態河道評價體系

上海城鄉中小河道生態治理成效評價體系應具有代表性、可操作性、前瞻性和整體性等基本原則，使得評價體系不僅能客觀可量化的滿足評價要求，而且能較好地體現出上海城鄉中小河道生態治理所面臨的突出矛盾。

根據生態河道的概念與特征，整個評價體系大致可以以下從以下4個方面來考慮：

1、河道水利功能

河道的最基本功能即：防洪、除澇、引水（供水）、航運等水利功能。

參照《河道整治設計規范GB50707-2011》，河道水利功能評價體系應該包括：河道平面斷面是否滿足防洪排澇設計要求，河床演變是否影響河道穩定（邊坡穩定、河道沖淤平衡穩定、彎曲段穩定等），河道水力計算（恒定流、非恒定流、跨河建筑的過流能力和壅水計算等），護岸結構穩定（整體穩定、邊坡穩定、抗滑穩定、抗傾覆穩定）等。

2、河道水質

河道水質是影響生態系統的主要因素，影響河道水質的污染物質種類繁多。具體評價體系可參照《地表水環境標準GB3838-2002》，采用氨氮（NH3-N）、五日生化需氧量（BOD5）、溶解氧（DO）、透明度（m）、高錳酸鹽指數（CODMn）、總P（mg/L）等代表性指標表示。

3、生物群落

生物群落是生態河道的重要組成部分，在生態系統中占有主導地位。生物群落包含植物群、動物群和微生物群。

4、后期管理

河道生態系統的恢復與完善是一個受自然和人為因素影響，隨時可能發生變化的反復的過程，需要長期較為完善的長效管理來確保其健康發展，不被破壞。

三、中小河道生態治理設計分析

根據歷年上海城鄉中小河道整治工程報告和上海市消除劣Ⅴ類水體污染源的調查發現，導致河道生態環境破壞、水質惡化甚至出現黑臭現象的原因錯綜而復雜。主要原因大致可分類為：河道斷頭水動力不足、工廠企業污水直排入河、農村生活污水直排入河、小區或企事業單位雨污水混接入河、生活或建筑垃圾隨意傾倒入河、泵站放江、三無船只和違規碼頭、沿河農業面源污染、地表徑流、河道淤積、岸坡坍塌、長效管理不到位等。

截流污水入河控制外源污染是從根本上治理城鄉中小河道水環境現狀、改善水質的保證。從近期上海城鄉中小河道整治的調查中發現，截流污水入河是上海城鄉中小河道整治工程中最主要的工程措施。

解決外源污染后，從河道本身來說，上海城鄉中小河道生態治理需要從河道平面、斷面、護岸結構3個方面進行設計分析：

（1）河道平面設計

河道平面規劃設計，應根據河道地形地勢等變化，寬窄曲直合理規劃，如部分河段擴寬，充分發揮空間多邊、分散性的自然美。同時，細節上的設計也需要注重，適當加大濱水濕地淺灘等面積，以利于生物群的增加；使河道平面寬窄曲直更近自然狀態，以利于魚類更好的生存繁衍；設計時設置一些多孔性結構，為為兩棲和陸生生物提供一個安全的活動空間；盡量減少河道上壩涵等阻水建筑物，在確保河道過水能力的同時，也為上下游生物之間的流動提供了保證。

（2）河道斷面設計

河道斷面設計，在一定程度上影響著河道水流速度、水流形式，從而影響水體溶解氧（DO），進而影響河道生物群落的多樣化。

一般來說，河道斷面首先要確保的是在河道不同水位和水量時，河道均能維持其最基本的功能。如高水位或洪水期時，河道水位不能超過其坡頂標高，不能威脅到沿線居民房屋建筑或生命財產等安全，低水位或枯水期時，河道水深不能太低，要能維持生物生存和繁衍的最基本需水要求。

目前，上海城鄉中小河道整治河道斷面多為復式斷面，復式斷面多為兩個梯形斷面或一個梯形斷面一個矩形斷面的疊加，一般在常水位以下采用梯形斷面，在常水位以上采用梯形或矩形斷面，即：設置緩坡或二級護岸，中間設淺水平臺，種植水生植物?？菟陂g，水位在常水位以下，此時水流所在河道為主河道，洪水期間，水位在常水位以上，水流漫過一級護岸壓頂，過水斷面陡然增大，不會威脅到沿線居民的房屋建筑或生命財產等的安全。這樣設計同時也是為河道生態景觀建設創造空間。

（3）護岸結構設計

根據國內外生態護岸的成功經驗，結合上海城鄉中小河道的特點，生態護岸的設計應兼顧如下原則：

1.應滿足河道功能和穩定的最基本要求，并盡量降低造價；

2.減少剛性結構，使河道更接近自然狀態；

3.根據水文資料，確定水位變化范圍，合理選擇水生、坡上及陸上植物；

4.預留護岸缺口，為兩棲和陸生生物提供一個安全的生長活動空間；

5.護岸結構等盡量采用當地自然材料，減少二次污染。

近年來，上海城鄉中小河道的護岸類型主要包括：自然護坡型、硬質混凝土型和高標準生態型。這些護岸類型本身各有差異，生態性和抗洪抗沖刷能力各不相同，各有利弊，有些需要結合上面所說的復式河道斷面，在常水位以上緩坡位置，采用土壤生物工程法，即：利用喬木或灌木的發達根系纖維來固定岸坡，形成“植物加筋土”，把植物當作結構的一部分，來增加土體的抗剪強度，防止岸坡坍塌。采用結構結合土壤生物工程的方法，不僅能使岸坡更加穩固，同時，在河岸的高水位淹沒處增加綠化，保障魚和動物的生息環境，也能增強其環境效益。

一般的城鄉河道整治時，需要綜合運用生物、化學、物理等各種學科相關治理措施，特別是在河道水質受污染嚴重的情況下，單用一種或一門學科的治理措施往往不能達到效果，這個時候，需要充分調查清楚河道現狀，根據實際需要，優選設計方案。

四、結束語

城鄉中小河道生態治理是一項融合了水利工程學、生態水工學、環境科學、生物學和園林景觀學等多個學科為一體的綜合性工程，具有其復雜性和多樣性[6]。上海城鄉中小河道生態治理應積極利用物理、化學、生物、氣象、水文地質、信息化工程和電子計算機等學科的最新成就，尋找當前時空條件和社會需求前提下的最優治理方案。

參考文獻：

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