構建生態河道的工程措施及應用初探

王 鵬，安恒菲，劉信勇

(黃河勘測規劃設計研究院有限公司，河南省城市水資源環境工程技術研究中心，河南 鄭州 450003)

生態河道是在生態安全與和諧理念指導下，以修復受損河道為目的，通過生態河床和生態護岸等生態工程的技術手段形成的自然生態和諧、生態系統健康、安全穩定性高、生物多樣性高、河道功能健全的非自然原生型河道，是通過河道結構上的生態工程建設來實現河道生態系統的持續健康發展[1]。就城市生態河道而言，包括自然屬性和社會屬性。自然屬性就是河道水生態系統結構和功能的完整性、穩定性和可持續性，具有較強的抵抗外界干擾的能力。社會屬性就是河道服務功能的多樣性，主次功能分明，搭配良好，符合區域發展對河道改造的要求，指的是人與自然的平衡、和諧[2]。

本文以許昌市(國家水生態文明城市)清潩河及飲馬河綜合治理工程為背景，進行生態河道構建的應用研究，以期對今后的城市河道生態治理工程提供一定的工程借鑒和理論指導。

1 生態河道的骨架構成

生態河道系統是以自然為主導的，能夠維持物種多樣性、減少對資源的剝奪、維護生態系統的動態平衡，對提高系統的自我調節、自我修復能力、改善人類生活環境等方面具有重要的意義[3]。對于城市河道生態系統的構造，目前的研究主要關注于生態河床和生態護岸構建技術，以及河道斷面的基本形式，生態河床構建和修復的手段，生態型護岸的種類、具體結構形式及新型生態型材料[4]。在總結國內外生態河道治理經驗的基礎上，結合已有的工程實踐，總結歸納出了適合于目前國內生態河道治理的思路及組成要素，如圖1所示。

圖1 構建生態河道工程措施技術路線圖

1.1 自然型河道斷面

自然型河道斷面就是要將現狀渠道化、硬質化的河道進行改造，根據河道的安全性能、規劃空間、生態要求、景觀要求等進行綜合考慮，盡可能地將河道恢復其蜿蜒的屬性。自然型河道斷面如圖2所示。

圖2 自然型河道斷面圖

對于自然型河道而言，主要包括以下幾個方面：

(1)安全性

生態型河道的邊坡設計在條件允許的情況下，可以適當地多采取緩坡，而且要滿足邊坡的穩定性要求。根據經驗：生態型河道的水下邊坡坡度通常不低于1∶3，而水上邊坡可以根據河道的生態、景觀以及親水的需要進行確定。

(2)多樣性

河道的形態分為縱向和橫向的形態，對于生態型河道來說，其斷面應當是多樣的，而不是一成不變的。應當根據河流的地形條件，河道建筑物的形式，以及是否具有通航，景觀布置等因素進行綜合評價，宜采取不同的斷面形式來重塑河道的自然特征。

(3)統籌規劃

河道的斷面形式應當因地制宜，應當與景觀布置相互協調，充分考慮周邊的整體環境。對于橫向而言：在滿足行洪安全，周邊場地又無明確限制的河段，可以打造淺水區及深水區，增加更多的親水空間，采用復式斷面形式。縱向而言：在滿足行洪能力的前提下，生態型河道應當盡量采用小比降。

(4)生態性

對于設置淺水區的河段，在滿足河道沖刷要求的前提下，在淺水區可以設置一定厚度的種植土，有利于植物的生存，可以形成完整的水生植物群落，為魚類以及其他的水生生物提供棲息地。對于護坡的選擇，也應當具有一定的生態性能，采用多種形式的生態護岸，比如：格賓石籠、自然石、木樁、草坡、再生砌塊、再生護坡磚等。生態型的護坡材料，本身具有大孔隙、通水性能強等特點，對于水體而言，可以形成擋而不隔的水體環境，有利于河道水體與地下水的聯通，利于水體和各種物質及能量的交換。有利于形成良好的水生態環境。再者，可以在河道寬度較大處布置濕地泡以及生態島嶼，為各種鳥類提供棲息地，便于形成完整的生態系統。

1.2 生態型護岸

護坡材料的選取應充分考慮堅固耐久、取材方便、便于施工和維護，既能滿足水流沖刷和自身穩定，同時也能美化環境、增加河岸的美觀性和自然性，滿足城市防洪工程對景觀效果及生態系統構建的要求。

就飲馬河而言，該河道屬于生態景觀河道，沒有行洪的工程任務。因此，在護坡材料的選擇上，本著完全遵循自然的基本原則，選用草坡護坡，完全擺脫了硬質防護的束縛，使得整個河道的岸線更加的自然，水位的變化區域種植各種濕地植物，也能夠起到固坡、增加岸坡層次感的作用，將河道的岸坡坡度控制在1∶5左右，并且在岸坡上種植親水植物，加強岸坡本身的生態效應。河道岸坡不進行防滲處理，加強了水體的流動，保證了水體的連續性，而且有利于河道水體的自我凈化。緩坡的防護形式，有利于在岸邊設置親水平臺、碼頭等利于接近水體、接近大自然的機會。飲馬河草皮護坡實景如圖3所示。

圖3 飲馬河草皮護坡實景圖

對于清潩河而言，該河道屬于行洪排澇河道，在進行生態型河道的設計時，首先應當考慮河道本身的防洪安全的問題，在不影響行洪的前提下，進行河道的生態化改造。因此對于護岸材料的選擇，本著生態化的治理思路，經過多種護坡材料的比選，選用了以建筑垃圾為原材料的再生骨料型護坡材料：再生護坡磚及再生砌塊，這兩種防護材料既能滿足河道抗沖刷和抗凍性能的要求，又利用了大量的建筑垃圾，使資源得到了最大限度的利用。清潩河再生骨料護坡結構如圖4所示，護坡實景如圖5所示。

1.3 生態型蓄水建筑物

為更好地解決水位高差變化，非排澇段雍水建筑物采用溢流堰的形式。溢流堰一方面起到截水建景，形成景觀水面的作用；另一方面也通過落差跌水，使水體充分溶解空氣中的氧氣，從而提高含氧量，使水的活性增強。溢流堰的堰體做法根據跌水高度分為兩種形式：格賓石籠和漿砌條石。每級跌水高差大于0.5m時，采用漿砌條石的做法；小于0.5m時，則采用格賓石籠的做法。生態堰體中間以種植土填充，種植濕生植物；景觀堰則以條石布置形式決定其景觀效果。飲馬河生態溢流堰結構如圖6所示，實景效果如圖7所示。

圖4 清潩河再生骨料護坡結構圖

圖6 飲馬河生態溢流堰結構圖

圖5 清潩河再生骨料護坡實景圖

2 生態措施

2.1 輔助性生態措施

在河道適當的位置構建生態島嶼，增加河道的多樣性。由于生態島坡度較陡，長期浸泡在水中必然會發生坍塌現象，有必要對島坡進行生態防護。經比選，格賓石籠具有較好的生態性，可形成很好的綠化效果，且由于為多孔的結構，可為魚類、兩棲類等提供生長、產卵、藏匿的空間。生態島邊坡采取1.0m厚格賓石籠進行圍封防護，具體要求為石籠防護頂面以上自然邊坡坡度不小于1∶2。當1.0m厚石籠防護高度過低使得其上土坡坡度小于1∶2時，應采用1.0m厚石籠與0.5m厚石籠聯合防護方案，以滿足石籠防護頂面以上土坡坡度不小于1∶2的要求。生態島結構如圖8所示，實景效果如圖9所示。

圖7 飲馬河生態溢流堰實景圖

圖8 生態島結構圖

圖9 生態島實景圖

2.2 生物及景觀措施

(1)生態林帶

位于場地最外側，自行車道與城市道路之間，植物群落上層以密林為主，下層種植耐陰地被，形成河流廊道的邊界，阻隔交通帶來的噪音、廢氣等對場地的不良影響，同時作為河流廊道的背景林，在景觀節點、入口廣場等處形成通透的景觀視廊。生態林帶實景效果如圖10所示。

圖10 生態林帶實景圖

(2)濱水景觀林帶

位于生態林內側，自行車道與人行道之間，以疏林草地為主，上層散植觀賞價值高的喬木，下層地被主要為綴花草坪和野花組合。該區將植被種植與活動場地相結合，形成開闊的景觀視野，同時營造大量的休閑活動空間，創造更多的觀水和親水機會，滿足市民休閑游憩需求。濱水景觀林帶實景效果見圖11。

圖11 濱水景觀帶實景圖

(3)河流濕地植被帶

依據河流形態和水生植物適應水深能力開展植物種植，以蘆葦、水蔥、香蒲等凈水能力突出、少人工養護的鄉土濕生和水生植物為主，構建穩定、可持續的濕地植被群落，豐富物種多樣性，營造鳥類、魚類等多種類型生物的棲息地。每段以一兩種植物為主，局部點綴黃菖蒲、再力花、荷花、睡蓮等觀花植物。河流濕地植被帶實景效果見圖12。

圖12 濕地植被帶實景圖

(4)雨水花園

雨水花園除了能夠有效地進行雨水滲透之外，還具有多方面的功能：能夠有效地去除徑流中的懸浮顆粒、有機污染物以及重金屬離子、病原體等有害物質；通過合理的植物配置，雨水花園能夠為昆蟲與鳥類提供良好的棲息環境；雨水花園中通過其植物的蒸騰作用可以調節環境中空氣的濕度與溫度，改善小氣候環境；雨水花園的建造成本較低，且維護與管理比草坪簡單；與傳統的草坪景觀相比，雨水花園能夠給人以新的景觀感知與視覺感受。雨水花園實景效果見圖13。

圖13 雨水花園實景圖

3 結語

對于生態河道的治理，要因地制宜，綜合考慮河道生態、環境協調、城市發展、人水和諧、人與自然的和諧等相關因素，滿足人們對于生態環境改善，回歸自然的需求，促進整個生態河道系統可持續的良性發展。本次結合具體的生態綜合治理工程，進行了生態河道的應用實踐，取得了良好的生態、經濟、社會效益，同時也為今后類似工程的改造提供了一定理論依據和參考。