城鎮(zhèn)河道存在的主要問題與生態(tài)修復(fù)整治方案研究

楊雨儒

(遼寧省北票市水資源管理辦公室，遼寧 朝陽 122100)

1 工程概況

東莞地區(qū)某河道整治工程防洪標(biāo)準(zhǔn)為20a一遇，治理長度15.5km，水閘工程承擔(dān)著排澇、澆灌、防洪等任務(wù)，建設(shè)等級為4級。調(diào)查顯示，該河段為運(yùn)河下游劇烈演變的河段之一，歷史上洪澇災(zāi)害和崩岸事件頻繁出現(xiàn)，對下游國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和兩岸居民的生產(chǎn)生活產(chǎn)生極為不利的影響。

項(xiàng)目區(qū)地貌形態(tài)復(fù)雜，地勢起伏大，以沖積平原、丘陵臺地為主，總體呈西北低、東南高的結(jié)構(gòu)特征。該區(qū)域?yàn)閬啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，季風(fēng)明顯，雨量充沛，溫差振幅小，長夏無冬，年均氣溫23.1℃，年降水量1819.9mm，前汛期4-6月份鋒面低槽降水多，后汛期7-9月份臺風(fēng)降水活躍。在特殊的歷史條件下形成的河道防洪工程，其堤線較長、情況復(fù)雜、全線監(jiān)測難度大，施工區(qū)自然植被少，多為人工植被。為保障兩岸與灘區(qū)的防洪安全，改善當(dāng)?shù)厮鷳B(tài)環(huán)境及各行業(yè)用水現(xiàn)狀，有必要對該河段實(shí)施生態(tài)修復(fù)整治工程。

2 城鎮(zhèn)河道存在的問題分析

1)城鎮(zhèn)化建設(shè)的加快以及經(jīng)濟(jì)社會的迅速發(fā)展，使得河堤淤泥增多和河流行洪能力下降等問題日趨突出，河道不斷被擠占進(jìn)一步減少了城市河水空間；另外，人口規(guī)模的增大和城鄉(xiāng)一體化的快速發(fā)展，導(dǎo)致河流入水量和地表徑流量明顯增多，對提升河道防洪能力和防洪標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生不利作用[1]。

2)城鎮(zhèn)河道的凈化能力差、水體污染超標(biāo)嚴(yán)重，這些河流聚集了大部分的地表徑流。生活垃圾伴隨著人類生活質(zhì)量的提升急劇增加，從而導(dǎo)致未經(jīng)處理的各類垃圾排入河流的現(xiàn)象普遍存在，降低了水體的凈化能力和河水的流動(dòng)性[2]。

3)河道的過度開發(fā)和人工渠化治理等工程，阻斷了土壤物質(zhì)與水系統(tǒng)之間的聯(lián)系及交流，濕地面積減少、水體含氧量下降、水質(zhì)惡化嚴(yán)重、水底淤泥增多和水生物種下降的問題突出，兩棲動(dòng)物及水生物種的生存空間被壓縮，分割、孤立生物棲息地的問題普遍存在，所以亟待修復(fù)濱河、濕地等系統(tǒng)的各項(xiàng)功能[3]。

3 河道生態(tài)修復(fù)方案設(shè)計(jì)

遵循生態(tài)平衡理論實(shí)施水利工程建設(shè)，依據(jù)河道防洪現(xiàn)狀設(shè)計(jì)合理的治理方案，其中恢復(fù)河道生態(tài)環(huán)境為河道治理工作的重點(diǎn)[4]。為改善與修復(fù)河流生態(tài)環(huán)境，建設(shè)實(shí)施避免河道侵占、減少人工設(shè)施及控制污染物排放等一系列控制措施，切實(shí)提升水體自凈能力和水系統(tǒng)功能。工程治理方案的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮社會、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)與生態(tài)修復(fù)之間的作用關(guān)系，詳見圖1。

3.1 河道線形設(shè)計(jì)

在河道原有走向及自然形態(tài)的基礎(chǔ)上合理布置與延伸河流，盡可能的保持河道的天然屬性，同時(shí)考慮市政施工建設(shè)和城鎮(zhèn)發(fā)展規(guī)劃適當(dāng)調(diào)整河流的線形。若河道經(jīng)過馬路應(yīng)考慮橋梁及道路建設(shè)要求適當(dāng)調(diào)整，將正交叉的形式改變?yōu)樾苯徊妫恿鬓D(zhuǎn)彎稱圓潤曲線型且半徑不宜過小。根據(jù)河道治理規(guī)劃要求協(xié)調(diào)河流兩岸、上下游防洪堤之間的關(guān)系，而固定的土地利用模式為城鄉(xiāng)規(guī)劃的常用方法[5]。所以，不同的用地類型會在一定程度上制約過河形式，應(yīng)結(jié)合河道現(xiàn)狀盡可能的選擇靠近道路的模式。改善濱河景觀和構(gòu)造道路景觀為規(guī)劃親水平臺空間的主要目的，由此形成道路自然保護(hù)區(qū)和宜居區(qū)，最大限度的降低噪音和灰塵作用。

圖1 城鎮(zhèn)河道生態(tài)修復(fù)治理體系

3.2 河道斷面與護(hù)岸設(shè)計(jì)

1)河道生態(tài)治理斷面設(shè)計(jì)。工程實(shí)踐中，復(fù)式斷面和梯形斷面為最常見的兩種形式，其中復(fù)式斷面存在生態(tài)型強(qiáng)、水岸灘地面積大等特征，可為兩棲生物和水生物提供宜居生存環(huán)境；梯形斷面的實(shí)用性好、占地面積少，在城鎮(zhèn)河道治理中其生態(tài)效益顯著，為進(jìn)一步增加植被覆蓋面積和岸坡綠化率應(yīng)盡量減少兩岸坡度。將河道生態(tài)環(huán)境與灘地治理相結(jié)合，為人們提供休閑、娛樂的景觀環(huán)境。

2)將自然環(huán)境與人工生態(tài)護(hù)岸相結(jié)合實(shí)現(xiàn)河道生態(tài)治理、護(hù)岸設(shè)計(jì)及生態(tài)修復(fù)功能。為有效控制水土流失和解決河道塌陷問題常采用人工生態(tài)護(hù)岸措施，而天然護(hù)岸改善生態(tài)環(huán)境、固結(jié)土壤和保護(hù)河岸的根本途徑是充分發(fā)揮根系植物作用。河道治理初期，為有效降解和吸納污染物常采用自然生態(tài)護(hù)岸的方式，若河流泄洪、排澇量大且水流速度較快，通過對兩岸間狹窄區(qū)域的及時(shí)調(diào)整達(dá)到河道管理效果；河流整治后期，綜合考慮嵌入式生態(tài)模塊、生態(tài)網(wǎng)絡(luò)和人工生態(tài)護(hù)岸等方案，全面提升河流的整治效果。

3.3 生態(tài)設(shè)計(jì)

1)空間設(shè)計(jì)。河流中浮水、挺水和水植物的投放應(yīng)考慮水面植物生長深度，結(jié)合河道泄洪、運(yùn)輸?shù)榷喾矫嬉笠来芜f增投放，一般以邊坡水域?yàn)橹鳌８鶕?jù)水面和坡面具體情況種植蘆葦、水燭等植物，由此實(shí)現(xiàn)降解污染物、固定堤壩和保存土壤等目標(biāo)，按照遞增的次序從邊坡到坡頂放置。為了達(dá)到保持水土和防護(hù)岸坡的要求，可充分利用根系作用較強(qiáng)的綠色草坪投放至水面山，將花園式、混合型、自然式生物群落與河坡平臺布置相結(jié)合，鋪設(shè)成帶狀或片狀形式[6]。

2)物種的選擇。河道生態(tài)治理過程中植物物種的選擇應(yīng)考慮以下要求：選擇的物種應(yīng)符合因地制宜、便于繁殖和培育的原則；河岸植被的觀賞價(jià)值良好；河流環(huán)境的自凈化能力良好；河道承載污染的能力較強(qiáng)。

3.4 景觀設(shè)計(jì)

根據(jù)城鄉(xiāng)規(guī)劃景觀協(xié)調(diào)性、河道防洪治理現(xiàn)狀，將河流布局與景觀設(shè)計(jì)相結(jié)合充分發(fā)揮河流的自然環(huán)境功能，例如修建親水平臺、河心廣場、河中橋和河心亭等，更好的體現(xiàn)河道的休閑、娛樂、親水、自然的風(fēng)情與景觀特征。另外，將當(dāng)?shù)貧v史文化與河道景觀設(shè)計(jì)相結(jié)合，修建符合當(dāng)?shù)匚幕瘹v史的廣場、閣樓、水橋、走廊和雕塑等[7]。

3.5 生態(tài)環(huán)境修復(fù)

一般情況下，采用生物、物理和化學(xué)等措施完成河道生態(tài)環(huán)境的修復(fù)治理，全方位的快速恢復(fù)水系統(tǒng)的生態(tài)功能，比較常用的方法有：引水稀釋、梳底挖泥、機(jī)械清藻等物理恢復(fù)方法；加入石灰去除氮、加入鐵鹽沉淀磷、投放化學(xué)藥品滅殺藻類等化學(xué)方法；實(shí)施種植水草、投放水生物、建設(shè)人工濕地和增加人工氧氣等生態(tài)生物學(xué)方式。

而化學(xué)方法易造成二次污染且價(jià)格較高，所以水生態(tài)環(huán)境修復(fù)中生物生態(tài)修復(fù)措施逐漸發(fā)揮越來越顯著的作用。在城鎮(zhèn)河道治理中生態(tài)修復(fù)技術(shù)逐漸得到推廣，治理措施主要有：

1)增加人工氧氣量。水質(zhì)環(huán)境的惡化為減少水體含氧量的根本原因，其中大氣復(fù)氧和水生植物為水體氧氣的主要來源，河水嚴(yán)重污染的情況下所引起的耗氧量也比較多，所以大氣復(fù)氧往往難以滿足生物生長要求，通過實(shí)施水輪、噴泉、瀑布等措施可以快速的修復(fù)水體環(huán)境，切實(shí)提升水體的自凈能力和水質(zhì)狀況。目前，提升河流物質(zhì)與流量交換能力的措施有建造河流兩岸的提水措施，該方法具有增加水質(zhì)含氧量和增加河道風(fēng)景的雙重屬性。

2)營造人工濕地。沙土、礫石、砂石等為過濾人工濕地水體的主要材料，為有效降解污染物還可利用有機(jī)體和微生物的吸附功能，通過修建砂卵石、濕地、灘地等創(chuàng)造良好的水、陸物種棲息環(huán)境和人類生活?yuàn)蕵沸蓍e區(qū)。確保城鎮(zhèn)河道防洪安全為河道生態(tài)治理的基本前提，在此基礎(chǔ)上修建人工濕地和過度平臺，采取人工推土挖填等措施發(fā)揮自然濕地環(huán)境的生態(tài)功能。為更好的發(fā)揮濕地的調(diào)蓄洪水能力還可模仿自然系統(tǒng)營造生態(tài)濕地，最終實(shí)現(xiàn)保護(hù)水生態(tài)環(huán)境和凈化水質(zhì)的目的。

3)創(chuàng)建生態(tài)景觀浮島。在恢復(fù)河流水質(zhì)方面生態(tài)景觀浮島技術(shù)屬于一項(xiàng)有效而經(jīng)濟(jì)的方法，受水環(huán)境變化及城鎮(zhèn)水域空間等條件限制，生態(tài)景觀浮島因具備創(chuàng)造水生物空間和改善河流景觀等多重功能，現(xiàn)已逐漸成為生態(tài)環(huán)境循環(huán)和城鎮(zhèn)河流凈化的主流。其中，美人蕉、香蒲、鳳眼蓮等為生態(tài)景觀浮島建設(shè)的常用植物。

4)水生物調(diào)控。河流生態(tài)系統(tǒng)的“消費(fèi)者”以貝、螺、蝦、魚等水生物為主，這些生物對促進(jìn)水環(huán)境良性循環(huán)發(fā)揮著巨大作用。一些貝類和魚類可以降解河流中的有機(jī)碎屑和浮游生物，能夠很好的過濾水體中污染物、微量元素和重金屬等，其改善水體環(huán)境的功能較為顯著[8]。

5)河流水量的補(bǔ)充。為增大河流流速和來水量可以從其它河流補(bǔ)充、調(diào)水，增大河流水量有利于稀釋河水污染物，提升水體的自凈容量及減少水中污染物濃度；增加河水流速，有利于提升水質(zhì)交換速率和頻率，對于增加水體中的含氧量和水質(zhì)的復(fù)氧能力具有明顯作用，有利于輸送和快速擴(kuò)散污染物，另外對加快吸收和降解污染物、促進(jìn)水生植物種類和微生物數(shù)量具有明顯作用。

3.6 其它工程措施

為了形成更加健康、完善的水生態(tài)系統(tǒng)還可加入適量的生物藥劑，統(tǒng)計(jì)整理了河道生態(tài)治理中不同技術(shù)措施消減污染物的程度如表1。

河流灌溉、防洪、供水、航運(yùn)等為河道生態(tài)修復(fù)工程的基本要求，在此基礎(chǔ)上考慮生態(tài)系統(tǒng)的健康和可持續(xù)發(fā)展等內(nèi)容，為保證整治工程的安全性、耐久性和穩(wěn)定性，必須以工程力學(xué)、水文學(xué)作為生態(tài)修復(fù)整治的基本依據(jù)，以經(jīng)濟(jì)、可靠、安全為前提條件，通過一系列的整治措施逐步形成自我凈化與修復(fù)、多樣化物種和諧共生、自然水體鮮活流動(dòng)、陸域草木豐茂、水質(zhì)改善的河道系統(tǒng)。

表1 河道生態(tài)治理技術(shù)消減污染物容量表

4 結(jié) 論

隨著人類生活水平的提升以及經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，對于城鎮(zhèn)河道整治工程人們提出了越來越多的要求，其中以恢復(fù)河道防洪功能、疏浚河道為最基本的要求。為更好的滿足河道景觀、濱河生態(tài)和水自然環(huán)境修復(fù)要求，將河流水環(huán)境修復(fù)和河道防洪功能相結(jié)合的綜合治理技術(shù)得到越來越多的應(yīng)用，該技術(shù)方案以創(chuàng)建和諧的自然景觀區(qū)、改善水體環(huán)境、修復(fù)水生態(tài)及增強(qiáng)自然景觀效果等功能為總體目標(biāo)，對于促進(jìn)水系統(tǒng)良性循環(huán)和美化河道自然景觀等發(fā)揮著顯著成效。