黃河流域西北多泥沙城市河道生態(tài)治理形式研究及應(yīng)用

陳 莉，彭 振

（1.陜西渭河生態(tài)集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710001；2.中國(guó)建筑西北設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710018）

1 引言

西北地區(qū)城市河道的生態(tài)治理，是黃河流域生態(tài)治理的重要節(jié)點(diǎn)，它不同于傳統(tǒng)的河道治理工程，是在滿足防洪、排澇、引水等河道基本功能的基礎(chǔ)上，通過(guò)人工修復(fù)措施，促進(jìn)河道水生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)，集防洪排澇、泄洪排沙、水源水量、水生態(tài)、水環(huán)境、水文化、河流景觀、休閑娛樂(lè)等自然功能和城市服務(wù)功能于一體，具有綜合性。針對(duì)十幾條西北城市河流上的幾十個(gè)生態(tài)治理項(xiàng)目，梳理出黃河流域西北城市河道的基本共性，結(jié)合在該領(lǐng)域的多年設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，研究提出黃河流域西北多泥沙河流城市段（以下稱西北城市河道）的生態(tài)治理形式和類型，以及選擇治理形式的關(guān)鍵性因素。

2 西北城市河道的基本特性

西北地區(qū)的河流水文特性一般為季節(jié)性的多泥沙河流，洪水暴漲暴落，汛期洪水大，泥沙含量高，非汛期河道干涸少水甚至斷流，且泥沙主要集中在主汛期。

西北城市段河道的基本特征主要體現(xiàn)在：缺水；多泥沙；河道比降陡；河床強(qiáng)透水性；水環(huán)境惡劣，水生態(tài)缺失，生態(tài)本底差；城市建設(shè)侵占河道現(xiàn)象嚴(yán)重，生態(tài)空間嚴(yán)重萎縮。

3 城市河道生態(tài)治理的基本要求

西北地區(qū)城市河道的特點(diǎn)各不相同，各城市對(duì)濱水空間的需求也不同，其治理的基本要求為生態(tài)治理的安全性、適宜性、生態(tài)性、文化景觀性。

城市河道生態(tài)治理，安全性是基礎(chǔ)。應(yīng)以保證河道泄洪排沙通暢和河道防洪安全為前提；同時(shí)對(duì)西北地區(qū)這種多泥沙、洪水暴漲暴落的河道，還應(yīng)保證生態(tài)治理修復(fù)區(qū)自身運(yùn)行的安全性，盡可能減少洪水泥沙的淹沒(méi)損害頻次；實(shí)行流域水量統(tǒng)一調(diào)度，以城市生態(tài)用水總量為控制，通過(guò)科學(xué)調(diào)度和工程措施保障河道生態(tài)水量，確保河道水量安全、水質(zhì)安全。

城市河道生態(tài)治理的核心是生態(tài)性，是以“修復(fù)水生態(tài)、營(yíng)造濱水空間”為基本定位，以“生境重建、生態(tài)涵養(yǎng)、生態(tài)修復(fù)”為治理目標(biāo)，構(gòu)建健康、完整、穩(wěn)定的河道水生態(tài)系統(tǒng)，恢復(fù)其城市生態(tài)廊道功能。

4 城市河道生態(tài)治理形式研究

西北城市河道的生態(tài)修復(fù)與治理，需著重研究水資源、洪水泥沙與水生態(tài)治理的矛盾、強(qiáng)滲漏、水質(zhì)維護(hù)、水生態(tài)修復(fù)、濱水空間管控等系列問(wèn)題。基于河道特性，西北城市河道的生態(tài)治理，遠(yuǎn)比其他地區(qū)的河道治理更復(fù)雜，更具綜合性。

合理解決好洪水泥沙與生態(tài)治理的矛盾及充分節(jié)約水資源這兩大技術(shù)問(wèn)題，是西北多泥沙城市河道生態(tài)治理的關(guān)鍵，而不同的解決問(wèn)題方式會(huì)形成不同的生態(tài)治理形式。對(duì)十幾條西北城市河流上的幾十個(gè)生態(tài)治理工程進(jìn)行研究，以期提出西北多泥沙城市河道的生態(tài)治理形式和類型。

4.1 生態(tài)治理形式和類型

4.1.1 治理形式

從總體治理布局而言，基本有5 種治理形式：①全河道蓄水（兼汛期泄洪）；②清洪分治（一側(cè)生態(tài)+一側(cè)泄洪）；③灘區(qū)治理（主槽維持泄洪）；④灘區(qū)治理+主槽蓄水；⑤歸順主槽+灘區(qū)生態(tài)修復(fù)。

4.1.2 生態(tài)措施類型

從生態(tài)措施和生態(tài)景觀類型而言，基本有4 種生態(tài)類型：①生態(tài)蓄水；②主槽蓄水+灘區(qū)綠化；③灘區(qū)綠化（濱河生態(tài)公園）；④生態(tài)濕地。

生態(tài)治理形式典型案例見(jiàn)表1，4 種治理形式見(jiàn)圖1～圖4。

表1 黃河流域西北地區(qū)城市河道生態(tài)治理形式典型案例統(tǒng)計(jì)表

圖1 全河道蓄水（兼汛期泄洪）形式［4]

圖2 清洪分治（一側(cè)生態(tài)+ 一側(cè)泄洪）形式［3]

圖3 灘區(qū)治理（主槽維持泄洪）形式［5]

圖4 灘區(qū)治理+ 主槽蓄水形式［2]

4.2 治理形式和類型選擇的關(guān)鍵因素

西北城市河道治理選擇生態(tài)治理形式和生態(tài)類型需結(jié)合主要影響因素進(jìn)行綜合研判，技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證中需重點(diǎn)考量研究以下關(guān)鍵因素。

4.2.1 多泥沙特性

黃河流域在西北地區(qū)的河流，多泥沙是基本特征，是制約河道生態(tài)治理的關(guān)鍵因素。合理解決好洪水泥沙與生態(tài)治理的矛盾，一般可采用工程措施、非工程措施兩種方法。

（1）工程方法，即“清洪分治”工程治理模式。通過(guò)工程措施將現(xiàn)狀河道一分為二，劃分為“生態(tài)治理區(qū)”和“行洪區(qū)”兩部分，形成復(fù)式河槽，構(gòu)成“一側(cè)生態(tài)+一側(cè)泄洪”的清洪分治形式；“泄洪槽”分泄中小頻率的洪水泥沙，使生態(tài)治理區(qū)不受中小洪水泥沙的危害；當(dāng)遭遇大洪水時(shí)，泄洪槽和生態(tài)治理區(qū)共同泄洪，全河道敞泄洪水。分隔河道的工程措施一般有中隔墻、砼矩形槽、生態(tài)子堤或護(hù)灘等工程型式。典型工程案例有陜西咸陽(yáng)市渭河治理（咸陽(yáng)湖）［1]、榆林市榆溪河治理、甘肅天水藉河治理和渭河治理［3]、青海西寧市南川河治理等。

（2）針對(duì)洪水泥沙的非工程方法：①只對(duì)河道的漫灘進(jìn)行灘區(qū)治理，保持河道主槽作為泄洪排沙通道的天然狀態(tài)；②利用汛期洪水大、泥沙含量高、全年泥沙主要集中在主汛期的特點(diǎn)，研究制定科學(xué)合理的調(diào)度運(yùn)行方式讓工程調(diào)度適應(yīng)河道的水沙特性，如主汛期河道（7月～9月）不蓄水，塌壩運(yùn)行，恢復(fù)河道自然泄洪狀態(tài)；非主汛期或非汛期，視來(lái)水來(lái)沙情況，擇機(jī)立壩蓄水運(yùn)行，恢復(fù)生態(tài)蓄水狀態(tài)。

歸納起來(lái)，采用非工程方法來(lái)適應(yīng)河道水沙特性的生態(tài)治理形式有灘區(qū)治理（灘區(qū)綠化、主槽泄洪不變）、灘槽分治（灘區(qū)綠化、主槽筑壩蓄水）、全河道蓄水等治理形式。典型案例有：西安市灞河、咸陽(yáng)市渭河二期治理［1]、楊凌及寶雞市渭河治理［2]、甘肅蘭州市黃河治理等。

4.2.2 水資源條件

西北城市河段生態(tài)環(huán)境差，與水資源緊缺密切相關(guān)，充足的生態(tài)水量是河道生態(tài)治理的基本保障。通過(guò)水資源配置合理解決生態(tài)需水量問(wèn)題，充分節(jié)約水資源和充分考量水資源的承載能力，是西北城市河道生態(tài)治理形式選擇的前提條件。水量對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響具有時(shí)間連續(xù)性和空間連續(xù)性，需認(rèn)真研究水資源條件和生態(tài)水量。

4.2.3 河道形態(tài)特征

一般城市段河道的斷面形態(tài)有寬淺型、U 型、高灘深槽型等，河道形態(tài)特征對(duì)治理形式的選擇具有重要作用，往往成為制約治理形式選擇的關(guān)鍵因素，因此，需慎重研究河道的斷面形態(tài)特征。如：灘槽分明的高灘深槽河道形態(tài)，不宜采用全河道蓄水或清洪分治形式，這種形態(tài)的河道應(yīng)充分利用其高灘深槽的形態(tài)特點(diǎn)，采用灘區(qū)治理（主槽泄洪不變）、灘槽分治（灘區(qū)治理+主槽蓄水）等治理形式，減少對(duì)高漫灘的開(kāi)挖和擾動(dòng)。

河道的寬度特性往往也是制約治理形式選擇的重要因素。河道寬闊，生態(tài)治理形式的適應(yīng)性強(qiáng)，全河道治理或清洪分治形式都是可選形式；若河道狹窄，要采用河道一分為二的清洪分治形式，將導(dǎo)致河道生態(tài)修復(fù)的景觀性差。生態(tài)治理最直接的效果是生態(tài)性和景觀性，因此，河道寬度也是需要重點(diǎn)研究的因素之一。

4.2.4 工程性價(jià)比

城市河道生態(tài)治理處于城市空間，影響因素眾多，既有剛性因素，如工程的安全性、功能性因素；又有柔性因素，如生態(tài)性、親水性、自然性和景觀性。既要符合治河的基本規(guī)律和生態(tài)治理的基本要求，又要與城市環(huán)境和城市對(duì)濱水空間的需求相協(xié)調(diào)，還要有文化傳承、休閑娛樂(lè)等城市服務(wù)功能。因此，在這類項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較中，不同于傳統(tǒng)的水利工程，工程的性價(jià)比指標(biāo)不能作為選擇治理形式的唯一依據(jù)。而是需要考慮洪水泥沙特性、需水量、河道形態(tài)和寬度、生態(tài)區(qū)運(yùn)行周期、工程造價(jià)以及城市環(huán)境和社會(huì)的需求度，綜合研判。

5 結(jié)語(yǔ)

西北多泥沙城市河道雖千差萬(wàn)別，但具有基本的共性特征，因此，其生態(tài)治理形式有規(guī)律可循。在黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展背景下，研究并推廣其生態(tài)治理形式和類型，并逐步規(guī)范西北地區(qū)多泥沙城市河道生態(tài)修復(fù)，具有借鑒性。