北方季節性河流水環境綜合治理方案與思考

姚 璐 王雪紅 劉 懿

(1.南京市長江河道管理處，江蘇 南京 210001；(2.南京市水利規劃設計院股份有限公司，江蘇 南京 210022)

北方季節性河流以雨水作為主要補給來源，隨降雨季節的變化而變化，夏季水量較多，冬季則相對較少，甚至斷流。河流水量十分不穩定，往往不能滿足用水需求，且豐水期洪澇災害頻發，枯水期斷流嚴重，河流生態系統極為脆弱[1]。本文以山西省壽陽縣城為例，通過實地調研發現，該縣城幾條主要河道均存在水資源不足、生態功能喪失、水質不佳、部分水體污染嚴重、人水關系惡化等問題，結合國內外類似河流治理經驗，本文提出了合理有效的方案，并對此類河流治理經驗進行了總結思考。

1 概 況

壽陽縣位于山西省東部，太行山西麓，居瀟河上游?？h界北起高丘山，南至盤垴，西為罕山，東達馬芥川?？h域南北最寬處直線距離約61km，東西最寬處直線距離約63km?？h域周邊與8個縣、市接壤，東為陽泉市、平定縣、昔陽縣，南接和順縣，北靠盂縣、陽曲縣，西與晉中市、太原市毗鄰。

壽陽縣各河道均屬于白馬河流域，白馬河干流自縣城西南流過，縣域內有石門河、曹河、東梁河、麻花溝、王墳河等支流匯入。曹河(朝陽街下游段)主要為暗涵形式，石門河在下曲橋以北有麻花溝匯入，東梁河在黨校街以南有王墳河匯入。壽陽縣主要水系見圖1。

圖1 壽陽縣主要水系

壽陽縣多年平均降水量為518.3mm，春季(3—5月)多年平均降水量為70.0mm，占全年降水量的13.5%；夏季(6—8月)多年平均降水量為308.4mm，占59.5%；秋季(9—11月)多年平均降水量為127.0mm，占24.5%；冬季(12月—次年2月)多年平均降水量為12.9mm，占2.5%。

2 存在問題

流經壽陽縣的石門河、曹河、東梁河等主要河道，在水環境方面均存在以下問題：?水資源不足：全年降雨量小，蒸發量大，降雨時空分布不均，暴雨源短流急，枯水期少水斷流；?生態功能喪失：河坡基本硬質化、暗涵化、裸土溝槽化，河流生態系統被破壞，濱河岸帶被大大壓縮，甚至消失，無法發揮緩沖帶功能；?水質不佳，部分水體污染嚴重：管網、場站建設及分流制排水尚未到位，仍有污水下河現象，生物多樣性差，河道自凈能力弱；?人水關系惡化：環境惡化后荒灘、高墻隔離了人水關系，部分河段淪為垃圾傾倒場，河道被填埋和侵占，水面率下降。

3 治理原則及借鑒案例

3.1 治理原則

壽陽縣河道治理原則為：?整體性原則：水、坡、岸綜合治理；?系統性原則：點源、面源、內源系統治理；?開放性原則：綜合考慮治理范圍、上位規劃、河道與城市功能以及技術探索與創新。

3.2 案例分析

3.2.1 西安渭河

渭河是黃河的一條支流，隨著沿岸城市的發展，河流生態環境日益惡化，“十二五”期間，陜西省展開了渭河全線的整治工程，主要措施包括恢復渭河自然生態系統；建設人工濕地系統；結合歷史文化傳統，適度開發旅游項目；推動兩岸城鄉與渭河共同發展等。經過治理后，沿岸的生產、生活污水得到了控制和凈化，植被種類的豐富，使其觀賞性得到了極大的提高，改造后的渭河恢復了自然河流景觀，成為周邊居民假期休閑娛樂的主要去處[1](見圖2)。

圖2 治理后的渭河

通過西安渭河的生態治理得到的啟示和經驗有：應運用先進的生物修復技術，對水體進行科學、系統的生態凈化；充分利用周邊的人文和自然資源，建設具有地域特色的河流景觀帶；增加動植物的多樣性，將河流治理和景觀設計結合起來，形成生態修復、文化傳承和自然景觀協調統一的河流景觀。

3.2.2 韓國清溪川

清溪川全長10.84km，流經韓國首爾市中心，注入漢江，總流域面積59.83km2。在20世紀50—70年代，隨著韓國經濟和城市化的迅猛發展，清溪川污染日益嚴重，甚至因建設高架一度被掩埋。2003年7月，開始實施清溪川改造工程，工程措施包括拆除高架，拓挖河道；雨污分流，保證水質；旱季時引漢江水灌清溪川，使其長年不斷流；進行多樣化的綠化和景觀設計等。2005年9月工程竣工以來，清溪川成為首爾市中心的一個休憩地點，成為首爾一張靚麗的城市旅游名片[2](見圖3)。

圖3 治理后的清溪川

通過了解清溪川治理的成功經驗得到了一些親水空間建設的啟示：應滿足城市河道的多功能需求，增加綠化覆蓋率；注重生態化整治技術及景觀設計手段的利用；加強開放性，充分開發濱河公共空間。

4 治理方案

本次對壽陽縣石門河、曹河、東梁河水環境綜合治理提出引補水、控源截污、生態修復和環境景觀提升3個方案。

4.1 引補水方案

石門河、曹河、東梁河是典型的北方季節性河流，由于非汛期降雨量少，蒸發量大，經常出現少水斷流現象，喪失了基本的河道功能，導致水環境惡化。因此要從源頭上解決問題，首先要制定合理可行的引補水方案，保證非汛期河道水量，為生態修復和環境提升提供基礎。

4.1.1 補水水源分析

縣域內可用于為城區水系補水的水源主要有蔡莊水庫、石門水庫、鄭家莊水庫、松塔水庫和一、二中水廠，但經初步調查：蔡莊水庫需向平頭工業園補水；石門水庫、鄭家莊水庫因防洪標準不足、淤積、滲漏等問題已不能發揮綜合效益；一、二中水廠需滿足城市澆灑用水和工業用水；松塔水庫是城市飲用水源，故上述水源均不能作為城區水系補充活水的有效水源。在沒有其他引補水水源的情況下，考慮將白馬河作為石門河、曹河、東梁河工程段的補水水源，分別形成小型的活水循環。重點分析：?水量損失：石門河、曹河、東梁河工程段活水循環的蒸發滲漏損失需計入白馬河工程段的損失總量；?水量平衡：綜合考慮白馬河枯水期徑流量能否滿足總生態需水量。共設兩個取水點，其中取水點1位于白馬河、石門河、曹河三河匯流處，取水點2位于白馬河太舊高速下游。

4.1.2 引補水方案

石門河補水方案：自取水點1敷設補水管，沿壽水街、南環路、西環路、盂榆公路至中曲橋。其中下曲橋以下沿規劃中水管敷設路線，補水流量為0.12m3/s，采用DN300襯塑鋼管或PE管。東梁河、曹河補水方案：自補水點2敷設補水管，沿新開路至城北街(規劃)，其中新區街(規劃)以南沿規劃中水管敷設路線，干管補水流量為0.06m3/s，管徑為200mm。自城北街分東西兩路分別補給曹河、東梁河，其中曹河補水流量為0.02m3/s，補水管徑為125mm，東梁河補水流量為0.04m3/s，補水管徑為200mm，補水方案見圖4。

圖4 石門河、東梁河、曹河補水方案示意圖

4.2 控源截污方案

水質改善是河流生態修復的前提，所以控源截污是治理方案的重要組成部分，是河道治理成敗的關鍵。河道匯水范圍內主要污染源分為三類：點源、面源和內源。點源主要為城鎮生活污染、工業企業污染、污水廠尾水；面源主要為城鎮地表徑流、農村生活污染、農業面源污染、礦山徑流污染；內源主要為底泥釋放污染。

結合排水規劃，擬定治理方案和目標為：控制河道上下游的水污染，全面截流河道沿岸點源旱季污水，實現旱季污水100%截流，減輕雨季地表徑流污染。將老城區現狀的雨污合流體制改造為截流式合流制，使污水進入截流污水箱涵，輸送至污水處理廠集中處理，同時為將來實施雨污分流制創造條件。治理后的河道上下游近期基本消除黑臭水體，遠期水體主要指標達到《地表水環境質量標準》(GB 3838—2002)Ⅴ類標準。

4.3 生態修復與景觀提升方案

生態修復就是應用生態友好型理念開展河道的綜合治理，采取以自然修復為主結合人工治理的方式，恢復河道自然屬性，改變因城市化和傳統水利工程所造成的河道的非自然面貌，為河道及濱河生物重新構建棲息場所，使生態系統恢復到接近自然的狀態[3]。本次方案擬通過人工修復措施促進河道水生態系統恢復，構建健康、完整、穩定的河道水生態系統，凈化水系水質，創建多樣化棲息地，充分開發濱河公共空間，打造生態亮點。

4.3.1 凈化濕地水體，構建水生態系統

生態濕地以水生植物作為植物配置的重點元素，注重濕地植物群落生態功能的完整性和景觀效果的完美體現。采用挺水、浮水和沉水植物合理搭配，摸擬自然濕地中各種植物的組成及分布狀態，挺水植物可選擇香蒲、美人蕉、蘆竹、再力花、梭魚草、水蔥、荷花等；浮水植物可選擇浮萍、鳳眼藍、大薸、槐葉萍、鳳眼蓮等；沉水植物可選擇苦草、金魚藻、狐尾藻、黑藻、伊樂藻等。運用自然的多層次植物，打造生態花潭景觀。選擇枝干形態優美、有特色的植物，給冬季景觀增添與眾不同的韻味。

因地制宜地選擇當地生物需要且偏好的植物，打造復合生境。綜合運用挺水、沉水植物，按比例投放魚、蝦、螺、貝等水生動物進行食物鏈調節，從而真正建立起一個生意盎然的全生態景觀水體。每種水生動物的投放比例和數量根據該區域水體生態修復需要進行合理調控。水生動物包括魚類(構建食物網)、底棲動物、蝦類及濾食性浮游動物，使其參與水生態系統的物質循環和能量流動過程，能夠顯著增強水體的自我凈化能力，同時也是構成完整水生態系統必不可少的部分，見圖5。

圖5 水生態系統示意圖

4.3.2 優化岸線形態，建立濱水公共空間

利用河灘地將河道部分修復成蜿蜒型面貌，構建深槽淺灘，形成多種水利條件，為河流生態的生物多樣性提供條件，創造適宜的生物棲息環境，增強河道水體的自凈能力。在保證河道行洪通道的基礎上，對兩岸地形進行合理設計，臨水設置人行濱河步道，堤頂空間設計慢行通道，形成慢行休閑系統，加強左右兩岸聯系。在沿河開闊地帶，根據城市總規中的綠地規劃和水系規劃要求，設置生態公園節點，拓挖水面，滯洪蓄水，建設濱河城市廣場和多樣水岸體驗空間，見圖6。在貫通慢行休閑系統的基礎上，增加多條休憩游覽小徑及微地形，增加空間層次，沿線設置休閑小廣場、親水平臺、觀景挑臺等休憩休閑景點空間，并搭配多重植物主題，營造季相變化豐富、層次錯落有致的城市濱水公共景觀空間。

圖6 多樣水岸體驗空間示意圖

4.3.3 建立生態界面，打造綠色亮點

根據當地氣候春秋短、冬季長的特色，打造一條以常綠植物為基底的生態廊道，并大量融入開花、色葉植物，以形成成片壯觀的季相景觀，同時注重植物的冬態塑造，選擇枝干形態優美、有特色的植物，給冬季景觀增添與眾不同的韻味。對已有綠化合理利用，適度設計，樹種上選擇鄉土樹種或成熟的引進樹種，確保植株良好生長。選用粗放、適宜性強、輕管養的植物，重點體現自然之美。植物布置見圖7。

圖7 河道兩岸植物布置示意圖

5 結 語

通過該方案的綜合治理，將極大地改善石門河、曹河、東梁河整體水環境，增加河道水量，嚴格控制入河污染物，提升沿河環境和景觀，擺脫原來黑、臭、臟的形象，為城市居民提供健康的生活和居住環境。同時，通過本次方案探究，對國內外類似的河道治理經驗進行總結、分析，提出了幾點思考和建議：

a.由于以往的規劃缺少水生態系統和環境保護的理念，治理過程中，往往著重強調河流的防洪、灌溉等功能，大量采取護岸硬化、裁彎取直等措施，忽略了河流生態功能的恢復，導致生態系統退化嚴重，植被稀少，河床大量裸露，河流生態環境急需改善，因此今后應加大對該類河流生態修復功能的研究，制定科學的河流建設標準，運用先進的規劃理論和技術方法指導河流的綜合治理。

b.北方季節性河流冬季少水甚至斷流，因此河道補水是治理的首要和關鍵環節，要根據城市規劃和實際情況選擇經濟、可行的補水水源和方案，在保證補水水量的同時也要重視水質。

c.在進行生態修復的過程中，要充分發揮河流自身的調節能力，避免過度開發和利用。同時要因地制宜地結合河流所在地的歷史文化、水文氣候、城市規劃等，制定合理的對策。

我國河流類型較多，情況復雜，目前國內針對北方季節性河流生態修復方面的研究還處于探索階段，本文通過實例深入研究北方季節性河流水環境綜合治理的可行性，提出針對此類河流的治理方案，對于工程實踐具有一定的參考意義。同時，將河流生態修復與景觀提升相結合，對于塑造城市形象、帶動區域經濟發展等方面具有現實意義。