基于生態近自然理論的城市河流修復技術

李 新，蔣 輝，孫 源，馬 勇，李子豪，練琪琪

（1.江蘇建筑職業技術學院，江蘇 徐州 221116；2.徐州市水利工程建設有限公司，江蘇 徐州 221006；3.蘇州榮帆建設工程有限公司，江蘇 昆山 521300）

河流生態景觀主要是指生態景觀的演變和發展［1］，河流是城市景觀的重要組成部分，具有巨大的景觀價值和生態功能［2-4］。近年來，我國經濟飛速發展，一方面造就了社會的繁榮，另一方面，對環境造成了巨大壓力，城市河流污染日趨嚴重，對居民的生活質量產生了較大影響［5］；人類活動侵占了河流的生態空間，致使部分河流喪失了基本生態功能［6］。在以往的治理中，河流人工化問題十分突出，主要表現為渠道化、園林化、商業化，使原本自然、生態的河流愈發單調和千篇一律，回歸自然和生態也成為現代治理方向的理性選擇。因此，有必要通過改善和修復河流，使水資源可持續發展，這也是河流生態景觀營造的重要目標［7］。另外，將現有條件下的景觀環境進行模擬，使其趨近于自然狀態，不僅可使生態系統趨于平衡，還具有自我調節的能力［8］。

1 生態水利理論

1.1 自然化原理

自然河流保留了原始河流大量的天然因素，成為特定條件下生物群落的棲息地，從而構造出較為健康的水生態系統。水生態修復的主要目標是恢復自然河流的生態要素。河湖自然化的措施是多方面的，在改善水文條件方面，恢復自然水文情勢的部分特征；在地貌修復方面，遵循生境多樣性原理，恢復河流形態的蜿蜒性、空間異質性和連通性；在物理化學特征方面，通過防污治污等措施，滿足生物群落的生存、繁殖要求；在生物方面，通過恢復河流自然棲息地的部分特征，促進生物多樣性的恢復。

1.2 水環境修復技術

1.2.1 自然生境構建

水環境修復要尊重規劃，因地制宜，將水利、水生態等多專業進行融合，營造出符合控制條件的近自然生境，盡量不要對現狀河道裁彎取直，對于河道原本要填埋的河道進行保留，形成天然凹岸，創造自然的緩流區域。

1.2.2 護岸材料選取

河流是重要的引排水通道，如果流速較大，采用傳統的硬質駁岸會徹底截斷水生動植物和護岸物質交換的通道，盡量選用空隙率較大的柔性護坡，如水土保護毯等，利用根系和護坡材料共同作用，保證河岸的抗水流沖擊能力；可根據景觀設計塑造微地形，材料隱藏于土面以下，兼顧安全性、生態性、自然性。

1.2.3 近自然風貌運用

在水環境修復中，除了要體現當地自然風光外，還要發掘周邊的歷史文化背景，重現歷史文化風貌。同時，考慮到與項目周邊歷史文化古跡的協調性，在河道治理過程中，可選用帶有地域特色、鮮明歷史痕跡的仿古青磚、塊石等作為護岸。

1.2.4 近自然植物搭配

近自然植物配置主要包括兩個目標：①建立由陸生植物、挺水植物及沉水植物構成具有完整生境功能的植物群落體系；②構建層次鮮明、四季景色各異的全周期自然風貌展示的植物群落體系。

2 典型工程應用

2.1 工程背景

某城市河流長約3.3km，河底寬度15～25m。主要污染物由城鎮生活污水、工業廢水、農村生活污水及面源污染組成，其中城鎮生活污水為主要污染源。

2.1.1 水質現狀

對河流典型斷面進行水質監測后，發現主要污染物指標超標較多，采樣點分布如圖1，現狀水質情況如表1。

圖1 采樣點分布

表1 現狀水質 單位：mg/L

2.1.2 河道生態現狀

2.1.2.1 河道生境單一

為保證行洪、防洪要求，將河道截彎取直、兩岸硬化，河漫灘、水陸交錯帶等生境受到破壞至消失，只剩下單一的底泥-河水生境。

2.1.2.2 沉水植物系統缺失

由于生活污水、養殖廢水、工業廢水等污染源的不斷排入，河道沉水植物凈化系統受到破壞，水體開始富營養化甚至黑臭。

2.1.2.3 挺水植物緩沖帶缺失

挺水植物對污染物的耐受性較高，但大部分駁岸過于陡峭，無法為挺水植物生長提供合適的水深。

2.1.2.4 水生動物多樣性缺失

由于生境受到破壞以及污染源超標，河內水生動物種群變成單一耐污種群，失去了推動河流生態系統循環和能量流通的功能。

2.1.2.5 厭氧型微生物成為優勢種群

由于污染物負荷過大，河道中溶解氧被消耗殆盡，厭氧型微生物成為優勢種群，有機物通過厭氧途徑分解，從而造成河道水體黑臭。

2.1.3 水質提升技術

水質提升措施主要包括底泥預處理、沉水植物、挺水植物、微生物應急調控，各段水系情況如表2。

表2 各段水系情況

2.1.3.1 底泥預處理

種植沉水植物前，需對底泥進行處理，投放弱氧化劑和改性沸石顆粒對底泥強化處理，提高泥水分界面的氧化還原電位，抑制池底厭氧菌的繁殖，進一步微生物強化處理，投加微液體菌劑，削減底泥污染物，微生物菌液主要是光合細菌、硝化細菌、EM菌和芽孢桿菌的復合菌。

2.1.3.2 沉水植物

沉水植物是河道生態生態系統的重要組成，在自凈能力強的自然河道中，沉水植物有很高的生物量。沉水植物以苦草為主，種植面積為10483m2。植物種植密度：20叢/m2，5株/叢，高度20～60cm。

2.1.3.3 挺水植物

挺水植物在河道生態系統中也有很重要，不僅能初步凈化面源污染，還能為水生動物提供棲息場所，同時還具有景觀功能。挺水植物種植面積為水域面積的2%，即800m2。種植密度：20～30株/m2，高度20～60cm；植物種類：水生美人蕉、菖蒲、鳶尾和水芋等。

2.1.3.4 微生物應急調控

微生物可分為好氧型、厭氧型和兼性營養型，在生態系統正常的河道中，好氧微生物占據主導地位，為優勢種群。投放面積為沉水植物種植區域，投放次數按3次計算：微生物液體菌劑投放規格20g/m2，3次共計0.64t，固化微生物顆粒投放規格100g/m2，3次共計3.20t。

工程量統計如表3。

表3 工程量統計

2.2 水景觀方案

2.2.1 棧道景觀

棧道景觀包括長度約145m的步棧道，以及兩座跨越河道的棧橋；節點景觀包含675m2的鋪裝平臺及一座構筑物景觀，其間設置坐凳等休憩設施。水景觀效果如圖2。

圖2 親水景觀效果

2.2.2 景觀綠化

河道植物設計主要包括3個區：道路梳理區、原有植被區、駁岸噴草區。道路梳理區盡量保留原有喬木，對綠道及人行道兩側2~3m范圍內因道路施工造成的植被破壞進行修復，補鋪大葉油草；原有植被區盡量保留，維持生物多樣性；為防止水工清淤造成岸上原有植被破壞，駁岸噴草區采取噴播草種的方式進行恢復，草種配比為香根草∶百喜草∶水竹葉∶多花木蘭=5∶2∶2∶1。植物分區平面如圖3。

圖3 植物分區平面

3 結語

水資源是人類生存與發展所需的重要條件，在水環境的治理與修復中，應充分遵循與運用生態水利的基本原理。城市河流水環境修復理論主要包括自然化原理、自然生境構建、護岸材料選取、近自然風貌運用、近自然植物搭配等方面。典型工程應用表明，采用基于底泥預處理、沉水植物、挺水植物、微生物應急調控的水質提升技術，并合理構建棧道景觀、河道植物綠化景觀，可以營造出生態宜居的生活環境，生態水利修復技術具有廣闊的應用前景。