生态水利设计理念在城市河道治理美化工程中的应用

贾玉爱

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西太原 030024）

在我国城市现代化的发展进程中，人们对生态环境有了更高的追求，促进了城市水利建设向环境水利和生态水利的转化。城市河道在城市经济发展和生态保护中有着十分重要的地位和作用,河道的生态化治理成为城市水利工程的一个重要课题。在汾河太原城区段治理美化工程设计实践中，通过工程措施、环境营造等方面的成功运用，充分体现了生态水利工程以人为本、追求自然的独特设计理念。

1 工程概况

汾河是山西省境内的第一大河、黄河的第二大支流，全长716km，流域面积39471km2。

太原市位于汾河干流的中段，汾河由北向南纵贯太原市城区，2000年以前，城区段的汾河杂草丛生，污水浸漫，垃圾遍布，严重影响了太原市的形象和环境。为全面提升河道的防洪能力，提升城市品质，形成宜人的滨水生态环境，于 1998年起开始实施汾河太原城区段治理美化工程，2000年完成了一期工程建设并开始蓄水运行，随后于 2003年开始实施二期工程。工程以水面景观为核心，采取工程措施和绿化美化措施，并融入当地历史文化理念，形成城市防洪、文化生态旅游、居民休憩等多功能一体的城市滨水开放空间，成为太原市中心的一座大型生态景观公园（以下简称“汾河公园”）。

汾河公园东西向宽度 450～500m，南北向总长20km。结合汾河两岸城区的总体规划布局，汾河公园的治理理念和景观设置手法分为两大类，其中，上游6.5km的河道为湿地景观；下游13.5km的河道为蓄水景观。蓄水景观的河段为人工复式断面，河道中间为 300m宽的主河槽，其功能为蓄水、行洪；两侧为150～200m宽的休闲绿地，为城市景观休憩空间。

2 主要工程措施

2.1 橡胶坝蓄水工程

该工程橡胶坝的功能主要是为汾河公园形成人工湖，是汾河公园水利工程的核心。橡胶坝可坝顶溢流，并利用自身的体形、坝体的颜色，形成景观效果。汾河公园设有7道橡胶坝，形成 7个梯级蓄水湖面（包括湿地水面）。由于橡胶坝在汾河河道的梯级开发运用，河道内常年有水，形成河道人工湖和地下水库，可对地面水和地下水进行时空调节，极大地改善了周边小气候和太原市的生态环境。

7道橡胶坝均采用充水式橡胶坝，坝高 2.5～4.0m，坝长220～300m。为减少对坝袋的摩损和震动影响，坝袋采用双线锚固、螺栓压板式锚固结构。根据现场条件，为满足防洪要求，橡胶坝充排水均采用动力充排，充水水源来自自备井及城市自来水管网。

2.2 行洪与蓄水措施

在天然河道上的景观工程，必须在满足河道安全泄洪的前提下，解决好行洪与蓄水的矛盾。为方便工程运行管理、减少干流洪水、支沟洪水和泥沙对蓄水池侵扰的机率，节约水资源，利于公园的生态环境。

该工程大部分河段的主河槽采用了分槽蓄水，由中隔墙分为清水渠和浑水渠。清水渠设坝蓄水，布置在东侧，宽220m，当河道来水超过两年一遇洪水时，清水渠橡胶坝低坝或塌坝运行。浑水渠布置在西侧，宽 80m，可满足排泄两年一遇的洪水，减少了上游洪水和泥沙对东侧清水渠水体袭扰的机率。另外，在主河槽的东、西两岸各设置了一条排污暗涵兼做主河槽的岸墙，既可拦截边山支沟内的污水及携带漂浮物较多的初期雨水对蓄水池的污染，同时还可输移部分边山支沟的泥沙，减少治理段主河槽的清淤量。

二期工程与一期工程不同的是清水渠和浑水渠同时蓄水。在正常情况下，橡胶坝全部立坝蓄水；在汛期，根据上游河道洪水预报，浑水渠橡胶坝先行低坝或塌坝运行。这样，通过对浑水渠橡胶坝的合理调度，每年至少可保证9～10个月的蓄水，可大大改善西岸的水环境及整个汾河公园的治理美化效果。

主河槽采用分槽蓄水后，蓄水池（清水渠）与小流量行洪道（浑水渠）得以完全分开，使行洪、蓄清各行其道，仅当在遭遇较大洪水时蓄水池才坍坝泄洪，最大限度地调和了行洪与蓄清的矛盾，对汾河公园的景观营造及工程运行管理意义重大。

2.3 湿地景观工程

湿地是地球上有着多功能的、富有生物多样性的生态系统，具有涵养水源、净化水质、调蓄洪水、调节气候、维系生物多样性等功能。其独特的生态功能对自然环境产生积极的影响。

本工程湿地景观工程位于一期工程的北侧，是上游天然河道与主城区蓄水段的过渡带，结合地形及景观要求，湿地区包括主河槽内的自然湿地区和岸边的人工湿地区。

自然湿地区借助河道挖沙形成的不规则沙坑，接近深潭、浅滩湿地地貌特征，利于生物多样性的特点，在平面布置上大体维持现状主河槽的走向，由北向南逐渐由东岸摆向西，宽90～300m，是行洪、排沙的主槽，其下游出口与一期工程的浑水渠衔接。为使洪水能平顺地导入浑水渠，在与一期工程的衔接段布置湖心岛，一方面起疏导水流、泥沙的作用；另一方面也起到点缀景观环境的作用。自然湿地利用一期工程的1＃橡胶坝壅水，可形成6.5km的回水长度，形成130万m2的水面。

人工湿地区布置在自然湿地区东岸的一、二级平台上，由7座湖相串而成，设计防洪流量200～500m3/s，各湖之间通过渠道相连，总蓄水面积约10万 m2，湖区采用粘土防渗，连通渠道采用膨润土防水毯防渗。

2.4 生态型护岸工程

生态型护岸是一种新型河道护岸形式，十分有助于河流水质的改善。为了重塑生态河道，营造生态园林的氛围，促进生态修复及维系生态环境，在二期工程采用了生态格网石笼岸墙和中隔堤。

格网石笼具有多孔、柔性、透水的特点，可减小波浪爬高、有利于动物栖息、繁衍、避难、微生物种群的生存和改善水质；柔性结构适应地基变形，可减少地基处理费用；网箱上自然挂淤或人工覆土，以及孔状结构营造的生物生存环境，利于丰富生物多样性，形成自然生态的效果。

在借鉴一期工程实践的基础上，二期工程中隔堤及湿地区的岸墙不再采用混凝土结构，而改为更有利于发挥生态功能的土堤，土堤为梯形断面，采用格网石笼护砌。为利于冰冻期越冬，冬季蓄水位以下的堤脚为直墙结构；上部为斜坡型式，以利于水陆两相生物的迁徙。

3 生态水利理念在本工程中的设计要点

3.1 充分利用水的自然功能

水的自然功能包括：形成水域；孕育生物、净化大气和地表，具备维持生态的功能；通过降水、蒸发等构成了气象、气候变化的主要因素。本工程充分利用了水的各种自然功能，通过工程措施使水环境与各项城市机能有机融合，将传统意义上水的效益由纯粹发挥经济效益向发挥环境效益延伸，成为局部小气候和城市生态的重要调节设施，构成城市景观的重要组成部分。

3.2 合理采用经济实用的蓄水工程技术

橡胶坝是一种技术成熟，适用于天然河道上的、经济实用的挡水建筑物，“以水挡水”是橡胶坝有别于其他挡水建筑物的最主要特征之一。橡胶坝与常规闸坝相比，在经济上具有节省三材、造价低、结构简单、施工期短等优势，技术上具有跨度大、不阻水、自重轻和抗震性好等诸多优点。

橡胶坝可充坝蓄水，坍坝过洪。利用自然，又高于自然、不破坏自然；既可解决城市河道防洪与蓄水的矛盾，又有利于生态环境的保护，在城市园林美化及改善生态水环境方面越来越多地得到应用。

3.3 采取自然生态的工程措施以维护河道生态功能

生态护岸是指修复后的河岸具有自然河岸“可渗透性”的人工护岸，具有防洪、生态、景观、自净的功能。生态护岸不仅可以与周围环境形成相协调的河道景观，而且可以通过保护和建立丰富的生态系统使河水清澈见底、鱼虾洄游、水草茂盛的自然生态景观。

传统的护岸工程以水泥、沥青、混凝土等硬性材料为主要建材，断面规则渠化，破坏了河流的天然特性和生态功能。本工程采用的生态格网石笼具有安全性、柔性、环保性、经济性及施工便捷性等诸多优势，改变了传统河道治理工程整齐划一的河道断面和笔直的河道走向的静态美，顺应了人与自然共生的要求。

实践表明，该技术有效地促进了地下水的渗透和水的良性循环，提高了水边环境的自然净化功能，具有很强的实用价值和巨大的发展潜力。

3.4 人工景观与自然景观相结合

湿地景观设计中遵循环境及经济的生态性原则，基本上保留了原来的自然资源，只是进行了景观适应性修复和改造。按照湿地的特性，追求自然，追求生态平衡，追求现代城市中的野趣，努力恢复城市局部自然生物的多样性，以实现城市生态系统的良性发展。目前，湿地公园已吸引多种野生鸟类在此生息繁衍，形成了独特的意境。

4 生态效果及应用展望

本工程在设计中充分考虑了河道作为城市景观的灵气所在，以水为核心，以绿为渲染，形成了水与绿结合的滨水环境。通过生态治理河道，形成了约500万m2的蓄水面积和450万m2的城市绿地，保持了城市滨河区良好的自然生态，实现了人与自然的和谐共生，城市发展与环境建设的协调发展，未来的汾河景区将形成长达20km的绿色生态走廊，充分发挥生态水利工程为城市生态服务的功能。

汾河公园的建设，对净化空气、消除水体污染、调节气温、增加空气湿度产生了重要作用。据一期工程建成后的观测资料，汾河公园两岸夏季最高气温比其它区域降低 4℃左右，相对湿度提高 10%～20%，每日可生产新鲜氧气1678.5t，吸收降解废气3480t。汾河公园已先后荣获中国人居范例奖和“2002年迪拜国际改善居住环境最佳范例奖”，给太原古城带来了巨大的社会效益和经济效益。

汾河公园采用橡胶坝、生态格网石笼、湿地整治河道美化环境的成功经验，将为北方城市生态水利工程的建设起到良好的示范作用。

[1]高本虎.橡胶坝工程技术指南.中国水利水电出版社,2006