中小河流治理工程设计融入生态理念的思考

王明龙，赵建民，侯英龙

（1.中国农业节水及农村供水技术协会规划设计研究中心，100053，北京；2.北京天恒建设工程有限公司，102600，北京）

近年，我国对中小河流治理工程非常重视，投入了大量人力物力，也取得了非常好的治理效果，从根本上解决了一些县城、村镇及农田的防洪安全问题，同时也清洁美化了河流环境，有助于河流生态的自然修复。但是，从遵循生态文明理念角度认识中小河流治理还有很多不足。本文从工程设计角度着眼作相关探讨。

一、对生态健康河流的认识

要做好河流治理工程的设计，设计者首先要对生态健康的河流应该有一个清晰的认识。

20世纪80年代的北美和西欧国家最早提出健康河流概念，这些国家经过二战后工业的复苏和发展期，工业急剧发展，城市规模扩大，随之出现了严重的河流污染和生态环境问题。为恢复河流水质，强化污水处理，政府投入了巨额资金。随着人们对于河流本质认识水平的提高，河流管理从以改善水质为重点，拓展到河流生态系统的修复。这些国家的河流治理方案开始注重河流的生态结构，发挥河流生态系统的整体功能。河流生态修复建设典型的成功案例是1987年欧洲各国启动的莱茵河行动。发源于瑞士山区的莱茵河，流经奥地利、德国、法国、荷兰等几个发达工业国家，进入荷兰的三角洲地区后分为几个支流汇入北海。莱茵河沿岸各国在早期的河流治理过程中，采取了大量的工程措施，如筑坝、河道疏浚，以及裁弯取直、截断小支流等。这些措施在一段时期内的确给人类带来了发展，但是也带来了许多意想不到的后果，使河流丧失了应有的水文活力，而且洪灾加剧，污染严重，被称为“欧洲下水道”，鱼类几乎绝迹。1987年莱茵河计划启动后，河流管理开始以尽力维护、恢复河流的自然特性，恢复河流生态为主，逐步拆除因航行、灌溉和防洪在河流上修建的各类工程，如河流两岸的水泥护坡，代之以灌木、草本，对曾被裁弯取直的人工河段，逐步恢复弯曲原貌，在恢复河流生机和活力的同时，也改善了河流的生态服务功能。现在，莱茵河已经恢复到战前的生物多样性水平，重新焕发了生机。

目前，我国河流湖泊的环境状况与欧美国家相比，大约存在着50年的差距。无疑也是在走一条别人走过的先破坏后恢复，先污染后治理的老路，发展初期为了追逐经济利益不惜牺牲人类赖以生存的自然环境，等经济发展到一定程度后又返回来关注和保护环境。对于生态健康河流的认识，目前普遍存在着两种观点：一是不顾现实情况，反对对河流的开发利用，认为只有原始状态的河流才是健康河流；二是只要能满足人类供水、防洪、发电、航运、娱乐等需求，河流就是健康的。这两种观点无疑都是片面并且有失偏颇的，第一种观点太过激进，第二种观点又太过强调人类活动，忽视对自然环境的影响。从历史上河流演变和治理开发过程来看，河流健康应是界于两种观点之间的一种平衡状态，在河流一定的自然结构合理和生态环境需求的条件下，能提供较为良好的生态环境及社会服务功能，满足人类社会相应时期内可持续发展的需求，即在保持河流的自然、生态功能与社会服务功能的一种均衡状态下达到的河流健康。所以，现阶段的河流治理必须从我国实际情况出发，治理和开发利用相结合，达到人水和谐、人水共同发展的目的。

二、河流治理工程设计理念

①随着生态文明建设的不断推进，河流治理工程也应逐步由工程水利向更有利于保护环境的生态水利转变。②应以保障人民群众的生命财产安全为根本，因地制宜，结合实际，使治理工程能够抵御较强的水流冲刷，维持河流相对稳定。③堤岸线布置应基本保留河流的自然形态，保护和恢复河流形态的多样性，宜宽则宽，宜弯则弯，深浅不一，高低错落，形成河流深泓和浅滩交错、急流和缓流相间的效果。④河流治理应力求将现代理念与传统地域文化完美结合，保护河流生态，使之能较好地融入当地的自然环境中，体现各地不同的河流特色。⑤在具备放坡条件的河流治理中应多考虑采用生态缓坡，按不同流速条件在坡面适当种植当地的陆生、湿生和水生植物，拉近人水之间的距离，创造舒适、优美、和谐的滨水绿色空间。⑥河流两岸应多利用植物和土木工程相结合的生态护岸，使岸坡稳定，固土抗冲，透水透气，更有利于发挥河流的自我修复功能。尽量少用硬质化材料护砌，避免自然河流渠道化。⑦对于植被较好、岸坡稳定的河段，应尽量保留其原始自然状态，不宜采取大规模工程措施；对于植被较好、岸坡不稳定的河段，可采取必要的工程措施进行护脚。

三、河流治理工程设计的实践

1.要统筹考虑工程所在地的相关规划

实施治理工程的河流往往与附近城镇距离很近，有的甚至穿城而过，人群沿河岸而居，河流与周边人群的生活息息相关，密不可分。随着近年城市人口的不断增长，居民房屋侵占河道行洪断面的现象时有发生，这也给河流治理带来了很多困难。河流治理工程中设计人员应在相应防洪标准下进行设计，确定合理的行洪断面，给洪水留出出路，并且要根据河流管理方面的相关法律法规和规定，合理确定出河流的管理范围和保护范围。

现在一般城镇基本都编制总体性规划、分区规划或详细规划，河流治理工程中确定堤线布置方案时要遵循当地相关规划的要求，使河流治理工程与城建、市政、公路工程能够协调统一，避免与城镇建设规划发生冲突。对于严重影响河道行洪的违章建筑应建议当地行政主管部门下大力气拆迁，从根本上解除隐患。在现状基础上，依据相关城镇规划合理确定河流治理方案，当通过工程措施难以彻底达到治理目的时，还要考虑辅助采取非工程措施，例如建立洪水预报预警和避难系统，强化防汛管理体制，编制并公布洪水风险图，广泛宣传洪水灾害和洪水避难知识，进行实地避难演习等，将洪灾损失降低到最小。

2.根据实际情况合理确定河流防洪标准

目前中小河流治理的防洪标准：以农田防护为主的一般为5年一遇标准，以保护乡镇人口为主的一般为10年一遇标准，以保护县城人口为主的一般为20年一遇标准。中小河流治理工程中所遇到的情况较为复杂，有些河流难以确定一个统一的标准，有必要根据每条河流的现实情况合理确定其防洪标准，避免“一刀切”的做法。例如：贵州省某河地处山区，河流蜿蜒曲折，水清岸绿，环境优美，两侧均为农田，山多地少，农田尤为宝贵。河流治理以保护两岸的农田为主要目标。按惯例，应该确定为5年一遇的防洪标准。但是现实情况是大部分河流两岸岸顶高程较低，如果严格按5年一遇的防洪标准进行防护，就需要在河流两岸岸顶修筑1.2～2 m高的堤防或者防洪墙，生硬地将人与河流隔开，与整体环境极不协调，而且会造成两岸农田排涝不畅。基于这种现状，工程中的农田按防冲不防淹设计，主要以防止岸坡崩塌、减少两岸农田淘刷冲蚀为主要目的，允许洪水短时间浸泡农田，设计手法以平岸生态护坡为主，尽量减缓坡比，以利于亲近水面。由于山区河流的流速较大，在2.0～4.5 m/s之间，较常用的砌石护坡材料可以满足要求，但是为了和整体自然环境相协调，尽量少采用硬质护坡。河底有较多的卵砾石，可就地取材采用柔性格宾护垫材料，同时也具备抗冲的能力。

重庆市某河治理工程以保护场镇为主，治理标准应为10年一遇，但由于该镇位于山谷之中，土地稀缺，居民房屋临河而建，严重侵占了河流行洪断面，且两岸岸顶高程不足，10年一遇洪水出河槽。如果按10年一遇的防洪标准严防死守，势必要拆迁大量沿河房屋，并且在两岸筑堤或设高挡墙，现实情况不允许这种设计方案。考虑到当地曾多次发生洪水，沿河居民房屋基础普遍较高，在加强防洪预警措施后，一般的洪水不至于造成人民生命财产损失。在设计中，结合现实情况，对具备扩宽条件的河段按照10年一遇防洪标准一次治理到位；对于现状拆迁难度大或两岸高度较低的河段，暂时难以彻底达到10年一遇防洪标准的，设计中可分二期进行实施，一期以保护岸坡、防止进一步坍岸为主、尽量避免在岸顶建设高挡墙挡水。根据镇区2020年规划，将对两岸房屋拆迁，并整体加高两岸镇区地面高程。二期则在规划实施的基础上进一步扩宽河底，防护岸坡，以达到设计防洪标准。

3.改善河流生态环境需要一个长期的修复过程

人类对于河流生态环境的破坏不是一朝一夕形成的，因此河道生态环境的彻底改善和修复也不会很快完成。为此设计人员要跟业主进行充分的沟通，说明要使河流治理工程与自然生态环境形成完美的结合，需要一个长期的过程，河流治理工程的建设只是这个过程的初期阶段，后面还要经过长时间的管理和养护才能达到理想的效果。另外，在中小河流治理工程中受投资限制，仅允许对河道护坡采取生态措施，这对于县城或镇区附近的中小河流来讲，远不能满足当地居民对河流周边生态绿化景观的需求，因此在进行河流设计时应为今后景观环境的进一步完善打好基础。

4.河岸线布置应基本保留河流的自然形态

自然界河流的形成和演变经过了漫长的历史过程，在水流与河床的相互作用下，河流走向、河床形态始终处在不断的发展变化过程中。在河流中实施工程后，河流受到干扰，河床变化将更为显著。因此在河流治理工程中要遵循自然规律，基本保留河流的自然形态，保护和恢复河流形态的多样性，顺应河岸线的基本走势，宜宽则宽，宜弯则弯，避免人为改变河势。

对山区或丘陵区河流进行河岸线布置时，可适当放宽对转弯半径的控制，迎流顶冲较严重的局部河段可采取增加护脚深度或宽度的方式防冲。除了极端情况外，要尽量避免人为对河流进行裁弯取直，天然形成的河流形态远非人力所能改变，长期的河床演变仍然会使河流恢复到原来的蜿蜒曲折状态。

在河流治理工程设计中，为便于对平面布置图中设计河岸线进行说明或定位，一般宜布置三条导线，即河流中心控制导线和两侧坡脚控制导线。其中，中心控制导线便于总体的设计说明，两侧坡脚控制导线则有利于施工中进行放线定位。另外要说明的是，河流治理工程中仅靠图纸难以充分表现自然生态的设计意图，要重视在施工现场对图纸的灵活运用，必要时设计人员还应进行现场设计。

5.河流横断面设计

自然形态的河流往往拥有宽阔平缓的河岸带，这样的河岸带是联系陆地和水生生态系统的纽带，在河流生态修复中起着至关重要的作用，是湿生植物和鱼类生长和栖息的主要场所，有利于发挥河流自身净化能力和恢复能力，是河流治理工程中至关重要也是误区最多的地方。在河流设计中具备放坡条件的情况下，应尽量采用自然缓坡，形成较宽的河岸带，利于河流的自然修复，同时也拉近人水之间的距离。但位于城镇中的河流两岸土地往往非常紧张，采用较缓的岸坡难度很大，可能会涉及较大范围的拆迁占地工作。城市河流治理实例中采用高挡墙+栏杆或挡墙+栏杆+平台+护坡的模式非常多，治理效果难以令人满意。这就需要设计师为决策者提供多个河流治理的经济技术比选方案，决策者应从城镇的长远发展和生态文明建设考虑，确定合理的河流治理方案。

表1 生态护坡材料设计参数

除岸坡外，自然形态的河流由于不断的冲淤平衡和弯道处的横向环流，河底往往高低起伏，深泓和浅滩交错，同一断面中也是急流与缓流相间，为水生植物和鱼类提供了多样性的生活空间。但是在河流设计中考虑较多的往往是满足行洪问题，为了画图简便，把河底处理成单一的平整面，即增加了疏浚的工程量，又不利于河流生态修复。设计中应该在能满足行洪的前提下，适当地对河流进行疏浚、清淤，避免大范围的土方开挖和河底平整工作。

6.生态护坡材料的使用

河流治理工程设计中应结合河道的边坡土质、水流速度、护坡宽度、周边的建筑、人流及交通等辅以合理、科学的工程技术措施，采用生态材料对岸坡进行防护。生态护坡同时还应具有岸坡稳定、透水透气、固土护坡、空间延伸的特点，有利于发挥河流的自我修复功能。为了便于岸坡内外水体及营养的充分交换，应尽量少用硬质化材料护砌，避免使自然河流渠道化。

常用的生态护坡材料有格宾石笼、雷诺护垫、三维植被网、生态袋、生态混凝土、联锁式护坡砖、木桩加柳枝捆、驳石等，可以强化河道的安全防护功能及景观效果等。生态护坡设计对设计师的要求较高，设计师往往对护坡材料的特性不清楚且无设计手册可用，工作较为繁琐。生态护坡材料的抗冲能力是能否在工程中采用的关键。按以往经验，列举以下生态护坡材料的抗冲流速供参考，见表1。

另外在人口居住较为集中、景观要求高的河段则应适当增加河坡景观的可观赏性，通过植物的色彩、层次搭配及适当的园林建筑小品、亲水休闲辅助设施的布置，为附近的居民营造优美宜人的亲水景观。

四、结 语

现阶段各地区中小河流治理工程由于受到认知水平、投资、拆迁占地等各种因素的限制，往往难以一次性达到很理想的生态河流治理效果，因此在设计中要结合现实情况，合理确定治理方案，选择合适的治理措施，为今后河流生态修复和周边景观的进一步完善奠定基础。另外，也希望各级决策部门针对中小河流治理工程中现状存在的实际问题，适当调整有关规定，诸如应允许增加和丰富河道坡面绿化内容，允许增设必要的亲水设施，允许增加必要的拆迁占地投入等，使中小河流治理工程不局限于工程水利的束缚，设计人员可以更灵活地采用近自然手段进行河流设计，以更有利于促进生态水利的建设。

[1]水利部，财政部.中小河流治理工程初步设计指导意见[R].2011.

[2]董哲仁，孙东亚.生态水利工程原理与技术[M].北京：中国水利水电出版社，2007.