东北地区城市中小河流治理及生态修复

2015-02-25王美懿李小平

东北水利水电 2015年11期

王美懿，宗原，李小平，王影

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130061）

1 中小河流治理生态修复设计

城市中小河流，由于其位置的特殊性，人们对河流要求较高，河流既要能够满足防洪减灾要求，又要使河流能够成为休闲娱乐的场所，人水相近，轻松自然，水质良好，适宜动物植物生存生长。而且，河流两岸修复设计中，要与两岸城市建筑、道路规划和谐相容一体，并且要赋予河流景观必要的历史文化内涵。

中小河流治理及生态修复设计遵循的主要原则，首先要恢复河流自身畅通有水最基本的自然属性；满足防洪需求；河道两岸景观优美自然，能够成为人们休闲娱乐的自然空间，河道本身适合动植物生长。主要设计内容有：

1）水文水资源设计。东北中小河流属季节性河流，降水径流主要来水为夏季7 至8月，其他时间较小，因此，水资源总量及时间分布是主要设计内容之一。如何通过工程措施拦蓄水流，是保持河道自然属性的关键。城市中水再利用，是增加河道水流流动性重要水源。

2）防洪设计。满足防洪设计标准，可按相关设计规范工作即可。

3）水质设计。流动、循环和掺气是保证水质优良的重要条件，巧妙利用跌水、挑水、曝气措施，充分利用河流本身的自净能力，通过河水的多变流态，依靠沉淀作用和水中合理养鱼、种草等动植物措施，使水质得到净化，利于水质保持清洁。

4）河流形态设计。河流形态多样性的修复应根据自然河流的形态特点，遵循河流形态多样性与流域生物群落多样性相统一的原则，在参考同流域内自然河流形态的基础上，结合现状河流的地形条件和相关规划进行，河流形态遵循宜弯则弯、宜宽则宽原则设计。

建设蜿蜒曲折的水流形态。改变几十年来惯用的治河几条大直线的做法，根据河势，制造丰富多变的河底线、河坡线，在有可能与河边绿地相结合的地方，可修建蜿蜒曲折的的水路、水塘，创造较为丰富的水环境，改变原来呆板、单调的河道模式。修建主槽与滩地相结合的断面型式。

浅滩和深潭的组合是河流保持动能水力平衡、维持河道内稳定水力配置的一种方式，其组合的消失使得河底平整，导致深潭内的水头蓄积区和浅滩的水能消散区丧失，大大减少了大型无脊椎动物和鱼类的栖息地以及产卵的场所。

浅滩因为流速较快，底部大多为砾石。特别是险滩，细小颗粒全部被水冲走，河床内多为松石，石头与石头之间形成各种空间，栖息生存着许多水生昆虫和藻类。在险滩诞生的水生昆虫和藻类会流入深潭，深潭又是以这些为食饵的生物的栖息场所，由于流速慢、水深，可以作为休息或者防止外敌侵害的避难场所。

5）水工建筑设计。指为满足拦蓄水要求建设的橡胶坝、拦河闸等建筑，以及为满足防洪要求修建的护岸工程。在护岸结构设计中，综合行洪条件，不再大量使用现浇混凝土、混凝土板、浆砌石等阻断水和空气交换的硬质护坡材料，改用干砌石、卵石笼、山石等更为通透的材料来防止水流的冲刷，并可在这些材料之间和表面覆土，促进植物的生长。同时利用“植物生长砌块”、“土工格室”等近年来逐渐兴起的新型材料。

2 案例

2.1 蒲河概述

蒲河是浑河的一级支流，自东向西贯穿沈阳市沈北新区、于洪区，于辽中县冷子堡镇周徐村入辽中境后汇入浑河。沈北新区段33.2 km、于洪区段30.6 km、辽中县城段12.5 km，三段河道特点及整治重点见表1。

表1 蒲河三段河道现状及整治重点描述

2.2 蒲河生态治理原则

蒲河生态治理是个综合工程，涉及城市防洪、水环境改善、水景观建设和水文化构建等复合功能，遵循自然原则、社会经济学原则、美学原则对蒲河进行生态治理。

2.3 水资源总体规划

沈北新区段及于洪区段蒲河水资源总体规划在满足防洪的前提下，强调水环境改善和水景观建设，主要是充分利用现有水源（蒲河上游棋盘山水库）及工程措施（14 个梯级闸、14 个湖泊以及2片湿地）进行调水，保持枯水期常水位，同时切实加强污染源治理。水文化的建设就是恢复和发扬蒲河流域历史文化底蕴，构建具有历史、现代和未来文化气息的水文化格局。修复河道水生植物系统，在城市河道上游两岸种植沉水、浮水和挺水植物，提高水体自净能力。辽中县城段主要将水工学与景观生态学、景观建筑学相融合，进行河道的总体规划———将蒲河与城市、人与自然作为一个整体来考虑，在既满足防洪要求的同时，又兼顾景观环境上的需要，实现人与自然的和谐。具体设计是通过水工建筑物形成较大水面，从而进行滩地开发利用，形成森林景观、湿地景观、高尔夫球场等景观。

2.4 蒲河生态治理方法

蒲河生态治理方法根据实施方式大体可分为四方面：第一方面是河流形态、河床等河道特性的生态治理；第二方面是河道纵横断面和设计；第三方面是河流水动力条件的治理；第四方面是边坡结构形式的设计。

2.5 水环境设计

考虑到城市中诸如人工湖、池塘、湿地、天然河道等的洼陷结构对雨水的截留效果显著，且经过洼陷结构中生态系统的自然吸收降解作用，回渗地下或排到水体都不会造成水体的污染，经济而又实用，所以充分开发城市的洼陷结构对污水的截污处理潜力对做好城市规划设计，节省投资具有重要的意义。在设计方案中，结合河道治理，在城区及城近郊区，利用坑塘、洼地建设了两处湿地，恢复自然的生态环境，有的河段还和湖泊接通，使河道更加自然化。蒲河水质净化的几个措施如下：

1）蓄留水的循环净化。

2）池水的曝气。水中的溶解氧气减少形成嫌气性环境是池水水质恶化的原因之一。作为防止方法，主要采取以下措施。

①在湖面上设置喷水，强制性混入空气的方法。

②在湖底附近设置气泡发生装置，强制性送入空气的方法（曝气）。在湖面上协调喷水除了能够实现水质净化的目的之外，作为二次效果，还可以起到城市簇团象征的作用。

3）保留天然边滩、河心岛、岸边浅滩、芦苇塘。河、湖中的天然岛屿是许多水生生物的主要栖息场所，在天然岛屿上形成了植物一微生物一动物共生体，它们对水体的净化起着非常重要的作用。为此，在河道疏浚及必要的裁弯施工中尽量加以保留天然边滩和河心岛。

在造景池岸边周围设置水深较浅的浅滩，可以获得好气性环境。由此可以期待通过微生物实现水质净化以及通过蚬子等实现底质净化。此外，通过设置芦苇塘除了具有可以降低洪水等来自外部的水流、防止向底质的湖沼扩散的捕集性要素的功能之外，还能够充分获得由于芦苇自身的营养盐吸收效果实现的水质净化作用。

4）利用生物多孔混凝土实现水质净化。自然界本来就具备自身净化的作用，这种子作用是以细菌为中心的生物生态系形成的。为了不丧失这种自身净化的作用，需要维护生物之间活跃的食物链环境。

生物多孔混凝土由多孔性材料构成，是用于附着生物的块状结构，适合栖息多种多样的生物。将其设置在水畔可以使得食物链的活动更加活跃，生物将水中的有机物摄取到体内，可以有效地完成水畔的净化作用。如果将这种子技术作为大规模人工造景池的水质净化措施采用于本项目，可以维护湿润和安闲的水畔环境。

5）水生植物护岸。在景观水位到坡脚这段区域选择一些耐水性的、对水质有净化作用的水生植物进行护岸，使之起到护岸与净化水质的双重作用。