城市河道的生态景观治理模式建立及运用分析

2017-03-08王博

黑龙江水利科技 2017年12期

王博

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳 550002)

0 引言

城市河流自然状态下与天然状态下河流没有差异，水体、河滩、水体、下游、河床共同构成一个整体。近几年，我国许多城市对河道建设景观生态模式进行探索，并且取得了一定效果，但对于狭窄河道的治理探索取得的成绩十分有限，下面以普定县城关河综合治理工程为例进行分析。

图1 城区已建段河堤断面示意图

城关河在城区段已经经过防洪治理，由于客观原因，采用了直立式浆砌石挡墙，全断面均为U型河槽，较为生硬；河道内基流较小，无蓄水，使得河槽较为深切，观感较差；城关河从防洪角度看是符合设计和功能要求的，但从生态、景观上看，是较欠缺的。城关河两岸建筑物林立，无绿化空间，难以满足现代城市河道的标准和要求。规划部门划定了两岸各7m作为红线范围，以布置河道绿化带，设计中，从以下方面进行分析。

1 河道总体设计原则及总体布置方案

1.1 河道总体设计原则

1)保持和恢复河道自然平面形态，要考虑岸线不同区域环境的具体情况，并且在设计中需要体现设计本身的多样性以及与周围环境的协调性，确保河道平面布局本身的自然性与流畅性，使河道能够具有动感变化，通过该方式营造河岸两边的景观，从而构建一个生态走廊[1]。

2)河道应当保持弯曲、缓变，靠近河岸应当保持渐变空间，为确保河岸的生态型，应当具有深潭、浅滩；护岸及护坡的建设通常都采用天然材料，比较常见的材料有草皮、树木等。

3)河道治理过程中采用的各项材料尽量应用自然材料、生态材料，避免对环境造成二次污染，河道治理过程中，应当通过合理的措施，尽量降低因为各种不良情况，对周围环境造成不良影响。

1.2 河道总体设计方案

1)保持原有地形及河道的肌理，基本保持原有河道平面布置，随弯就势进行改造提升；

2)优化河道断面，①需要降低原有浆砌石挡墙形成的U型河槽高度，降低突兀感；②采用多级退台处理方案，增加河道的宽度，将原有的高挡墙改为多级挡墙；③采用绿化措施，遮挡河道的浆砌石挡墙，并提升绿化率；④增设沿河步道，使得市民能够分享到城市河道的生态红利。

3)按照现场实际情况，布置动静相宜的水景观。水是一座城市的历史，是财富，是资源，是文明素质和文化底蕴的象征。离开了水，城市就没有灵气。乐水亲水、近水而栖，是人类的天性，由水形成的环境美是一种天然美。本项目将同时实现城市的防洪安全化、岸景生态化、河水宜人化、城市家园化等功能，极大的提升城市品味。为此，增设10座蓄水坝进行蓄水，并在河道比降较大位置设置跌水(动水景)观区域。

2 河道断面设计

堤线布置主要根据工程河段的防洪规划，结合地形、地质条件，并考虑现有及拟建建筑物、施工条件等影响因素布置[5]。其布置主要遵循的原则如下：布置堤线应与河势流向相适应，与大洪水主流线大致平行；考虑对防洪影响；求平顺，各堤段平缓连接，不采用折线或急弯；尽可能利用有用地形，留有适当宽度的河滩地；结合河道地形、地质条件全面考虑防洪、交通、护岸、沿河绿化等工程综合效益，增强工程实施的肯能行和经济型。

2.1 生态护岸的类型

生态护岸主要包括以下类型：①自然原型。此类型护岸，主要是发挥植被的保护作用，来保护护岸，保持自然提岸特性。在建设护岸时，多种植柳树与水杨等植物，即喜水性植物，这些植物在水条件较好的情况下，生长快速，根系发达，能够起到稳固堤岸的作用。除此之外，还具备抗洪和保护护岸的作用。②自然型护岸。除了种植植被外，结合运用天然石材或者木材等，来建设护岸，能够有效的增强堤岸的抗洪能力。譬如，某护岸工程，在坡脚使用石笼与木桩等护底，上筑土堤，在斜坡上种植植被，使用乔木与草木，实现固堤护岸。③多种人工自然护岸。此类型护岸，是基于自然型护堤，结合运用钢筋与混凝土等材料，来保证护岸的抗洪能力。譬如，某护岸工程中，使用钢筋混凝土柱，制作梯形箱装框架，向箱子内投入体积较大的石块，形成根深的鱼巢，并且在箱装框架内，种植喜水植物，包括大柳枝等。在邻水侧，种植水生植物，包括芦苇与菖蒲等，使其能够在缝隙中生长出草木。

2.2 不同类型护岸的对比

不同类型护岸的对比信息如表1所示。

表1 各种护岸结构比较

通过表1可以看出不同的方案的取得效果不同，因此在生态景观河道治理过程中，应当依据河道的具体情况，选择相应的方案，确保治理的合理性。

根据现场踏勘情况，工程河段两岸部分河坎已建有防洪堤，其布置与河道流向一致。因此，本工程整治河段布置堤线基本沿现状已成堤防顺河势布置，并因地制宜对局部不规则堤岸进行规整，力求水流平顺，尽量避免急转弯，保证行洪顺畅。

2.3 城关河河道断面详细设计

在具体设计中，为降低浆砌石挡墙河槽的突兀感，，并增加行洪断面，将原有3m高左右的浆砌石河堤拆除一半，设置2m宽绿化种植平台，再建设1.5m高景观石挡墙或者采用宾格生态挡墙，进行退台处理，再布置3m宽人行步道，人行步道外侧再布置2m宽绿化带。

方案设计中，基本保持了原有的河槽断面和部分挡墙，保留了城市文化记忆。在一级绿化带种植平台中，种植以灌木为主，穿插藤蔓植物、竹类植物，一方面遮挡二级挡墙，一方面保证水域与植被衔接过渡自然，增加河槽宽度，降低河槽深度的突兀感。在二级挡墙后，设置了3m宽的青石板地面，为市民提供休闲散步的场地。在青石板路面外，设置2m宽的二级绿化带，以高大乔木为主，穿插灌木、花卉、草皮等植被，使得整个河道生动起来，更有灵性。

图2 城区河道优化提升断面示意图

3 河道水面组织及设计

3.1 河道水面组织

城关河河道狭窄，平时河道基流较小，如不采取蓄水措施，河道内无水可观，采用蓄水坝进行蓄水，增加城关河河道水面宽度，从而增添河道水面景观。蓄水水坝工程布置综合考虑坝址处地形地质条件，做到布局合理，施工便利，运行管理方便，与周围环境相容性较好等为原则；按塌坝后不影响原有泄洪能力和过流断面补偿原则拟定坝长，根据两岸建筑物布置需要、原河道走向及上下游水流衔接条件等拟定岸墙位置。

按照水面净量宽阔、不影响行洪及地形条件，整个城关河到布置了10座景观蓄水坝，最终使得城关河形成了4000余m2的景观水面，潴留水体5000余m3，从而改变了城关河无水的历史局面，改善了城市小气候，增添了城市活力。

3.2 蓄水坝设计方案

在采用的蓄水坝中，尽量使用气动盾形钢坝。此类型蓄水坝为新型闸门，不仅具有传统钢闸门的优点，而且还充分发挥了橡胶坝的优点。闸门主要是由启动系统与门体结构等组成。门体挡水面为强化钢板，使用气袋支撑，发挥气袋的作用，通过充气与排气，来控制门体起伏以及闸门挡水。除此之外，还能够准确的控制闸门开口程度，不仅能够确保人为控制蓄水高度的效果，达到防洪要求，还能够保持水面景观。当闸门全部开启时，门体全部卧倒在河的底部，不会对水生动物回游与景观效果等造成影响。在断电情况下可完成坍坝，对行洪安全有保证。

表2 方案特性比较表

按照设计，城关河沿线河道均应形成水面，但根据踏勘和河道纵断面图纸，在部分河段河道比降较大，在河道比降较大的河段难以布置水面，故本次设计在河道平坦段布置水面，在比降比较大的位置布置动水景观，不布置蓄水工程。根据河底及两岸的堤顶高程，城关河河道蓄水水深不宜太大，一方面为避免水面溢出堤顶，另一方面避免水深过大造成危险，故河道蓄水水深为2.3m。

由于城关河城区段已经完成施工，平面布置及河道纵断面已经基本确定，故建设蓄水坝的坝址具有唯一性，即选择在河道平顺平坦段。根据现场踏勘，结合河道纵断面，坝址分别选择在主河道K1+020、K1+790、K2+270、K2+520、K2+870、K3+190、K3+590、K3+970、K4+960、K6+270、K7+200，共10座蓄水坝。

水坝工程布置综合考虑坝址处地形地质条件，做到布局合理，施工便利，运行管理方便，与周围环境相容性较好等为原则；按塌坝后不影响原有泄洪能力和过流断面补偿原则拟定坝长，根据两岸建筑物布置需要、原河道走向及上下游水流衔接条件等拟定岸墙位置。10座蓄水坝布置于城关河之上，主坝净宽10-20m不等，根据不同的坝型，两岸设置边墩，边墩高程满足防洪水位要求，在岸边设置管理房及机房。根据防洪和拦蓄水的功能要求，枢纽建筑物主要包括固定坝、岸墙、上游铺盖、下游护坦、坝体等。

4 河道动水景观设计

城关河多处存在落差大的情形，本设计中经过反复规划设计，最终多级跌水方案。跌水宽度与河道同宽，为10m，当上游水流的流量在1m3/s左右时瀑布可行成帘状、片状和散落状；当仅有0.1m3/s的水流时，则呈现线状、点状，具有较高的景观观赏价值。

跌水的主要设计要素包括蓄容、出水口、瀑布水面。其中结构设计主要内容为蓄容，蓄容分上下两个部位底池蓄水和堰顶蓄水。本跌水拟采用多级型式，上一级的底池蓄水同时是下一级的堰顶蓄水。瀑布水面可以通过控制背景的凹凸肌理加强水面的细节表现，形成造型丰富、形式多样的瀑布景观。

跌水景观设计原则主要体现在蓄容水面与立面流水的尺度关系上。在进行跌水立面和平面效果设计时，需要按照景观环境总体关系，来控制比例尺寸，明确主次。若以平面水体为主，在设置立面水景时，要保持相对较小的状态。若以立面景观为主，则相反。蓄水主要分为底池蓄水以及堰顶蓄水，通常堰顶在跌水景观上部，水平面高于人眼视线；底池一般被设置在水景底部，水平面低于人眼视线，其可视面积较大。基于此，跌水景观立面和平面之间的比例关系，其主要体现在视线范围，即视线以下的立面流水和蓄容水面尺度关系。总体来说，池面小，则跌流大，极易造成空间局促或者地面湿滑等问题；若池面大，则水面占地面积大，跌水效果差，极易造成景观形式呆板等问题。

人工跌水应控制池底水面与池岸的关系、池岸与地面的关系，并限制池水的深度，可进入的池内深度一般限制为300-500mm，堰顶蓄水池通常不设置人为活动区域。景观跌水具有以下功能：

1)多级的跌水及水池内的水垫，使洪水期水流逐级跌入水池后减缓其能量，达到消能作用，以保护下游河道避免高速水流的冲击和冲刷。

2)跌落的水携带空气中大量的氧进入河流，给水流中的动植物和微生物提供良好的生长条件。

3)飞溅的水花增加了空气湿度，过滤空气中的尘埃。

4)可视、可听，具有独特的景观效果。