生态化设计在河道治理中的运用探讨

陈朋　胡安强　申云香

摘要 针对传统河道治理方式存在的理念落后、结构单一、生态缺失、功能不足等问题，提出了基于生态理念的河道治理概念和原则。结合山东省的实际情况，以恢复河道生态功能、改善水体环境为目标，从河道平面设计、河道断面设计、生态护岸设计、水体修复等方面对生态河道的设计方法进行了探讨。

关键词 河道治理；生态化设计；生态修复

中图分类号 TV85 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）15-0159-02

Abstract Aiming at the problems such as backward idea，single structure，lack of ecology，lack of function and so on，concepts and principles of river regulation based on the ecological idea were proposed. Combing with the reality of Shandong Province，in order to restore ecological function and improve water environment，the techniques of ecological river design were discussed from these aspects such as river plane design，river section design，ecological revetment design and water restoration.

Key words river regulation；ecological design；ecological remediation

近年来，随着现代水利学及生态学的发展，生态观念已经渐入主流，深入人心。河道治理，即把河流当作生态系统的一个组成部分对待，不能把河流从自然系统中剥离出来单独进行人工化设计。人们已经充分意识到河道治理既要符合水利工程学原理，又要符合生态学原理。建设生态型河道，应该统筹考虑水利与环境的关系，探寻有效的河道治理模式，这对改善河流生态、实现河流可持续健康发展具有重要的意义。

本文分析了传统河道治理方式存在的问题，提出了基于生态理念的河道治理思路，并结合个人工作实践和山东省实际，就如何在规划设计中贯彻生态理念、提升生态设计水平进行了初步探讨，以期为山东省生态河道建设提供参考。

1 传统河道治理方式存在的主要问题

目前，我国河道治理的重点大多集中在如何提高防洪除涝能力和供水水平等水利功能上，缺乏对河道生态系统自然属性的思考，引发了许多问题，也出现了许多治理效果不理想而重复建设的状况。传统河道治理方式存在的问题主要表现在以下几个方面。

1.1 片面强调水利功能，忽视生态功能

人们在解决河道问题时，多以防洪为名，进行人工化的整治和景观建设。改造过的河道，河堤采用混凝土、浆砌石等硬质材料，表面上满足了防洪要求，但是阻碍了植物生长，破坏了河道生态系统的生物链，威胁到了生态系统的结构安全。在城市建设中，为了追求更多的建设用地，往往出现占用河道、河岸带地表硬化、护岸硬质衬砌的现象，剥夺了生物本来就十分有限的生存空间，难以维持河流的长久健康发展。

1.2 河道结构过于简单，设计手段滞后

在河道治理过程中，设计人员可以运用的设计手段明显滞后，许多工程都是模块化设计、“一刀切”设计，导致治理后的河道结构单一化、简单化，引起河道生态系统的破坏。比如平面上“裁弯取直”的设计理念前期一直是设计主流，人为把河流自然弯曲形状改变成直线，改变了主流、浅滩和急流相间的格局；断面上又将河床改造成输水性能好又便于施工的梯形断面；护岸采用硬质护岸等封闭性设计，尽管可以获得很好的防洪效果，但对河道生境却往往造成致命性的破坏。

1.3 重视河道内部治理，忽视内外联系

从内部来看，河道是一个完整的条带形生态系统，具有丰富的生物种群，信息传递及物质与能量交换通过复杂的食物链在各种生物种群间进行，以保持系统内生物种群的动态平衡。从河道与外部的关系来看，通过雨水径流、物种迁移等的相互作用，河道生态系统与陆地生态系统间进行着复杂的信息、能量、物质交换。在以往的河道治理中，往往着眼河道内部的整滩疏浚、河水拦蓄等建设，忽视河道上游、下游之间以及河道与外部环境之间的内外联系。如修建堤防可能切断原有外部水系与河道的连通，造成生物通道的阻断；又如建坝蓄水，造成上游、下游地下水位的改变，引起诸如河道两侧土地盐渍化等生态退化问题，而这些往往在河道治理过程中被忽视。

1.4 注重工程自身建设，忽视水体修复

河道治理工程大多是由水利部门主导的建设工程，其工程建设目标往往放在改善河道水利功能上。随着人类产生的废水、污水排放量的与日剧增以及农业面源污染的扩大，由外部汇入河道的污染物日渐增多，而河道的环境容量是有限的，超过河道的纳污能力就极易引发水体富营养化、水体自净能力降低等问题，造成河道生态系统失衡。水利规划设计人员在水利工程设计上有自己的专业优势，但在水体修复、水质净化、植物配置等专业方面的知识水平往往不高，甚至是欠缺的。

2 基于生态理念的河道治理思路

2.1 河道生态治理的内涵

多数学者认为，生态河道治理是指在保证河道安全的前提下，通过建设生态河床和生态护岸等工程技术手段，重塑一个相对自然稳定和健康开放的河流生态系统，能长期维持河道生物多样性和生态平衡，最终构建一个人水和谐的理想环境[1]。本文认为，在河道治理中贯彻生態理念，其目标就是采用最低限度的人工措施，以最小的投入恢复河道自然状态，同时实现河道功能的最大化，即实现防洪、供水、生态、景观、文化等功能的协调统一。生态河道应既能满足人们日益增长的基本需求，又能营造良好的生物群落结构，并能依靠河道自身的生态系统来自净水体、修复与改善水环境，维持河道可持续良性循环。endprint

2.2 河道生态化设计遵循的原则

生态河道应具备形态自然、结构稳定、生态系统完整、生物多样性丰富、自我调节、服务功能全面等特征。因此，河道生态化治理，在满足防洪兴利等水利功能的基础上，还应遵循以下三大原则[2]。

2.2.1 保持自然风貌原则。河道生态治理的基础是尊重自然。进行河道生态治理，首先要尽量维持河流的原始自然风貌，如河流蜿蜒程度、纵向坡度、地表植被、水系连通情况等，在保护的前提下进行工程建设等开发活动。通过实施最小干预，实现最大效益。

2.2.2 保护生态环境原则。在河道生态治理中必须走保护生态环境的可持续发展道路。通过增加河道水面与两岸的面积，保证足够的水体容量、水面率和生态基流，使水体能够循环流通；通过改善河道空间异质性和生态系统连通性，丰富生物多样性；通过保留或恢复湿地、河湾、急流和浅滩，建设防护林、引鸟林、生态孤岛等，为本土的水生、陆生植物和鱼类及鸟类的栖息繁衍提供条件。

2.2.3 恢复河道服务功能原则。河道不仅仅具有行洪、排涝、供水、航运等功能，同时还应具有改善生态环境、自净水体与体现城市历史、文化底蕴等功能。在河道生态治理之中融入多学科（生态学、规划学、园林学、环境学、景观学等），使治理后的河流生态系统与周围环境协调统一，将一般水利工程转变成综合性生态工程。

3 河道生态化设计的方法

我国的生态河道建设尚处于起步阶段，河道的生态化设计还缺乏系统、科学、统一的认识。本文从河道平面设计、断面设计、生态护岸设计和水体修复设计4个方面进行了初步探讨。

3.1 河道平面设计

河道平面设计，从总图上看，就是要保持河道自然蜿蜒曲折的特点， 使其线形柔和化，摒弃顺直化等传统设计手法。设计中泓线通常与现状河道中心线走向基本一致，局部根据河道走势和地形微调，宜弯则弯；尽量保留天然的河流轮廓，尽可能保留大的水面，有条件的可建设河道滩地，宜宽则宽；河流汇入口宜建设沙洲、生态孤岛，形成受外界干扰小的孤立生境，可丰富生物多样性；城市河道由于受用地制约较大，设计时应紧密结合市政建设和城市规划进行调整，酌情修改河道线形，使之尽量贴近道路，同时规划一定的亲水空间与平台，以形成滨河景观和天然防护带。此外，还应注意河道与外部水系的联系，如与河道周边坑塘、洼地等的连通，预留生物廊道，形成开放性的系统。

3.2 河道断面设计

河道断面类型可分为规则断面和不规则断面2类，规则断面又包括矩形断面、梯形断面和复式断面3种形式。

矩形断面的优点是占地面积小，在城市河道中被广泛采用，且往往采用高驳坎的硬质护岸形式，隔绝了水生态系统与陆地生态系统的联系。此类河道的生态化设计可以采用自嵌式生态挡墙等渗透性材料为主的工艺，恢复河道内外物质交换联系。河道内部还可通过构建鱼巢和水生植物种植槽，丰富生物栖息地。梯形断面结构简单，是乡村河道治理中常用的断面形式，它解决了水陆生态系统的连续性问题，有利于生物的生存繁殖，但是亲水性较差，不利于景观布置，且非汛期水量不足时，易造成河道干枯断流。复式断面在常水位以下采用矩形或者梯形断面，在常水位以上设置缓坡或二级护岸，既满足了洪水时泄洪的要求，又解决了常水位时亲水性的问题，且为滨水区的景观设计提供了空间，适合于河滩开阔的河道。不规则断面指的是维持河道断面原有的自然形态，同一断面可以高低不平、深浅不一，改变一刀切的平整化的断面形式。河道断面生态化设计中推荐采用复式断面和不规则断面。

3.3 生态护岸设计

河道治理可以采用人工生态护岸和自然生态护岸2种形式。人工生态护岸主要针对城市河道，用于解决河坡坍塌和打造滨河景观。自然生态护岸通常利用植物来实现固土、防治水土流失和改善生态环境的目的。自然生态护岸适用于乡村河道等河道较宽的情况，设计应以草皮护坡及滨水带植被恢复为主；对于流速较大、冲刷严重且两岸间距较窄的河道，可采用人工生态护岸，如联锁式生态护坡等，多使用自然、通透性的材料，减少封闭式的刚性结构，不仅能减轻水流冲蚀，还能实现河道内外的渗透互补，并为动植物生长繁殖提供场所。

3.4 生态修复设计

采取生态修复技术改善水体环境，是生态河道建设的重要内容。河流水体生态修复指利用物理、化学和生物的方法，使水体恢复到原有生态功能的过程。河道的生态修复技术以生物修复为主，主要包括生物填料技术、人工湿地技术、生物浮岛技术等[3]。

3.4.1 生物填料技术。将比表面积较大的砾石、卵石等天然材料或纤维、塑料等人工合成的接触材料作为填料，人为布置在河床中，以促使生物聚集生长而形成生物膜，吸附降解水体污染物，达到净化水体的目的。目前已经有多种成熟的生物填料技术应用于河道水体修复，如生物飘带[4]、生物沉床等，既不占地，又不影响景观，对水体污染较重的河段，可采取此方法进行治理。

3.4.2 人工湿地技术。湿地能够充分利用土壤和填料的吸附及水生动物、植物、微生物的吸收和代谢作用降解污染物，具有净化水体的功能。同时，湿地既可以为植物生长和水生生物、陆生生物的栖息创造良好的生存条件，又能营造靓丽的风景。在河道治理设计时，应注重发挥湿地的作用。湿地的建设形式包括自然湿地、工程湿地、生产湿地以及湿地公园等，在设计中应充分利用河道滨水带空间，增加水陆过渡带范围，强化植物配置，为湿地生态系统恢复创造基础条件，发挥湿地调蓄洪水、净化水体以及保护生物多样性等功能。

3.4.3 生态补水设计。山东省水资源短缺，且河流受季节影响较大，如果没有拦蓄设施，非汛期常常缺水甚至断流。适时从其他河流或上游水库调水、补水，维持河道生态基流，对促进水生物、微生物、植物的数量和种类稳定，以及修复水体环境具有重要意义。在河道治理设计中，一方面应该有规划地建设拦蓄设施，另一方面可以考虑利用污水处理厂排水等非常规水源，保证河道生态基流，维护河道生态系统的稳定。

3.4.4 生物浮岛技术。生物浮岛是借鉴天然岛屿的生态作用原理，采用绿化和漂浮技术相结合，在人造浮体上种植植物从而形成人工岛，岛上的植物可以为鸟类提供休息和筑巢场所，下部植物根系可为水生生物提供生存环境，同时还能够吸收降解污染物。生物浮岛能够适应水位变化，还可以形成一定的景观，适用于污染河道的原位治理。生态浮岛上的植物可以选用再力花、美人蕉等，在应用时应该加强维护管理，以促进其发挥效益。

4 结语

随着社会发展与经济水平的逐步提高，人们对河道治理必然会提出越来越高的要求。运用生态设计理念，强化生态设计手段，建设生态型河道，是实施“生态山东”战略的必然要求，也是建设水生态文明社会的必然趋势。只有充分贯彻生态设计理念，才能实现河流生态系统的重塑和自我修复，促进河流生态的可持续发展与良性循环，实现人水和谐的美好愿景。

5 参考文献

[1] 郝晓磊.山丘区生态河道设计方法研究[D].扬州：扬州大学，2008.

[2] 柳金杰，吳旭，刘庆华.生态河道在城市生态建设中的设计应用研究[J].地下水，2010（4）：138-139.

[3] 张先起，李亚敏，李恩宽，等.基于生态的城镇河道整治与环境修复方案研究[J].人民黄河，2013（2）：36-38.

[4] 严由生，缪翚.深圳新洲河水环境综合整治中的关键技术[J].人民珠江，2008（1）：55-58.endprint