北方季节性河流水环境综合治理方案与思考

姚 璐 王雪红 刘 懿

(1.南京市长江河道管理处，江苏 南京 210001；(2.南京市水利规划设计院股份有限公司，江苏 南京 210022)

北方季节性河流以雨水作为主要补给来源，随降雨季节的变化而变化，夏季水量较多，冬季则相对较少，甚至断流。河流水量十分不稳定，往往不能满足用水需求，且丰水期洪涝灾害频发，枯水期断流严重，河流生态系统极为脆弱[1]。本文以山西省寿阳县城为例，通过实地调研发现，该县城几条主要河道均存在水资源不足、生态功能丧失、水质不佳、部分水体污染严重、人水关系恶化等问题，结合国内外类似河流治理经验，本文提出了合理有效的方案，并对此类河流治理经验进行了总结思考。

1 概 况

寿阳县位于山西省东部，太行山西麓，居潇河上游。县界北起高丘山，南至盘垴，西为罕山，东达马芥川。县域南北最宽处直线距离约61km，东西最宽处直线距离约63km。县域周边与8个县、市接壤，东为阳泉市、平定县、昔阳县，南接和顺县，北靠盂县、阳曲县，西与晋中市、太原市毗邻。

寿阳县各河道均属于白马河流域，白马河干流自县城西南流过，县域内有石门河、曹河、东梁河、麻花沟、王坟河等支流汇入。曹河(朝阳街下游段)主要为暗涵形式，石门河在下曲桥以北有麻花沟汇入，东梁河在党校街以南有王坟河汇入。寿阳县主要水系见图1。

图1 寿阳县主要水系

寿阳县多年平均降水量为518.3mm，春季(3—5月)多年平均降水量为70.0mm，占全年降水量的13.5%；夏季(6—8月)多年平均降水量为308.4mm，占59.5%；秋季(9—11月)多年平均降水量为127.0mm，占24.5%；冬季(12月—次年2月)多年平均降水量为12.9mm，占2.5%。

2 存在问题

流经寿阳县的石门河、曹河、东梁河等主要河道，在水环境方面均存在以下问题：ⓐ水资源不足：全年降雨量小，蒸发量大，降雨时空分布不均，暴雨源短流急，枯水期少水断流；ⓑ生态功能丧失：河坡基本硬质化、暗涵化、裸土沟槽化，河流生态系统被破坏，滨河岸带被大大压缩，甚至消失，无法发挥缓冲带功能；ⓒ水质不佳，部分水体污染严重：管网、场站建设及分流制排水尚未到位，仍有污水下河现象，生物多样性差，河道自净能力弱；ⓓ人水关系恶化：环境恶化后荒滩、高墙隔离了人水关系，部分河段沦为垃圾倾倒场，河道被填埋和侵占，水面率下降。

3 治理原则及借鉴案例

3.1 治理原则

寿阳县河道治理原则为：ⓐ整体性原则：水、坡、岸综合治理；ⓑ系统性原则：点源、面源、内源系统治理；ⓒ开放性原则：综合考虑治理范围、上位规划、河道与城市功能以及技术探索与创新。

3.2 案例分析

3.2.1 西安渭河

渭河是黄河的一条支流，随着沿岸城市的发展，河流生态环境日益恶化，“十二五”期间，陕西省展开了渭河全线的整治工程，主要措施包括恢复渭河自然生态系统；建设人工湿地系统；结合历史文化传统，适度开发旅游项目；推动两岸城乡与渭河共同发展等。经过治理后，沿岸的生产、生活污水得到了控制和净化，植被种类的丰富，使其观赏性得到了极大的提高，改造后的渭河恢复了自然河流景观，成为周边居民假期休闲娱乐的主要去处[1](见图2)。

图2 治理后的渭河

通过西安渭河的生态治理得到的启示和经验有：应运用先进的生物修复技术，对水体进行科学、系统的生态净化；充分利用周边的人文和自然资源，建设具有地域特色的河流景观带；增加动植物的多样性，将河流治理和景观设计结合起来，形成生态修复、文化传承和自然景观协调统一的河流景观。

3.2.2 韩国清溪川

清溪川全长10.84km，流经韩国首尔市中心，注入汉江，总流域面积59.83km2。在20世纪50—70年代，随着韩国经济和城市化的迅猛发展，清溪川污染日益严重，甚至因建设高架一度被掩埋。2003年7月，开始实施清溪川改造工程，工程措施包括拆除高架，拓挖河道；雨污分流，保证水质；旱季时引汉江水灌清溪川，使其长年不断流；进行多样化的绿化和景观设计等。2005年9月工程竣工以来，清溪川成为首尔市中心的一个休憩地点，成为首尔一张靓丽的城市旅游名片[2](见图3)。

图3 治理后的清溪川

通过了解清溪川治理的成功经验得到了一些亲水空间建设的启示：应满足城市河道的多功能需求，增加绿化覆盖率；注重生态化整治技术及景观设计手段的利用；加强开放性，充分开发滨河公共空间。

4 治理方案

本次对寿阳县石门河、曹河、东梁河水环境综合治理提出引补水、控源截污、生态修复和环境景观提升3个方案。

4.1 引补水方案

石门河、曹河、东梁河是典型的北方季节性河流，由于非汛期降雨量少，蒸发量大，经常出现少水断流现象，丧失了基本的河道功能，导致水环境恶化。因此要从源头上解决问题，首先要制定合理可行的引补水方案，保证非汛期河道水量，为生态修复和环境提升提供基础。

4.1.1 补水水源分析

县域内可用于为城区水系补水的水源主要有蔡庄水库、石门水库、郑家庄水库、松塔水库和一、二中水厂，但经初步调查：蔡庄水库需向平头工业园补水；石门水库、郑家庄水库因防洪标准不足、淤积、渗漏等问题已不能发挥综合效益；一、二中水厂需满足城市浇洒用水和工业用水；松塔水库是城市饮用水源，故上述水源均不能作为城区水系补充活水的有效水源。在没有其他引补水水源的情况下，考虑将白马河作为石门河、曹河、东梁河工程段的补水水源，分别形成小型的活水循环。重点分析：ⓐ水量损失：石门河、曹河、东梁河工程段活水循环的蒸发渗漏损失需计入白马河工程段的损失总量；ⓑ水量平衡：综合考虑白马河枯水期径流量能否满足总生态需水量。共设两个取水点，其中取水点1位于白马河、石门河、曹河三河汇流处，取水点2位于白马河太旧高速下游。

4.1.2 引补水方案

石门河补水方案：自取水点1敷设补水管，沿寿水街、南环路、西环路、盂榆公路至中曲桥。其中下曲桥以下沿规划中水管敷设路线，补水流量为0.12m3/s，采用DN300衬塑钢管或PE管。东梁河、曹河补水方案：自补水点2敷设补水管，沿新开路至城北街(规划)，其中新区街(规划)以南沿规划中水管敷设路线，干管补水流量为0.06m3/s，管径为200mm。自城北街分东西两路分别补给曹河、东梁河，其中曹河补水流量为0.02m3/s，补水管径为125mm，东梁河补水流量为0.04m3/s，补水管径为200mm，补水方案见图4。

图4 石门河、东梁河、曹河补水方案示意图

4.2 控源截污方案

水质改善是河流生态修复的前提，所以控源截污是治理方案的重要组成部分，是河道治理成败的关键。河道汇水范围内主要污染源分为三类：点源、面源和内源。点源主要为城镇生活污染、工业企业污染、污水厂尾水；面源主要为城镇地表径流、农村生活污染、农业面源污染、矿山径流污染；内源主要为底泥释放污染。

结合排水规划，拟定治理方案和目标为：控制河道上下游的水污染，全面截流河道沿岸点源旱季污水，实现旱季污水100%截流，减轻雨季地表径流污染。将老城区现状的雨污合流体制改造为截流式合流制，使污水进入截流污水箱涵，输送至污水处理厂集中处理，同时为将来实施雨污分流制创造条件。治理后的河道上下游近期基本消除黑臭水体，远期水体主要指标达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅴ类标准。

4.3 生态修复与景观提升方案

生态修复就是应用生态友好型理念开展河道的综合治理，采取以自然修复为主结合人工治理的方式，恢复河道自然属性，改变因城市化和传统水利工程所造成的河道的非自然面貌，为河道及滨河生物重新构建栖息场所，使生态系统恢复到接近自然的状态[3]。本次方案拟通过人工修复措施促进河道水生态系统恢复，构建健康、完整、稳定的河道水生态系统，净化水系水质，创建多样化栖息地，充分开发滨河公共空间，打造生态亮点。

4.3.1 净化湿地水体，构建水生态系统

生态湿地以水生植物作为植物配置的重点元素，注重湿地植物群落生态功能的完整性和景观效果的完美体现。采用挺水、浮水和沉水植物合理搭配，摸拟自然湿地中各种植物的组成及分布状态，挺水植物可选择香蒲、美人蕉、芦竹、再力花、梭鱼草、水葱、荷花等；浮水植物可选择浮萍、凤眼蓝、大薸、槐叶萍、凤眼莲等；沉水植物可选择苦草、金鱼藻、狐尾藻、黑藻、伊乐藻等。运用自然的多层次植物，打造生态花潭景观。选择枝干形态优美、有特色的植物，给冬季景观增添与众不同的韵味。

因地制宜地选择当地生物需要且偏好的植物，打造复合生境。综合运用挺水、沉水植物，按比例投放鱼、虾、螺、贝等水生动物进行食物链调节，从而真正建立起一个生意盎然的全生态景观水体。每种水生动物的投放比例和数量根据该区域水体生态修复需要进行合理调控。水生动物包括鱼类(构建食物网)、底栖动物、虾类及滤食性浮游动物，使其参与水生态系统的物质循环和能量流动过程，能够显著增强水体的自我净化能力，同时也是构成完整水生态系统必不可少的部分，见图5。

图5 水生态系统示意图

4.3.2 优化岸线形态，建立滨水公共空间

利用河滩地将河道部分修复成蜿蜒型面貌，构建深槽浅滩，形成多种水利条件，为河流生态的生物多样性提供条件，创造适宜的生物栖息环境，增强河道水体的自净能力。在保证河道行洪通道的基础上，对两岸地形进行合理设计，临水设置人行滨河步道，堤顶空间设计慢行通道，形成慢行休闲系统，加强左右两岸联系。在沿河开阔地带，根据城市总规中的绿地规划和水系规划要求，设置生态公园节点，拓挖水面，滞洪蓄水，建设滨河城市广场和多样水岸体验空间，见图6。在贯通慢行休闲系统的基础上，增加多条休憩游览小径及微地形，增加空间层次，沿线设置休闲小广场、亲水平台、观景挑台等休憩休闲景点空间，并搭配多重植物主题，营造季相变化丰富、层次错落有致的城市滨水公共景观空间。

图6 多样水岸体验空间示意图

4.3.3 建立生态界面，打造绿色亮点

根据当地气候春秋短、冬季长的特色，打造一条以常绿植物为基底的生态廊道，并大量融入开花、色叶植物，以形成成片壮观的季相景观，同时注重植物的冬态塑造，选择枝干形态优美、有特色的植物，给冬季景观增添与众不同的韵味。对已有绿化合理利用，适度设计，树种上选择乡土树种或成熟的引进树种，确保植株良好生长。选用粗放、适宜性强、轻管养的植物，重点体现自然之美。植物布置见图7。

图7 河道两岸植物布置示意图

5 结 语

通过该方案的综合治理，将极大地改善石门河、曹河、东梁河整体水环境，增加河道水量，严格控制入河污染物，提升沿河环境和景观，摆脱原来黑、臭、脏的形象，为城市居民提供健康的生活和居住环境。同时，通过本次方案探究，对国内外类似的河道治理经验进行总结、分析，提出了几点思考和建议：

a.由于以往的规划缺少水生态系统和环境保护的理念，治理过程中，往往着重强调河流的防洪、灌溉等功能，大量采取护岸硬化、裁弯取直等措施，忽略了河流生态功能的恢复，导致生态系统退化严重，植被稀少，河床大量裸露，河流生态环境急需改善，因此今后应加大对该类河流生态修复功能的研究，制定科学的河流建设标准，运用先进的规划理论和技术方法指导河流的综合治理。

b.北方季节性河流冬季少水甚至断流，因此河道补水是治理的首要和关键环节，要根据城市规划和实际情况选择经济、可行的补水水源和方案，在保证补水水量的同时也要重视水质。

c.在进行生态修复的过程中，要充分发挥河流自身的调节能力，避免过度开发和利用。同时要因地制宜地结合河流所在地的历史文化、水文气候、城市规划等，制定合理的对策。

我国河流类型较多，情况复杂，目前国内针对北方季节性河流生态修复方面的研究还处于探索阶段，本文通过实例深入研究北方季节性河流水环境综合治理的可行性，提出针对此类河流的治理方案，对于工程实践具有一定的参考意义。同时，将河流生态修复与景观提升相结合，对于塑造城市形象、带动区域经济发展等方面具有现实意义。