大同地区河流生态修复与治理关键技术研究

于朝霞 朱琳

1 大同地区流域生态特征及问题

大同地区生态环境问题的形成有客观自然原因，也有人类活动原因。主要由自然条件造成的原因一般有旱涝灾害、破坏性沙尘暴灾害、水土流失严重等；人类活动引发的主要问题一般有采煤以及地下水超采引发的环境地质问题、水污染问题[1]。

大同地区地处黄土高原东北边缘和太行山脉交接地带，土壤质地疏松、遇水易分解、抗冲力低、易流失、易沙化、生态系统相对脆弱，属水土流失严重地区。

大同市位于海河流域永定河水系，主要河流有桑干河、御河、口泉河、十里河等。受流域采矿发展、污水违规排放、污水收集与处理设施建设滞后等原因，河流水环境质量变差，水生态环境恶化。

大同市气候干燥，降水少，蒸发大。除桑干河干流外，其他河流均为季节性河流。加之曾经大规模煤炭开采和地下水超采造成的地下采空区无法有效蓄水，造成水资源流失，导致河流生态基流不足，生态流量无法保障，流域生态环境严重退化，水生态空间受损严重。

滨河水开发与水治理未形成良性互动。河流治理容易强调防洪功能而忽略了市民活动需求，缺少人性化空间的设计。滨水景观价值利用不足，城区内整体缺乏滨水公共开敞空间，岸线多为硬质点，亲水空间少，城市滨水景观魅力缺乏。

2 大同地区河流生态修复与治理关键技术

针对大同地区气候特点、地形地貌、城市发展需求，主要可使用3 种河流生态修复与治理关键技术。

（1）河流上游加强水土保持。结合三北防护林体系工程、京津风沙源治理工程等大同地区水土保持项目，河流源头区域加强封禁育林、植树造林、退耕还林建设，提高林木覆盖率及林木郁闭度，涵养水源。山洪防治采用治沟与治坡相结合，修建排洪渠与截洪沟。条件允许的情况下，部分地区可利用上游水库蓄水池削减洪峰，同时蓄积雨水资源。

（2）河流中下游开展生态恢复。①贯通河道主要生态节点，加强小流域治理及防洪工程生态建设，恢复河道水生态功能，增加自然水景观建设。②加强河流滨水缓冲地及湿地建设，减少入河面源污染。利用河流交汇区及两岸低洼地建设生态净化蓄水湿地，污水厂配套建设人工净化湿地，对尾水深度处理后排入河道，对入河污染物净化，增加河道基流。③恢复裁弯河道与填埋河道，建设河流岸线生态堤岸及自然下垫面。河流岸坡渠道化过度，不仅破坏了河流原有的生态环境，还隔绝河流与地下水的联系，阻断水循环。改造河流岸线，疏通被填埋河道，恢复自然河道；河堤采用生态岸坡，提高河道自净能力。

（3）在确保防洪达标的前提下，尽量恢复河道自然的蓄、滞洪能力，构建滞洪生态区，充分利用洪水资源，增强城市蓄水能力。河道滞洪区可与湿地建设相结合，规划在河面宽阔地段在堤外侧滩涂低洼地带，布置滞洪生态区，主河槽两侧设置防洪堤，保障一般洪水通过，遇到超标洪水时通过引洪口分洪，引排自如，既能蓄洪，又利于给堤外生态区提供灌溉水源，避免发生洪涝灾害。

（4）滨河岸带与水生植被恢复与重建。加强河流岸线管理，禁止侵占自然湿地等水源涵养空间，已侵占的要予以恢复。多水源补充河道水量，通过建立水生植被系统，提高水体自净能力和环境容量，形成健康、完整、长效的水生态体系。同时，建设沿河路植被缓冲带，利用防护带内植物或者植物与土木工程相结合，有效过滤、净化路面雨水，改善河道水环境。

3 实践探讨

3.1 甘河河道概况

甘河是流经大同市南郊区城市中心的一条天然河流，长度13.4 km。甘河上游为山区，下游地势平坦，水生态环境问题能反应大同地区大多数河流的特点。甘河承担着南郊区的防洪、排水、景观、生态的重要任务。但由于气候和人为原因，甘河河道断流，河床侵占问题严重，甘河已经成为一条垃圾河、黑臭河，滨河生态魅力丧失。具体有如下表现。

3.1.1 河道行洪能力不达标

甘河两岸大量私搭乱建建筑挤占河道，垃圾积压成山，均造成河道行洪能力严重降低，同时上游矿区水土流失严重，河道携沙量大，河道淤积严重，河道现状防洪标准不足5 年一遇，严重影响南郊区经济发展。尤其河道中下游违建侵占河道并裁弯取直情况是河道行洪的卡口。

3.1.2 甘河河道水环境恶化，河道水生态系统丧失

甘河沿河违建排污口门众多，城乡生活污水和工矿废水对河流造成了严重的污染，水体散发着阵阵恶臭，甘河河道内有水皆污，有水皆臭。

3.1.3 河流上游水土流失严重

甘河源头为土石、黄土山体，植被覆盖率低，直接受到降水冲刷，水土流失造成河流下游泥沙淤积、河床抬高、水面萎缩。

3.1.4 河道滨水空间不足

甘河河道穿城而过，市区段两岸为浆砌石护岸，河道侧重于防洪功能治理，河道除雨季有少量水流外，大部分时间断流，景观功能丧失。同时由于水体黑臭，不能满足市民活动需求，缺少人性化空间设计，滨水区土地价值难以提升。

3.2 甘河河道治理措施

根据大同市城市总体规划，将依托甘河两岸优越的人文自然条件，通过河道整治与生态修复，将甘河打造成为一条集行洪、休闲、生态、水上观光功能为一体的城市滨水景观休闲带。甘河治理过程中借鉴了国内外很多河流修复案例，并考虑5 个尺度：安全尺度、生态尺度、景观尺度、亲水尺度、文化传承尺度[2]。

甘河河道生态修复原则为河道上游源头开展水土保持治理，增加林草植被，涵养水源，减少河道内泥沙淤积；中下游河道治理以防洪保安、生态修复并重，局部保证河流内水面，建设沿防洪堤绿色生态廊道；河道两岸用地根据城市发展规划，安排生态防护绿地建设，以期打造甘河“堤固、水清、岸绿”的绿色生态廊道。

甘河治理工程具体安排为：

（1）河流上游山体植树造林，并在山洪沟修建谷坊坝拦截部分泥沙，减少泥沙入河。

甘河上游水土流失及泥沙下泄控制，前期以谷坊群拦沙减沙为主，林草措施为辅；后期以林草措施为主，谷坊群控制为辅，通过林草措施发挥蓄水保土效益，实现流域水土流失控制、拦沙减沙的目的。谷坊坝布置主要选择在谷口狭窄而上游开阔、基础良好、沟段顺直、不受天然跌水影响的位置。谷坊坝拦截泥沙容积按3～5 年淤积年限计。设计谷坊采用钢筋石笼“T”结构型式。如图1 所示。

图1 甘河谷坊坝结构图

甘河上游植树造林措施为对现有覆盖度小于30%的疏林、幼林全部和难以治理的其它草地采取生态修复，统一实行封育管护。在残存林草植被的疏林地区域、且居民路过地段设立封禁牌。在人、牲畜经常出入且需封育地段设置封禁围栏，禁止各种人为破坏活动。封禁时限为3 年。造林后抚育管理的3年期间，为保证植物的成活率，保证植物所需水分，可采取浇灌水车定期灌水的措施。

（2）甘河中下游开展截污、垃圾清运、防洪治理、生态修复及滞洪生态区建设。①河道截污及垃圾清运。甘河河道全线截污，截污后污水全部收入下游恒安新区污水处理厂，处理后的尾水除回用外，通过新建人工湿地处理后作为河道生态水源。根据垃圾组分的不同分为不同，河道垃圾处理的处置方式，一是建筑垃圾结合景观要求就近填埋，封场绿化；二是对生活垃圾进行外运处置，交由大同当地企业进行统一资源化利用。②河道开展防洪治理。河道总布置上恢复主河槽的蛇形蜿蜒河势，保留10～20 m 宽的子槽，子槽内采取减渗和卵石护砌措施，使主河槽保留不少于15 cm 深的水量，防洪堤采用隐堤结构，河岸、堤身全部进行生态防护。③河道滞洪生态区建设。甘河滞洪生态区位于河道中游右岸低洼区，利用地形优势存蓄干流来水，扩大水面面积，补充地下水。运用原则为水进人退，水退人进。④河流生态修复。水生态修复城区重点段通过工程措施恢复河流水面建设河道湿地，一般段以绿代水。通过引入污水处理厂再生水外部水源并进一步净化提升后，用于补充河道生态水量。湿地内部通过乔、灌、草及湿生和水生植物的多层次搭配，实现在不同季节、不同水位条件下的丰富景观效果。缺水地区河流水生态修复难点在于控制河道耗水量、多举措补充水量。甘河河道水量来源优先当地再生水厂，其次利用引黄原质水作为应急补充水源。

综上所述，甘河通过河道疏挖、生态堤防建设等工程措施，提高行洪能力，满足安全尺度；通过建设蓄水工程、引水工程、污水净化回补等措施增加河道内常水量，建设生态蓄水湿地节点，增加河流的水环境容量，满足生态尺度、景观尺度；通过恢复与重建河道水生、陆生植被，建设绿化节点和科普基地，满足文化传承尺度。甘河水修复建设内容包含河道主槽及堤防治理13.4 km、生态湿地建设74.3 万m2、沿河绿色廊道建设26.8 km 以及补水管道长度10.3 km[3]。

4 结 语

（1）大同地区生态环境本底状况较差，干旱的自然气候及人类开发造成水土流失严重，河道断流，湿地减少，水生态环境问题亟需改善。大同地区水生态修复要重点依据干旱地区的自然特点，宜治则治，宜封则封，从源头严控破坏水生态环境的影响。

（2）大同地区河道治理应充分分析自然和人为影响，围绕水生态修复目标，上游重点推进水土保持建设，中下游推进生态修复，加强滨河建设，充分利用洪水资源。

（3）以甘河河道生态治理为例，甘河河道治理将河道防洪治理与生态河道建设融为一体，推进柔性治水，蓝绿交织的设计理念，疏通水、留住水、造好水的设计原则，让河流彰显地方厚重的历史文化特色。