山区城镇河道生态改造设计分析

2023-07-09何明梅

海河水利 2023年6期

何明梅，陈静，贺俊

（1.贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司，贵州贵阳 550002；2.北京北林地景园林规划设计院有限责任公司贵州分公司，贵州贵阳 550002）

河流是城市诞生的摇篮、城市文明的发祥地、城市发展的灵魂，山区城镇河道作为人类赖以生存的内陆生态系统是原始人类重要的发源地之一，孕育了人类的早期文明，培育和发展了诸多繁荣的城市群体[1]。

在城市形成和发展的过程中，河流作为最关键的资源要素和环境载体之一，是关系城市生存、制约城市发展、影响城市风格和美化城市环境的重要因素。但随着国民经济的快速发展、山区城市空间的不断扩张和城市人口的大量集聚以及人为开发建设范围的不断扩大，河道的自然空间被侵占和挤压，河道的有效行洪断面越来越小，排洪能力越来越有限。

20 世纪90 年代，为了提高河道的排洪泄洪能力，保障城区内人民群众的生命财产安全，大部分的山区城镇通过清淤清障、岸坡整治等工程措施，增强了河道自身的排洪能力，但是另一方面却弱化了河流的生态功能，破坏了自然河流的生态系统，影响了城市景观环境效果。

随着人们物质生活水平的提高，河流生态系统健康与社会经济发展、人民日益增长的美好需要的矛盾日益突出，人们逐渐意识到城市的繁荣与水相生、与水共融，河道不仅仅是一个保证防洪泄洪安全的通道，也应该是一个可供人们日常休憩游览的场所，建设生态河道已成为现代城市河道治理的发展趋势。在地势平坦地区，控制洪水流量及设计水位相对容易，拥有相对简单的影响因素；而山区存在洪水暴涨暴落、破坏性大的特点，以前工程中的一些亲水设施布置以及水生植物极易被洪水损坏[2]，不少学者也发表了一些关于山区城镇河道生态改造的研究成果。本文以册亨县者楼河为例，分析了山区城市河道生态改造的理念、目标、原则等，以及在具体方案设计过程中如何在保证水安全的基础下兼顾水生态、水文化、水景观等方面的要求。

1 项目区概况

册亨县位于贵州省西南部，属黔西南布依族苗族自治州，册亨县城河道治理工程位于北盘江支流者楼河中游河段，属珠江流域西江水系。册亨县地处贵州高原向广西低山丘陵过渡的斜坡地带上，地势由西北逐渐向东南部降低，境内海拨高程大多在400～1 500 m，具有典型的山区自然景观特点。

册亨县是我国布依族的发源地和主要聚居点，占全国布依族人口的76%，2010—2016 年先后被国务院命名为“布依戏之乡”，被贵州省布依学会授予“中华布依第一县”“布依文化保护与传承研究基地”，被中国民间文艺家协会命名为“中国布依族刺绣艺术之乡”等荣誉称号。者楼河流经册亨县城，是册亨政治经济文化的中心地带，县城拥有优越的生态条件、优美的自然风光和深厚的布依族传统文化。者楼河蜿蜒穿过册亨县城，是连接新老城区的一条纽带，因此把者楼河打造成册亨县城的一条生态廊道，改善水环境，提升水景观，充分发挥河流生态功能，并在此基础上打造滨水景观、弘扬民族文化是迫切及必要的。

2 存在问题

处于山区的城市河流往往存在洪水陡涨陡落、水资源丰枯变化明显、城市用地资源紧张、亲水空间狭小等问题[3]，是城市河流治理中普遍面对的难点。

2.1 河流比降大

山区河道纵坡陡，河床比降大，水位变化幅度大，洪水呈陡涨陡落特点，而两岸居民聚集，防洪要求高，防洪压力大。所以，为了满足防洪要求，早期修建的山区河道堤防大多是垂直高挡墙型式，河岸缺乏亲水空间。又因为洪水期河水流速快，对护岸的冲刷损坏严重，堤防型式往往采用浆砌石或混凝土等硬质结构，景观单一，缺乏生态服务功能[4]。

2.2 调蓄能力弱

山区河流基本为季节性河流，所在流域对降雨径流很难有调蓄作用，自然状态下枯期河流几乎无蓄水能力，河流呈蜿蜒曲折状，导致枯期河道内几乎不能蓄水，河床大范围裸露，淤积严重，影响景观效果。

3 改造思路

本次改造设计依托册亨县城现有的基础设施，以“水利优先、兼顾景观”为理念，通过河道内蓄水美化，结合沿岸滨河景观设计，力求在保证河道防洪功能的基础上，激活滨河带的生态、休闲服务等多重功能，增强山区城市的品质和形象，为区域经济可持续发展提供有力的支撑和保障，顺应人民对美好生活的向往和期待。

设计过程构思基于以下4个原则。

（1）安全性原则。河道首先要满足城市防洪的要求。行洪泄洪是河道的一个重要功能，出于生态、美观等方面的考虑，对传统工程措施进行生态改造的前提是必须保障河道的行洪顺通和水工程的运行安全，工程建设后河道的行洪能力不低于建设前的行洪能力。

（2）生态性原则。为了在河道内蓄水形成稳定的水面，考虑山区河道河床纵坡大的特点，可在河道内分级布置生态蓄水坝，还能利用水的重力打造自流式瀑布滨水景观节点，形成动静结合的河面景观，柔化了河岸固体的边界，水流给城市景象增添了勃勃生机。

在河道两岸有针对地进行植物配置，完善植物布局，提升河道的生态廊道功能，改善河道水环境，优化多样性水生态系统，提高水体自净能力。

（3）文化性原则。城市河道不仅是一种自然景观的表现，更承载着丰富的文化底蕴，它是自然要素也是一种文化资产。改造应从当地的地形地貌及风土人情出发，充分发掘地方历史文化特色，在沿岸景观打造中融合册亨县特有的历史文化传统，突出地域文化特征，延伸老城文化，彰显布依魅力。

（4）共享性原则。城市河道景观不仅具有自然山水的情趣和历史文化底蕴深厚的特点，而且是独具特色的城市敞开空间，应由全体居民共享，既要考虑到观赏者的视觉美感，也要考虑方便居民活动。并在保证安全的前提下打造居民亲水活动区，满足人们亲近自然、接近水体的愿望，增加居住体验，提升滨水区居民生活品质，建成集安全性、生态性、观赏性和游乐性于一体的优美宜居环境，让河道成为一条生态、绿色的河道，一圈可绕河闲坐的运动道，让人们恢复逐水而居的城市记忆。

4 改造措施

本次改造主要解决2 个问题：①河道纵坡较大，枯水期怎么保持平稳宽阔的水面；②河水流速较大，如何在保证防洪安全基础上，提升河道的生态性和美观性。

根据工程现状，充分借鉴国内外河道改造的设计理念和关键技术，如首尔清溪川复原、成都的“三河”改造、桂林的内河水系景观建设等工程，取其精华，结合自身特点，因地制宜采取以下工程措施：①新建生态坝，它可在枯期运行，升起闸门挡水，合理控制河道内水位，有效改善水环境和形成活水景观，而且闸门门顶溢流过水可打造人工瀑布的景观效果。通过升坝蓄水、降坝行洪，既可解决城市河道泄洪与蓄水的矛盾，又能保证防洪安全。②沿河打造景观节点，通过必要可行的工程措施，在河道蓄水的基础上，通过植物配置、小品打造等进行湿地绿化和两岸滨河带的环境美化，建成以“人、城市、生态、文化”为主题集生态性、观赏性和游乐性于一体的优美宜居环境[5]。

4.1 生态蓄水坝

山区河道纵坡较陡，河水陡涨陡落，通过修建生态蓄水坝，在枯期拦水形成稳定的景观水面，打造“动静结合”的河流景观，同时在汛期不影响河道原本的行洪能力。其平面位置依据“上游断流时河道不干枯，上下游水景连续衔接”这一重要原则，考虑水景要求、主河道坡度、河床高程等，结合现场地形地质条件来选取，采取分级筑活动坝的布置方式。在治理段河道内布置5 座活动坝，坝高为3～5 m 不等，坝长为30 ～45 m不等。

根据地性条件、蓄水条件及运行要求，生态蓄水坝需满足运行安全可靠、景观效果好、日常运行管理及维护方便的要求。本工程对橡胶坝、水力自控翻板闸、底轴转动液压钢坝作如下比较。

（1）橡胶坝。其优点是相对于常规闸投资较低，施工时间较短，安装坝袋只需3～15 d即可。坝体是柔性软壳结构，能较好抵抗波浪冲击，可安装跨度大，汛期可倒坝泄洪，不阻水。其缺点是坝袋由高分子合成材料聚合而成，容易受到尖锐物体的损坏，而山区河道汛期河道内常有较大石块等，且长期在室外环境中坝袋易老化，使用寿命一般为10～15 a。升降坝是通过充泄水系统来完成，一般需要2～3 h；橡胶坝运行时坝顶溢水高度小于50 cm，所形成的瀑布景观效果一般。充泄水系统需要修建泵房、充泄水管路等配套设施，运行管理不够安全可靠。橡胶坝单延米投资约3万元（不含土建投资）。

（2）水力自控翻板闸。其优点是闸门启闭完全由门前水位变化引起的压力改变而实现，不需要任何外力和人工监控。运行时正常蓄水位等于或略低于门顶高程，当蓄水位高于门顶0.1～0.3 m 时，门板受水压力作用而倒伏；当挡水位只有门高30%～20%时，门板受重力作用而升起。其缺点是闸门启闭受泥沙淤积影响较大。运行时，门前泥沙淤积位于支铰支点以下形成启门阻力矩，可能导致闸门难以正常开启；关闭时如门后泥沙淤积或硬物卡在支铰处，导致闸门难以正常关闭，对安全运行不利。水力自控翻板闸单延米投资约5 万元（不含土建投资）。

（3）钢坝。其外形美观、实用、新颖，不设中墩，可形成大跨度水景观效果。闸门采用钢材，表面进行热喷锌，坚固耐用。运转件为特殊复合材料，在水下运行多年无需加润滑油。闸门通过液压设备启闭，速度快，一般在2 min 之内即可完成。特有的锁定装置可以有效地控制闸门开启角度，水位可以任意调节。启闭机也可以配备手动装置，操作力只需50 N，若遇停电或故障亦可以保障正常运行。钢坝单延米投资约12万元（不含土建投资）[6]。

通过上述综合比较，考虑到者楼河洪水来临时河道水位涨幅较快且河道内有大量的推移质和悬移质，为能够快速开启闸门泄水且闸门不易被损坏，本次推荐采用底轴转动液压钢坝，如图1所示。

图1 底轴转动液压钢坝模型

4.2 沿岸景观工程

设计主要从布依文化精髓内提取灵感，如吊脚楼的形式及材质、常用乐器及形象、蜡染的图案纹样等，将这些文化沿河落地，成为布依风情的展示长廊，与设计有机融合，打造独一无二的册亨布依景观。

设计以一线（沿河运动）、一段（生态涵养）、两点（亲水互动）、四区（文化展示）、五带（静水缓流）、六桥（桥体景观）为整体景观结构。

（1）一线（沿河运动）。利用现有慢行道、河岸步道等进行动线组织，沿岸慢行闭合，连通两侧滨水空间，形成可达性较强的慢行路网，打造双侧连续的健身步道、活力节点，让河流律动起来。通过上述措施实施，提高片区的可达性，让河流与周边道路、居住区等联系更紧密，让水岸生活成为人民的生活记忆。

（2）一段（生态涵养段）。生态涵养段位于河道中下游，坡度稍缓，通过在河道沿岸种植水生植物进行水质涵养，有针对性地进行植物选择布置，选用乔木、灌木、藤本植物完善植物群落构成，从视觉角度强化绿地空间和水面空间的建设，弱化堤防空间边界，改善亲水性，构建河流绿色廊道，提升河流的生态廊道功能，从而改善堤防周边的生态环境，在空间尺度上弱化硬质堤防给人带来的坚硬冰冷的感受。

（3）两点（亲水互动点）。在河道较宽、纵坡较缓的位置结合地形设置多级活动空间，有亲水平台、休息平台、过河汀步等。上层空间保证行人基本通行，下层空间则可进行亲水活动，亲近自然享受清凉，在汛期来临时不影响行人通行功能。

（4）四区（文化展示区）。在河道段设置4 处文化展示区，集中展示册亨布依族少数民族文化。以建筑文化作为载体，进行整体文化落点基础，通过景观小品等形式，让市民在沿河游憩的过程中了解册亨县丰厚的民族文化特色，身临其境感受当地的文化发展，利用景观节点的方式叙述城镇文化，以此作为册亨县对外展示布依文化的窗口之一。

（5）五带（静水缓流带）。在治理河段内，因地制宜地设置5 座生态蓄水坝，形成5 段静水缓流段，整体形成水流流速多样的状态。

（6）六桥（文化桥体景观）。目前，老城区桥梁有6 座。结合周边的文化落位及功能分布，主要采用彩绘的手法，结合栏杆雕刻、展板展示等，使6 座大桥分别体现布依族服饰文化、节庆文化、歌舞文化、古籍文字等教育文化、生活文化、民风民俗以及河流村庄文化等。