城市河道生态治理对策与研究

李 庆

(上海勘测设计研究院有限公司，上海 200434)

随着我国城市化进程的加快，人们逐渐开始对河道环境和周边环境的要求和期望也越来越高。而大规模的水利工程建设[1]，使我国众多的自然河道面貌发生了巨大的变化，现有河道的生态系统和自然景观得到了极大的破坏，人类和动植物赖以生存的条件和环境越来越差[2]。在传统水利工程的建设中，人们更加注重河道的防洪排涝功能，却忽视了河道本身的生态服务水平[3]。随着人们环境意识的不断提高，人们逐渐认识到，水利工程的价值已不仅限于传统的防洪排涝功能，而是更具有生态环境和景观效果等多样化的价值。以改善河道生态系统和环境整治为目标的河道生态治理[4]，已势在必行。

1 河道现状及存在问题

(1)城市水系减少，河道泄洪滞涝能力下降。随着城市化的发展，片面追求城市发展速度和规模，导致河道空间越来越小，大量河道被填埋、淤积、断头，同时一些河道被裁弯取直，自然岸坡被硬质护岸代替。城市水系减少，河道护岸变硬，导致河道泄洪滞涝能力下降，城市内涝问题日益严重。

(2)水污染严重，水质恶化。工业化和城市化给城市水环境造成了很大的影响，沿河的工业企业、居民点、违章建筑产生的污水及垃圾大量排入河道，不但降低了河道的整体排水能力，还对河道水质造成了严重的污染，河道水环境质量也大幅度下降，河道水体的自净能力不断地减弱，水体发黑发臭。

(3)河道本底欠缺，影响水环境质量。人为改造河道，如果缺乏对河道生态环境的保护，将造成河道渠化和岸线硬化等河道本底欠缺问题。大量城市河道失去自然生态岸线，被改造为“两面光”或“三面光”的硬质岸线，导致部分城市河道除在雨季获得部分流量外，几乎丧失了自然补水水源，造成河道水环境容量低，生态基流不足，严重影响河道水环境质量。

(4)生态环境破坏，影响周边环境。城市发展往往造成河道生态环境的破坏，水体污染，水质恶化，进而造成了水生植物的减少和死亡。水系减少及水体污染等河道危机直接影响到了土壤和水体的物质交换过程，间接地破坏了河滨动植物赖以生存的生态环境，进而影响到河道陆域范围植被生长及沿岸的自然景观。

(5)河道空间不足，增加河道治理难度。在城市建设发展过程中，往往因城市建设用地导致大量河道空间被挤占，河道范围越来越小，沿河违规建筑乱搭乱建。在开展河道水环境治理时，常常受制于有限的空间和资源，面临河道空间不足、用地权属、征地动拆等问题，增加了河道治理的复杂性和实施难度。

2 河道生态治理思路

河道是水生态环境的重要载体，要考虑生物的多样性，为水生、两栖动物创造栖息繁衍环境，这样既有利于保护河道水生态环境，又有利于提高河道自净能力。除满足宣泄洪水的要求外，还应尽量保持河道的自然特征及水流的多样化，只有水流的多样性才有水生物的多样化。为此，河道生态治理既要恢复自然河道的功能，又要满足人类依赖生存的要求，以“回归自然”与“以人为本”相结合为河道生态治理思路[5]。

3 河道生态治理对策

河道生态治理要以防洪安全为基础，立足河道生态环境的治理和周边环境及景观的提升，尽可能体现河道的自然天成，突出河道生态、亲水及休闲功能[6]。

3.1 现状调查及分析

开展河道地貌形态、水文、水质、生态、底质、污染源及周边环境等现状调查，结合相关规划及资料分析及揭示河道生态系统存在的主要问题。

3.2 河道布置

3.2.1河道平面形态

河道平面形态应结合河道的类型特点及防洪排涝等功能要求，宜弯则弯，宜宽则宽，维持其平面形态的蜿蜒性。严格控制采取工程措施对天然河道形态进行缩窄、填埋、改道、裁弯取直等较大的改变，尽量不破坏河道的蜿蜒性。弯曲的河道具有更高的生态效益，可减少水土流失、扩大生境面积、增加生境多样性等[7]。

(1)河道岸线宜弯则弯，尽量自然，保持其天然的蜿蜒性。河岸线蜿蜒曲折、忽宽忽窄，岸坡变化起伏、或陡或缓，利于形成富有多样性的环境条件，构建丰富稳定的生态系统。

(2)河道水面宜宽则宽，在用地许可的条件下，可尽量拓宽。水面拓宽可以减轻河道汛期的行洪压力，利于宣泄洪水，同时也增大了河道水量存蓄的能力，可使洪水的峰值流量减少，迟滞径流的蔓延，缓解了防洪压力。另外，较大的水域面也给了生物更多的生存空间，以便在水体和土壤中繁殖出更多的微生物，利于水质的提升。

保持河道蜿蜒曲折的河道形状，局部较宽水面形成湿地，既可增大河道阻滞洪峰流量，延长暴雨径流在河道中的滞留时间，降低洪涝灾害风险发生，又可起到保护河道生物多样性的积极作用。

3.2.2河道断面形式

(1)河道断面形式比较。河道断面形式的选择应充分考虑河道的规模、功能、地形地貌、水位、流量等，以满足防洪安全、过流能力、河岸稳定、生境多样性及周边景观等要求[8]。河道断面的设置应尽可能保持天然河道断面，在保持天然河道断面有困难时，可按复式断面、梯形断面、矩形断面的顺序选择。

河道断面形式的选择可分别从河道占地面积多少、水域面大小、构建生态系统恢复的基底条件、水生动植物的生长以及生态亲和性等方面进行综合比较。见表1。

表1 河道断面形式综合比较表

复式断面在常水位以下可采用矩形或梯形断面，常水位以上可设置缓坡或二级护岸，过流能力强、蓄水量大，河滩地相对较大，有利于水生物和两栖动物的生长，且为滨水区提供了景观空间。复式断面亲水性、生态性和景观效果均优于矩形断面和梯形断面，在用地允许的条件下，河道断面形式优先选择复式断面。

(2)河道断面形式多样化。河道断面形式的多样化应结合河道平面形态、过水能力、岸坡稳定、泥沙冲淤等因素，根据水流特性进行适度调整，设置主河槽、河漫滩、河滨带等多种地貌形态，使河道具有不对称的几何特征。河道断面的不对称性可从两侧坡比的不对称、平台高度及宽度不对称等方面进行布置，形成多样化的河道断面形式[10]。

3.2.3河底生境改造

河底生境改造主要是营造适宜水生生物生长的环境，通过多样性生境的营造，为河道生物多样性的恢复提供基底条件；同时通过设置鱼巢等设施，为改造后的河道提供鱼类栖息繁殖的适宜场所。

在不影响河道断面过流的前提下，结合河道平面、断面的布置进行河底生境改造，形成深浅交替的浅滩和深潭，产生急流、缓流等多种水流条件，形成多样化的河底生境。

为构建多样的河底生境，在局部河段进行河底微地形改造，局部河底营造高低起伏的水下地形，部分区域形成一些深潭，局部区域形成一些浅滩，丰富河底的生境条件，最终形成适宜不同水生植物生长繁殖、水生动物生存的连续而又富于变化的生境基底。在这个基底上进行植物引种工程和动物引育工程，使其成为一个可自我修复和自我发展的健康生态系统，提升河道的生态健康水平。

3.2.4护岸形式

针对喀斯特山区大白菜肥料需求不同及合理施肥，通过栽培2+X施肥进行试验，探索裸地大白菜氮肥的施肥方法及数量，氮、磷、钾肥施用量对大白菜产量的影响不同，缺磷、钾肥或钾肥施用过多会影响大白菜的产量，氮、磷肥过多不会提高产量，反而增加成本。本研究可为喀斯特山区修正和优化施肥技术提供参考，促进大白菜高产优质栽培种植提供科学施肥参考依据。

(1)护岸现状及存在问题。①降低河道蓄水，造成洪水泛滥：河道硬化阻断了水体的下渗，河道蓄水、渗水及补水的功能无法得到最大程度的发挥，河道抵御、吸收洪水的能力减弱，同时也降低了地下水补给。另外硬化的过水断面造成水流速度加快，在降水量大时易造成洪水泛滥。②生态功能消失：河道硬化隔绝了土壤与水体之间的物质交换，使土壤和水体中的生物失去了赖以生存的环境，严重影响了原先生长在岸坡和水体中的生物正常生存，造成河道的部分生态功能消失，减弱了河道水体的自净能力。③破坏河道景观硬化的河道将整个河岸表面封闭起来，造成河岸表面无法正常生长植物，河岸颜色单一且视觉生硬，自然效果较差，在不同程度上对生态、环境和景观产生不良的影响，降低了河道的亲水性和景观效果。

(2)生态护岸。生态护岸布置本着“以人为本”，在满足行洪安全、结构稳定及抗冲刷要求的情况下，既要符合环保生态的理念，同时又避免河道断面单一化，以丰富岸线，使河道护岸成为当地的一道亮丽的风景线。河道护岸的选择除满足工程渗透稳定和滑动稳定等安全条件外，还应结合生态保护或恢复技术要求，尽量采用当地材料和缓坡，为植被生长创造条件，保持水流的侧向联通性。①植物护岸。保持河道自然状态，配合种植喜水特性植物，并可根据水流流速，加铺土工格栅。适用于坡度缓或腹地大、土体较稳定、水流流速不大于1.5m/s的河道。②绿化混凝土护岸。护坡坡面整平后，现浇或铺砌预制的绿化混凝土块或生态砌块，并利用孔隙进行绿化种植。适用于坡面土体易流失、水流流速较大(1.5～2.5m/s)的河道。③干砌石护岸。干砌石护岸一般与其他生态护坡结合使用，常水位以下采用干砌石坡，以上采用其他形式的生态护坡。适用于坡面土体易流失、水流流速较大(1.5～2.0m/s)的河道。④堆石护岸。以卵石、乱石、块石等材料堆砌成直立挡墙，保留堆砌块体的缝隙、孔洞，为生物提供繁殖和生长环境。适用于两岸用地受限的河段。

(3)硬质护岸改造。城市河道、堤防建设不仅要使堤岸发挥出水利工程的功效，更要融入城市景观、生态环保理念。对原有硬质护岸进行保护和利用，在充分调查分析、比选论证的基础上明确改造方案，改造方案应注重生态化，并且经济合理[9]。①直墙式护岸。根据挡墙高度、水位高低在挡墙临水侧河底设置种植槽，槽内种植水生植物、小灌木、藤本类植被。挡墙墙顶布置藤本类或者具有垂悬效果的灌木类植被，或者在挡墙外沿面设置种植槽，槽内种植垂挂式藤本类植被[10]。②斜坡式护岸。坡度较陡的护岸可参照直墙式护岸设置种植槽，槽内种植植被，坡度较缓的护岸拆除坡面硬质结构新建生态护坡[11]。在护坡表面上砌筑网格，网格内栽种固土植物，网格可采用混凝土浇筑或预制混凝土块安装于已有的护坡上。

3.3 水生植物配置

水生植物配置从河道沿岸向水体深处依次为挺水植物、浮叶植物和沉水植物。挺水植物是滨水景观营造的重要组成，也是人工湿地常用的植物，具备一定的水体净化功能。浮叶植物主要用于调节水面景观效果，对水体净化效果有限。沉水植物对于水体净化有积极作用，还能够维持水体的清水稳态。

植物选取应以本地物种优先，考虑生物多样性、水质净化能力、景观功能、管理维护等因素，尽可能构建自然的、存活期长的、多样性的、稳定的植物群落。

3.4 水生动物生态链

完善水生动物生态链，强化生物多样性，形成生产者、消费者、分解者完整的生态循环系统，建立良性循环的生态系统。

3.5 水质净化技术

水质净化技术可提升水体的自净能力，包括曝气技术、生态浮岛技术、生态湿地技术等。

(1)曝气技术。曝气技术可对进入河道的污染负荷进行消减，并为水生生态系统的恢复创造条件。根据河道水质改善需求(如改善水质、恢复生态等)、河道条件(如水深、流速、断面形状、周边环境等)、河道功能要求(如景观功能、航运功能等)的不同，一般可采用固定式充氧站和移动充氧平台两种形式。

(3)生态湿地技术。生态湿地是一个综合的生态系统，应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理，充分发挥资源的生产潜力。湿地植物在控制水质污染、降解有害物质上也起到重要作用。

3.6 生态补水

采用河道生态补水、水系连通等方式，补充河道水源，强化水体流动，提高水体自净能力。

城市河道大多属于季节性、雨源型河道。枯水期河道生态基流缺乏，水量较小，导致河道水环境容量不足，水动力条件不佳。利用再生水、水库水、雨水等为补水水源开展河道生态补水，有利于保障河道生态基流，改善河道水质，维持正常的生态和景观功能。

对于近期没有条件利用再生水、水库水等进行补水的河道，可考虑采用河道内部水体循环或水系连通的形式，增强河道水动力条件，远期考虑与再生水补水体系进行有效衔接。

3.7 生态维护

(1)水生动植物养护。对净化水生态的植物定期收割、清理、补植，达到吸收并去除污染物效果，对河道两岸原生态植物进行定期修剪、清理，对投放的水生动物视情况进行补充和更换。

(2)生态修复区域维护。对生态浮岛、人工湿地等复杂的生态修复区域还应根据各自的要求定期对相关装置进行维护，比如保证生态浮岛的固定装置完好，定期对湿地的格栅、各类工艺池进行清洗、滤料更换等。

4 沿河陆域生态治理

目前，河道治理存在功能相对单一，与滨水两岸功能的契合度有待加强，河道生态景观和休憩功能较弱，河道及沿河陆域区域的治理相对滞后，水域及陆域环境质量亟需进一步提升。

河道治理不仅仅只关注水域本身，更应向注重水陆一体化治理转变，强调水陆统筹、水岸联动、水绿交融[12]。河道治理不仅要考虑河道的防洪排涝要求，更需要强调以人为本，努力做到城水相融、人水相依，提升滨水景观品质。河道治理应从水域到陆域、由水质达标向蓝绿空间综合治理转变。

5 结语

新形势下，河道生态治理不仅关乎城市面貌的提升，更是彰显城市文明的重要手段[13]。未来的河道水域及沿河陆域生态治理，既要满足防洪排涝及生态平衡等需求，又要体现生态价值和景观特色的内生需求。

目前世界上许多国家逐步对破坏自然生态的河道进行回归自然状态的改造，修建生态堤防、增加河边湿地及河滩面积、恢复水生植物群落、维护生物多样性、提升滨水景观已成为河道生态治理的趋势。这就要求河道生态治理工作要贯彻“以人为本”的理念，通过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，系统改善城市生态环境，使老百姓能够切身体会到城市生存环境的变化。