探討城市河道生態(tài)化治理的設(shè)計方法

1、探討城市河道生態(tài)化治理的設(shè)計方法摘要：圍繞如何進行城市河道生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)，從設(shè)計的角度對河道生態(tài)化 治理提出多方面的要求與建議，拋棄傳統(tǒng)設(shè)計方法，對生態(tài)設(shè)計方法進行了簡述。 關(guān)鍵詞：城市河道；生態(tài)化治理；設(shè)計方法過去,城市河道治理往往偏重于水利灌溉、排水泄洪 ，護岸硬化、渠化現(xiàn)象 嚴(yán)重,加上兩岸居民生活污水、垃圾的排入，導(dǎo)致很多河道變成臭水溝，水生物無 法生存,生態(tài)系統(tǒng)遭到極大破壞。在日益嚴(yán)峻的環(huán)境危機中，城市的建設(shè)者們開始 尋找一條有效的生態(tài)化解決方案，以解決鋼筋混凝土叢林中人與自然隔絕的現(xiàn)象， 創(chuàng)造一個水清岸綠、蟲叫蛙鳴、人與自然和諧生存的水岸環(huán)境。生態(tài)恢復(fù)是一個系統(tǒng)工程，河道的生態(tài)化治理

2、措施應(yīng)該是多方面、全方位的, 而這些措施圍繞的核心就是如何進行生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)，這就對設(shè)計者提出了新的 挑戰(zhàn)。每一個設(shè)計元素都應(yīng)該為生態(tài)恢復(fù)創(chuàng)造有利條件，從而形成生態(tài)化河道，即通過人工物化，使治理后的河道能夠貼近自然原生態(tài)，體現(xiàn)人與自然和諧共處， 逐步形成草木豐茂、生物多樣、自然野趣、水質(zhì)改善、物種種群相互依存，并能達到有自我凈化、自我修復(fù)能力的水利工程。所以 ，設(shè)計者應(yīng)該多利用自然的抗 干擾、自我修復(fù)能力來處理人與自然的關(guān)系，而不是大量采用人工結(jié)構(gòu)和形式來 取代自然,這是生態(tài)設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計方法的區(qū)別。1河道線型設(shè)計河道線型設(shè)計即河道總體平面的設(shè)計。 由于城市用地緊缺，河道濱水地帶不 斷被侵占,

3、水面越來越少，河寬越修越窄，但是為了泄洪的需要，要保證過水?dāng)嗝妫?只好將河道取直、河床挖深,這樣對駁坎的強度要求就逐步提高，建設(shè)費用逐漸加 大,而生態(tài)功能逐漸衰退，河道基本成為泄洪渠道，這與可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略相悖。 而生態(tài)化治理需要退地還河，恢復(fù)濱水地帶，拆除原先視覺單調(diào)、生硬、熱島效應(yīng) 明顯的渠道護岸，盡量恢復(fù)河道的天然形態(tài)，宜彎則彎，寬窄結(jié)合，避免線型直線 化。自然蜿蜒的河道和濱水地帶為各種生物創(chuàng)造了適宜的生境，是生命多樣性的景觀基礎(chǔ)。河灣、凹岸處可以為生物提供繁殖的場所 ，洪峰來臨時還可以將其 作為避難場所，為生物的生命的繁衍增加濕地、河灣、淺灘、深潭、沙洲等半自 然化的人工形態(tài)，既增添了

4、自然美感，又可以利用河流形態(tài)的多樣性來改善生境 的多樣性,從而改善生物群落的多樣性。相對于直線化的渠道，自然曲折的河岸設(shè) 計更能夠提高水中含氧量，增加曝氣量，因此也更有利于改善生物的生存環(huán)境。從工程的角度看，自然曲折的河道線型能夠緩解洪峰，削減流水能量，控制 流速,所以也減少了流水對下游護岸的沖刷，對沿線護岸起到保護作用。退地還 河、濱水地帶的恢復(fù)，使得城市建設(shè)設(shè)計人員在河道斷面的設(shè)計上留有選擇的余 地，不需要采用高強度的結(jié)構(gòu)形式對河濱建筑進行保護。順應(yīng)河勢，因河制宜，無疑在工程經(jīng)濟性方面也是較為有利的。2河道斷面設(shè)計河道斷面的選擇除了要考慮河道的主導(dǎo)功能、 土地利用情況之外，還應(yīng)結(jié)合 河岸生

5、態(tài)景觀，體現(xiàn)親水性，盡量為水陸生態(tài)系統(tǒng)的連續(xù)性創(chuàng)造條件。傳統(tǒng)的矩形斷面河道既要滿足枯水期蓄水的要求，又要滿足洪水期泄洪的要求,往往采用高駁坎的形式，這樣就導(dǎo)致水生態(tài)系統(tǒng)與陸地生態(tài)系統(tǒng)隔離，兩棲 動物無法躍上高駁坎，生物群落的繁殖受到人為的阻隔。梯形斷面的河道在斷面 形式上解決了水陸生態(tài)系統(tǒng)的連續(xù)性問題，但是親水性較差，陡坡斷面對于生物 的生長仍有一定的阻礙，而且不利于景觀的布置，而緩坡斷面又受到建設(shè)用地的 限制。復(fù)式斷面在常水位以下部分可以采用矩形或者梯形斷面，在常水位以上部分可以設(shè)置緩坡或者二級護岸，在枯水期流量小的時候，水流歸主河道，洪水期流 量大，允許洪水漫灘，過水?dāng)嗝娑溉蛔兇?，所以?fù)式

6、斷面既解決了常水位時親水性 的要求,又滿足了洪水位時泄洪的要求，為濱水區(qū)的景觀設(shè)計提供了空間，而且由 于降低了駁坎護岸高度，結(jié)構(gòu)抗力減小，護岸結(jié)構(gòu)不需要采用漿砌塊石、混凝土等 剛性結(jié)構(gòu),可以采取一些低強度的柔性護岸形式。 人類活動較少的區(qū)域，在滿足河 道功能的前提下，應(yīng)減少人工治理的痕跡，盡量保持天然河道面貌，使原有的生態(tài) 系統(tǒng)不被破壞。所以在河道斷面的選擇上，應(yīng)盡可能保持天然河道斷面，在保持天 然河道斷面有困難時，按復(fù)式斷面、梯形斷面、矩形斷面的順序進行選擇。然而在河道治理的過程中，也應(yīng)該避免斷面的單一化。不同的過水?dāng)嗝婺苁?水流速度產(chǎn)生變化，增加曝氣作用，從而加大水體中的含氧量。多樣化的河

7、道斷面 有利于產(chǎn)生多樣化的生態(tài)景觀，進而形成多樣化的生物群落。例如在淺灘的生境 中,光熱條件優(yōu)越，適于形成濕地，以供鳥類、兩棲動物和昆蟲棲息。積水洼地中， 魚類和各類軟體動物豐富，它們是肉食性候鳥的食物來源，鳥糞和魚類肥土又能 促進水生植物生長，水生植物又是植食鳥類的食物，從而形成了有利于鳥類生長 的食物鏈。深潭的生境中，由于水溫、陽光輻射、食物和含氧量隨水深變化，所以 容易形成水生物群落的分層現(xiàn)象。3河道護岸形式傳統(tǒng)的河道護岸在材質(zhì)方面大多數(shù)采用混凝土及漿砌塊石等硬質(zhì)材料，整個護岸形成一個封閉的體系，猶如給河道穿上了一層盔甲，但只考慮了河道的安 全性,卻忽視了對河流環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)及其他動植物

8、與微生物生存環(huán)境的影響 ； 不僅阻礙了水生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，連動植物、微生物的整體生物鏈都被阻斷；地下水與 河水也不能及時的溝通，水循環(huán)過程被隔斷，河道變成了只進不出的封閉水體，從 而有悖于城市的生態(tài)化建設(shè)。在建設(shè)生態(tài)河道的過程中，河道護岸是否符合生態(tài)的要求，是否能夠提供動 植物生長繁殖的場所，是否具有自我修復(fù)能力，是設(shè)計者應(yīng)該著重考慮的事情。生 態(tài)護岸應(yīng)該是通過使用植物或植物與土工材料的結(jié)合，具備一定的結(jié)構(gòu)強度，能減輕坡面及坡腳的不穩(wěn)定性和侵蝕，同時能夠?qū)崿F(xiàn)多種生物的共生與繁殖、具有 自我修復(fù)能力、具有凈化功能、可自由呼吸的水工結(jié)構(gòu)。目前很多設(shè)計者提出了一些有效的護岸設(shè)計方法，如土工格柵邊坡加固技

9、術(shù)、干砌護坡技術(shù)、利用植物根系加固邊坡的技術(shù)、滲水混凝土技術(shù)、石籠、生 態(tài)袋、生態(tài)砌塊等。這些結(jié)構(gòu)的共同點：一是具有較大的孔隙率，護岸上能夠生長 植物,可以為生物提供棲息場所，并且可以借助植物的作用來增加堤岸結(jié)構(gòu)的穩(wěn) 定性；二是地下水與河水能夠自由溝通，能夠?qū)崿F(xiàn)物質(zhì)、養(yǎng)分、能量的交流，促進 水汽的循環(huán)；三是造價較低，不需要長期的維護管理，具有自我修復(fù)的能力；四是 護岸材料柔性化，適應(yīng)曲折的河岸線型。但是生態(tài)護岸也有一些局限性，選用的材 料及建造方法不同，堤岸的防護能力相差很大，所以要根據(jù)不同的坡面形式，選擇 不同的結(jié)構(gòu)形式。坡面較緩的河段，可以選擇生態(tài)砌塊、土工格柵等柔性結(jié)構(gòu) ， 而坡面較陡的

10、河段，可以選擇干砌塊石、石籠、滲水混凝土等半柔性的結(jié)構(gòu)；生態(tài) 護岸建造初期強度普遍較低，需要有一定時間的養(yǎng)護，以便植物的生長，否則會影 響到以后防護作用的發(fā)揮；施工有一定的季節(jié)限制，常限于植物休眠的季節(jié)。俗話說“蝦有蝦徑、蟹有蟹路”，各種生物都有自身獨特的生活習(xí)性，而不 同的生態(tài)護岸結(jié)構(gòu)形式能夠滿足不同的生物生長繁殖需求，例如石材類護岸可以 提供螺螄、螃蟹等生物的寄居攀附，自然邊坡及土工格柵護岸可以提供泥鰍等軟 體動物生長,淺灘地段適宜浮游生物的繁殖，深潭區(qū)域適宜魚類活動，所以在駁岸形式 上,要根據(jù)地形地貌、原始的植被綠化情況，選擇多種護岸形式，為各種生物創(chuàng)造 適宜的生長環(huán)境，體現(xiàn)生命多樣性的

11、設(shè)計構(gòu)思，這樣既可以保持豐富多樣的河岸 形式,延續(xù)原始的水際邊緣效應(yīng)，又給各種生物提供了生長的環(huán)境、遷徙的走廊, 容易形成完整的生物群落。4植物配置設(shè)計植物根系可固著土壤，提高土壤持水性，增加土壤的有機質(zhì)含量，既改善土 壤的結(jié)構(gòu)與性能，增加抗侵蝕能力和抗沖刷能力，起到固土護岸的作用，又能提高 河岸土壤肥力，改善生態(tài)環(huán)境。而且隨著時間的推移，植物不斷生長，這些作用將 會不斷加強。植物枝葉可截留雨水，過濾地表徑流，水邊植物的枝葉能抵消波浪的能量， 從而起到保護堤岸、凈化水質(zhì)、涵養(yǎng)水源的作用。豐富的植物群落，也為動物、水生物提供產(chǎn)卵場與棲息地。植物還具有凈化水質(zhì)的作用，污水中的氮磷等物質(zhì)被植物吸收，

12、能夠轉(zhuǎn)化為 生長所需要的營養(yǎng)成分，變廢為寶,從而實現(xiàn)“污”“水”分離，降低河道富營養(yǎng) 化水平。研究人員對生態(tài)化治理的河道進行監(jiān)測發(fā)現(xiàn) ，NH4+、TP、CODM和SD指 標(biāo)都明顯降低，水體質(zhì)量得到顯著提高。根據(jù)生長條件的不同，河道植物分為常水位以下的水生植物、河坡植物、河 灘植物和洪水位以上的河堤植物。在選擇植物的時候 ，不僅要達到豐富多彩的景 觀效果,層次感分明，給人以賞心悅目的視覺享受，而且要具有良好的生態(tài)效果， 根據(jù)水位和功能的不同，選擇適宜該水位生長的植物，并達到一定的功能。在常水 位線以下且水流平緩的地方，應(yīng)多種植生態(tài)美觀的水生植物，其功能主要是凈化 水質(zhì),為水生動物提供棲食和活動場

13、所，美化水面，根據(jù)河道特點選擇合適的沉水 植物、浮水植物、挺水植物，并按其生態(tài)習(xí)性科學(xué)地配置，實行混合種植和塊狀種 植相結(jié)合；常水位至洪水位的區(qū)域是河道水土保持的重點，其上植物的功能有固堤、保土和美化河岸作用，河坡部分以濕生植物為主，河灘部分選擇能耐短時間水 淹的植物，河道植物的配置應(yīng)考慮群落化，物種間應(yīng)生態(tài)位互補，上下有層次，左 右相連接,根系深淺相錯落，以多年生草本和灌木為主體，在不影響行洪排澇的前 提下,可種植少量喬木樹種。洪水位以上是河道水土保持植物綠化的亮點，是河道 景觀營造的主要區(qū)段，群落的構(gòu)建應(yīng)選擇以當(dāng)?shù)啬茏匀恍纬善志坝^的樹種為主 物種應(yīng)豐富多彩、類型多樣，可適當(dāng)增加常綠植物比

14、例，以彌補洪水位以下植物群 落景觀在冬季蕭條的缺陷。這樣,水生植物與河邊的灌喬木呼應(yīng)配合，就形成了有 層次的植物生態(tài)景觀。在植物種類的選擇上，要盡量選擇適宜本地區(qū)氣候環(huán)境的物種，同時不造成 外來物種入侵，植物生長后構(gòu)成的景觀層要分明。水際邊緣地帶要選擇抗逆性好、 管理粗放、植物根系發(fā)達、固土能力強的植物，比如香根草、百喜草等。人工污 染較嚴(yán)重的河段或者郊區(qū)無污水管的河段 ，要選擇環(huán)保效果好，能有效地消除氮 磷、油污、有毒化學(xué)物質(zhì)的植物種類，以達到生態(tài)治河的目的，比如伊樂藻、苦草、 狐尾藻、金魚藻、浮萍、美人蕉等。有關(guān)研究表明 ，沉水植物比浮水、挺水植物 更能有效去除污染物。有種植槽或濕地的地方

15、，可以根據(jù)水生植物適應(yīng)水深的情 況,配置多種水生植物，重構(gòu)水生植物、魚類、鳥類、兩棲類、昆蟲類動物的良好 棲息場所,比如蘆葦、荷花等。綜上所述，生態(tài)河道的設(shè)計需要各方面因素的配合，設(shè)計者要拓寬思路，結(jié)合生態(tài)學(xué)、工程學(xué)、水利學(xué)的知識，相互補充,才能形成一套有效的設(shè)計方法。河道的生態(tài)化治理是一個可持續(xù)發(fā)展的系統(tǒng)工程，要通過設(shè)計、施工、養(yǎng)護等一系列措施模擬一個生物生長的適宜環(huán)境，為各類水生、陸生和兩棲類動物、 植物以及微生物提供棲息、繁衍和避難的場所，并且，除采取工程和植被措施外，還必須有選擇的放養(yǎng)水生動物及微生物，恢復(fù)生物的多樣性，重建生物系統(tǒng)的生態(tài)鏈。5參考文獻葉碎高,王帥,張錦娟.河道植物措施與生物多樣性研究進展與展望 J.水 利與建筑工程學(xué)報，20XX,6(2):41-43.韓玉玲,嚴(yán)齊斌,應(yīng)聰慧，等.應(yīng)用植物措施建設(shè)生態(tài)河道的認(rèn)識和思考J.中國水利，20XX(20):9-12.王