现代城市河道综合治理与生态恢复

曹仲宏 ，刘春光 ，徐 泽

（1.天津市市政工程设计研究院，天津市300051；2.南开大学环境科学与工程学院，天津市300071；3.南开大学滨海学院，天津市300270）

0 前言

河流具有行洪排涝、供水、灌溉、航运、景观、生态等多种功能，既是重要的水利资源，又是生态环境的重要组成部分。河流不仅能够为人类提供宝贵的水资源，也是各种水生生物生存的自然空间，同时对区域生态系统稳定性和小气候起着重要的调节作用。

城市河流（urban river/urban stream）是指城区内用于防洪、排涝、引清、蓄水、排水及航运的天然或人工水道。在城市社会经济发展优先的阶段，城市河流/河道的开挖或改造设计一般依据以下原则：基于水力学最佳水力半径的概念，用最经济的断面输送最大流量。这种设计思路的优点明显，即空间省，成本低。在这种理念指导下，我国多数城市河道都被裁弯取直、沟渠化、硬质化，呈现千篇一律的人工景观。

从某种意义上讲，目前多数城市河流已经难以称之为河流（river or stream），称之为渠/河道（channel）似乎更为恰当。按照传统的河道治理思路，一般会使上下游断面趋于统一，导致水流多样性丧失。由于忽略了河道与岸上生态系统的有机联系，因此不少河道显得很突兀，与周边环境不协调。当前实施的一些河流整治工程，往往只着眼于河道本身，忽视了河道周围的生物的存在，整治后未能使沿岸生物群落得到恢复。

基于以上原因，目前不少城市河道的天然属性基本丧失，河道水体及沿岸生态系统遭到严重破坏，河道的抗冲击力大大削弱。近年来，不少城市河道相继出现黑臭问题或富营养化现象，表明河道的生态功能已经几乎损失殆尽。值得庆幸的是，研究者和管理者已经注意到这种问题，并开始着手进行改进。一些研究者指出，健康的城市河道生态系统是保障城市生态安全的必要条件，也是建设生态城市的基本要求。因此，对城市河道实施生态恢复，构建良好的河道生态系统是十分必要和紧迫的。

1 国内外河道治理的理念及进展

城市河道水污染具有污染源多、涉及面广的特点，有机污染、营养性污染是其污染特征，排污、排涝、泄洪是其主要功能。近20年来，人们对城市河道治理观念已经由传统的以满足防洪、排涝的要求转变为在加强河道基本功能的同时，逐步满足生态城市发展景观要求。河道整治的新目标应该是：有效控制和抵御常遇洪水、暴雨、风暴潮，从而保障社会稳定和社会经济的可持续发展；建立多功能、高效益水环境保护综合体系，使堤岸、河道整治达到“堤固、通畅、水清、美观、岸绿”的要求。

从20世纪90年代起，国内一些城市开始转变传统的水环境治理思路，提出了河道生态治理的新理念。例如绍兴市，近几年投入近百亿元，按照“南北通畅、东西沟通、占补平衡、综合整治”的基本原则，系统地开展了城河水环境治理，并取得良好的成效。主要经验是把水环境治理提升到提高城市品位的高度，对城市主干河网进行系统整治和贯通，除恢复河道防洪、蓄水、生态的功能外，并赋予其景观、文化的功能。

由于不少河道在夏季发生黑臭问题，因此有研究者提出对河道实施生态修复的理念。一般来说，生态修复（ecoremediation）是指利用生态学原理，采用生物/生态技术手段对河道进行修复。根据报道，国内采用比较多的技术有河道曝气（例如北京大学在昆明的研究）、投加微生物制剂（例如华东师范大学在上海的研究）、种植水生植物等。其中，关于利用植物修复的研究最多，有研究者使用植物浮床（或称浮岛）（例如北京水利科学研究所在北京的研究）、植物沉床（例如天津城建学院的研究），也有通过直接种植水生植物的研究（例如中科院水生生物研究所等）。

从20世纪70年代起，发达国家纷纷对以往的水环境治理思路进行反思，提出了生态治水的理念，尊重水环境的自然规律，注重对其自然生态和自然环境的回复和保护。例如德国，从20世纪70年代中期开始，在全国范围内拆除被渠道化了的河道，将河流恢复到接近自然的状况，这一创举被称为“重自然化”。总体来看，对于河道的生态恢复所做研究及工程实践最多的是美国和日本。

在美国，从1980年起就开始进行河流生态恢复（restoration）方面的尝试，其中以加利福尼亚州的案例最多。

20世纪80年代中期，日本开始认识到“生态体系保护、恢复和创造”以及“环境净化”的重要性，特别在水环境领域，引进了新的河流整治理念，即要保护并创造适宜生物的环境和自然景观，同时尊重自然所具有的多样性，保障满足自然条件的良好水循环，避免生态体系孤立存在，取得了很大成效。

2006年，在日本东京召开了河流及流域恢复国际研讨会，日本与中国、韩国联合签署了建立亚洲河流恢复网络，旨在加强信息共享，推动亚洲范围内的河流生态恢复工作。

2 传统城市河道治理中的教训和误区

2.1 传统城市河道治理未能体现生态治河的理念

传统的河道治理往往按照河道规划线型实施驳坎、疏浚、引配水等内容，忽视了河道自然生态性的恢复。河道规划线型往往是两条笔直的平行线（此外还有两条绿化控制线），河道岸线按规划线型实施缺乏自然生态性。河道护岸一般采用硬质驳坎，河道水体与边坡土体中地下水之间无法正常交换，河道水质丧失了自我净化的功能，水生动物丧失了赖以繁衍、生长的环境；同时，单纯进行河道疏浚仅仅是转移河道底泥污染，没有对河道底泥进行综合治理；引配水易改变和破坏原有河道的生态体系，这些做法已经不符合河道生态治理的理念。

2.2 河道整治后的水质改善并不明显，改善河道水质手段单一

通过综合治理，市区主要内河水质有所改善，已配水到位的河道水质良好，但总体水质仍然较差。改善河道水质是发挥河道环境效益的重要体现，目前的河道整治主要实施了护岸、疏浚、绿化、截污、引水等工程，但由于河道沿线地区雨污分流并不彻底，部分污水仍通过雨水管道进入河道，此外，所有河道并非都具有配水条件，有条件的河道配水不均匀，强度不大，河道的底泥污染无法消除是造成整治后河道水质改善不理想的原因。

目前，改善河道水质的手段仅为截污、配水等工程措施，河道充氧、底泥的生物氧化治理、水体生物修复、水系生态恢复等多种手段尚未进入应用阶段。

2.3 河道底泥治理不彻底

河道传统的治理方法多采用绿化、驳岸、配水、截污、清淤等工程手段，但对底泥和水体生物修复及河道生态系统的建立并未引起高度重视，河道底泥对上覆水体的影响巨大，底泥污染物含量与其释放速率显著正相关，底泥污染物释放后，河水中COD浓度将超过V类水标准。清淤虽然能去除部分已污染的底泥，但城市河道底泥受工程条件限制，不可能清除全部污泥，清淤后的底泥仍为新的污染源。仅通过截污、清淤、冲水，即使短期内能解决黑臭问题，但由于好氧洁净生态系统未建立起来，本身自净能力有限，一旦河道纳污过量又将回归黑臭状况。

2.4 某些河段实现了河道排涝功能，但忽视了河道景观功能

河道排涝功能在保障城市水安全方面有着举足轻重的地位，但在河道防洪设计上，规划部门提出河道驳岸克顶应满足100 a一遇的洪水位要求，这对于常水位较低的河道，景观效果较差。

3 转变城市河道治理的理念

今后城市生态治理的理念是要保护优美的自然景观，创造和谐的生物生长环境，保障良好的自然水循环，恢复一定的水体自净能力。重点关注以下几个环节：

（1）河道整治要关注水循环在堤岸土壤与河水之间的环节，做到边坡土体中地下水能与河道水体正常交换，河岸尽量采用自然形式。在河岸边坡较缓的地方，可采用自然土质岸坡、自然缓坡、植树、植草、干砌堆石等各种方式护岸；在河岸边坡较陡的地方，可采用木框、木桩加毛块石等工程措施加固河岸，尽可能修筑人工鱼巢，提供鱼类等水生动物安身栖息的场所。

（2）河道线型尽量根据河道自然岸线结合规划河宽进行实施，河道两侧绿化带也可以不是两条平行线，绿化带可以有一定的蓄水功能（可被淹没）。

（3）对河道水质改善方法的认识要转变观念，重视河道底泥综合治理、水体自然生态及环境的修复，结合两侧绿化带内设置沿河的截污管道，尽量减少采用引配水进行河道冲污稀释，力争在相对较短的时间内让城市的河水变清。

4 国内外河道治理理念的思考

国内外河道治理的目的是建成一个具有健康富裕的生活环境与美丽自然环境相协调的社会，通过恢复河流的原有的水面积、自然风貌，保护河道的水质，确保河流的水量，恢复清洁的水流，并重视生物的多样性。城市滨水空间作为城市公共的空间，提供适宜人类各种娱乐、休闲的场所，也提供适宜鱼类等动物栖息繁衍的场所，应体现人与自然和谐共存的文明空间。

目前，我国的河流生态恢复工作尚处于探索阶段，一方面是由于我国在经济建设过程中忽视了生态环境的保护；另一方面，河流生态恢复涉及的一些技术、标准、资金和政策等问题尚未得到解决。特别是在技术方面，由于我国的河流属性和流域的社会经济发展状况与国外有很大差别，很难照搬国外的相关技术及标准，必须根据我国的国情进行改进和创新。与西方发达国家不同，我国仍然属于发展中国家，在河流生态恢复及健康河流体系构建上必须充分考虑资金少、空间紧张、水量有限、污染严重等特点，开发适合自己的技术。

综合国内外研究进展，结合我国国情，当前有以下几方面内容需要研究和探索：（1）适合我国不同地区的河流形态、边坡结构及生态护岸的建设材料；（2）生存能力强、生态效应明显、景观效果好的水生植物及陆生植被的种类和配置；（3）河流沉积物的合理疏浚及其污染物释放规律和控制技术；（4）河流生态恢复及健康河流构建的监测指标、评价方法及相关标准。