城镇生态河道系统设计

王冬利，杨春景

（黄河水利职业技术学院，河南 开封 475003）

0 引言

在传统的河道治理工程中，为侧重于它的某些功利价值（如防洪、水运、灌溉等），往往利用渠道化、硬化的方法对河道进行人工改造，如裁弯取直、疏挖河道、浆砌石或混凝土护岸、高筑河堤等[1]。 经过改造的河流，保障了社会安定，产生了巨大的经济和社会效益， 但也出现了一些生态环境问题：如河道的裁弯取直减少了径流在河道中的滞留时间，使水流流速增大， 加剧了对河床底部和河岸的冲刷，造成下游河段的淤积，也减少了对地下水的补充；片面强调河流的防洪功能，采用大量的钢筋混凝土或浆砌石等材料对河道进行硬化，河流两岸陡直，完全改变了河流的自然景观，破坏了河流两岸动植物的原有栖息地， 淡化了河流的生态功能，阻隔了人与水的亲近； 河流两边植被带遭到破坏，各种污染未经过滤、吸收，直接排入河道，河流生态系统严重受损等。 因此，在河道治理过程中，应将城市建设、生态环境保护等专业知识与河道建设融为一体，构建符合自然环境要求的生态河道，从而维持和强化良好的河道生态系统，改善水环境，达到人与自然的和谐发展。

1 生态河道及其建设原理

1.1 生态河道的定义

生态河道并非是原生河道，而是通过实施一定的工程和非工程措施，具备自我修复能力、健康、可持续发展生态系统的河流廊道[2]。

1.2 生态河道的建设原理

采用生态河道建设技术应该遵循以下原则：

（1）生态功能性。 生态河道是由水流及其中的动物、植物、微生物和环境因素组成的生命系统。 河道内部各生态要素进行复杂物质、能量和信息交换，使它们相互依赖、不可分割，组成了有机的生命整体，从而保持河道的健康可持续发展，发挥河道的生态功能。

（2）形态多样性。 传统的河道整治主要出于防洪安全目的，对河道进行裁弯取直，或采用单纯的规则断面，使河床平直、河水流态单一，很难为生物提供丰富多彩的栖息环境。 生态河道的构建必须利用自然河势， 避免简单地对河道裁弯取直和规则化断面， 最大限度地利用河道的自然恢复能力，尽量保护、恢复河流原有的状态。 依据生态学原理，模拟自然河道，制造水陆交错、蜿蜒曲折、分汊散乱、 河湖相连、 深潭与浅滩相间的多样性河道。

（3）取材本土性。 在构建生态河道的过程中，应尽量使用当地的土壤、石块、木材和物种，防止外来物种入侵。 在工程实施过程中，应充分考虑所用材料与周围环境的协调性，尽量保留原有的河道生态要素。

2 生态河道建设技术体系

河道的自然环境由水和空间组成，水和空间连成一体，从而形成生物栖息的场所。 河道空间包括河道、岸堤和河畔植被。 因此，生态河道的构建包括河道设计、岸堤设计，其中河道设计又包括河道景观设计、河流平面形态设计和断面设计。

2.1 生态河道设计

（1）河道景观设计。 在天然状态下，河流一般都是蜿蜒曲折的， 这样可使河水有比较多的停留时间，有利于水质的自我净化和满足河道生物的生活需要。 在河道内部，通常都是深潭与浅滩相连，在某些地方可能形成小岛。 相对于河道来说，岛屿作为河道基质中的一个特殊版块，在生物学上有其特殊的生态意义。 河道岛屿位于河流中部，由河道内部的沉积物堆积而成， 是河道内生物多样性最为丰富的地带。 因此，在生态河道建设中，应在保障河道防洪标准的前提下，利用石块或泥沙，营造多彩多姿的河道内部环境，其中包括生态岛屿、深潭与浅滩等。

（2）河道平面形态设计。 生态河道的平面设计应以自然河道平面和长期发展形成的河道形态为依据，遵循生态学原理，营造出蜿蜒曲折的河道形态。 在河道的平面形态构造时，可以在河道的两边堆放枯树或泥沙，形成类似于自然河道的凸岸和凹岸，使河道在一定程度上形成弯曲形状。

（3）河道断面设计。 生态河道断面设计的关键是使河道能够适应不同的水位和水量，维持河道生态系统的生态需水，为鱼类和其他水生生物提供基本的生存条件。 在一般情况下，需要对原河道边坡进行整治，采用多层台阶式断面结构，降低岸坡比，用多孔性材料对岸坡进行衬砌等，为水生生物创造多样化的栖息地。

2.2 生态岸堤设计

生态河道的主要功能在于遮蔽水体，维持氧平衡，以及防止水体的富营养化，保持河岸具有很强的渗透性，能够让水体、岸边土壤连成一体，以保证生态流、物流、能流的顺利通行。 因此，生态堤岸的设计应摒弃传统的河流岸坡整治技术，采用生态岸堤，以达到模拟自然河道的要求。 生态岸堤可以分解成堆岸、铺设层、护岸和缓冲带等几个主要部分。

（1）堆岸和铺设层。 堆岸和铺设层的建设主要是为了抵制河道水流作用力的侵蚀。 堆岸和铺设层以多孔性自然材料（如石块、多孔性预制砖及木头等）为主，为河流生物提供栖息地和产卵地。 堆岸材料的选择、铺设厚度及铺设方式应根据河道的坡度、抗冲刷能力，以及河流水力条件而定。

（2）护岸。 护岸的构建位于堆岸和铺设层的上方，是河道两栖动物及其他生物的重要栖息地。 在护岸工程回填时，可以完全使用当地土，恢复河道的自然环境，也可以使用透水性能好的材料。 上面覆土后，种植草、芦苇等护坡植。

（3）生态缓冲带。 生态缓冲带的构建是在河道与陆地交界的一定区域内建设乔、灌、草相结合的立体植物带，使其能够控制水土流失、防止河岸冲刷，对外界带来的氮、磷等污染物起到过滤作用，同时，也可以为鸟类和水生生物提供必要的栖息地。缓冲带的构建包括缓冲带宽度的确定和缓冲带植被的选取两项内容。 缓冲带宽度的选取与河岸的坡度、土壤渗透性、稳定性、河流水文情况、周边环境及缓冲带的作用有关。 一般情况下，不存在一种普遍的能够起到净化水质、稳固河堤、保护鱼类和其他野生动植物、满足当地人生活需求等各种效果的生态缓冲带。 在河道及其周边，原本生长着与该地环境相适应的植物，并为鱼类、鸟类、昆虫类等动物提供了生存环境。 因此，原则上应选用该河道和水系原有植物的品种，尽量避免引进外来物种。 在植被的搭配上， 应依照植被的进化法则进行搭配，河边植被应有草类、灌木丛和乔木等种类。 这样，就可以为各种生物提供相应的栖息地。

3 郑州十七里河、十八里河治理工程设计分析

3.1 工程概况

河南省郑州市十七里河、十八里河位于七里河上游，同属七里河的支流。 十七里河发源于新郑市郭店乡半坡村，自西南向东北，河道全长23.7 km，流域面积90.63 km，其中郑州市区段（苏庄水库至汇合口）长12.7 km。 十八里河发源于新郑市小乔乡孟庄南沟，河道全长24.8 km，流域面积112.3 km，其中郑州市区段（刘湾水库至汇合口）长10.5 km。 这两条河都是郑州市重要的排洪河道。 随着经济的快速发展和人民生活水平的日益提高，人们对河道功能也提出了更高的要求。 为了更好地促进郑州市东南部的发展，郑州市实施了十七里河、十八里河生态治理工程，要在满足防洪除涝标准的前提下，合理开发利用，提高土地利用率，达到治理河道、防洪除涝、改善生态和人居环境、提高城市品位、促进招商引资、发展城市建设等多赢的目的。

3.2 生态岸堤设计

郑州十七里河、十八里河的治理，主要是在按设计行洪断面疏挖完成后，进行岸坡生态防护。 根据郑州市生态水系规划，在河道治理中，河道的护砌应采用生态护岸形式，代替传统的硬质衬砌，仿效自然型护岸，修复和保护河流的自然形态，使生态系统达到自我调节的状态。 这样，在保证维护河流自然生态功能的同时，又提高河流的审美欣赏功能，配合植物种植，还可以达到稳定河岸的目的。 对较为陡峭的岸坡，在使用生态袋护岸时，可以适当增加空隙，以便于水生生物生长。 对于岸坡较缓的河段，应采用近似自然河流设计理念，采用具有诸如深潭、浅滩等形态的河床，保持河流的弯曲形状。驳岸规划的目的是从结构上为生物生存提供环境，并逐渐通过各种保育措施，恢复河流生态系统。 经过精心规划，郑州十七里河、十八里河岸堤设计如图1 所示。

4 结语

图1 郑州十七、十八里生态岸堤断面图Fig.1 Ecological bank section of Shiqili, Shibali of Zhengzhou

生态河道构建是融水利工程学、环境科学、生态学等多学科为一体的综合性工程[3]。 它的最终目标是恢复和强化河道的生态功能，改善水环境，其设计理念与原来河流整治思想有着质的区别。 因此，在生态河道建设过程中，应拓宽思路，将河道建设与城市建设、生态环境保护等专业知识融为一体，努力构建符合自然环境要求、具有综合功能的生态河道。

[1] 朱国平，徐伟等. 山东省招远市城东河河道近自然治理初探[J]. 水土保持研究，2004，11（3）：160-162.

[2] 姚云鹏，陈芳清. 生态河流构建原理与技术[J].水土保持研究，2007，14（2）：135-138.

[3] 陈梅. 建设生态河流设计探讨[J]. 人民珠江，2005（3）：26-28.