生态河道在中心城区的展示——慈溪市潮塘横江一、二期生态工程

潘学良,王 鑫,应利根

(1.慈溪市水利局,浙江 慈溪 315302；2.浙江省水利水电勘测设计院,浙江 杭州 310002；3.慈溪市潮塘横江建设指挥部,浙江 慈溪 315300)

“生态浙江”、“美丽浙江”是浙江省近几年建设的重点,亮点之一便是生态河道建设,并由此涌现了许多成效卓著的生态河道治理工程,但大多数生态河道主要位于城镇郊区,处于中心城区的生态河道少之又少。而慈溪市潮塘横江正是这样一条流淌在中心城区的生态河道,润泽了慈溪市城区的大片土地和生活在这片土地上的人们,让人们充分领略到了河道之美,生态之美和自然之美。

1 工程概况

慈溪市潮塘横江拓疏工程位于慈溪市城区,是宁波市重点建设项目,项目建设主要内容包括拓宽疏浚、两岸风貌景观绿化、改善水生态环境及兴建跨江桥梁等,涉及河道总长13.30km,概算总投资9.0亿元,其中工程投资2.6亿元。项目共分四期实施,其中,一、二期工程已完成,三期工程正在实施,四期工程计划于2013年11月开工,本文主要介绍项目的一、二期工程。

一期工程(农业园区段)实施范围东起降桥江,西至东外环线,周边为国家级农业示范园区。本河段大都为原生态的自然风貌,全长1.10km。工程自2005年6月开工,至2006年4月完工；二期工程实施范围东起新城大道,西至青少年宫路,位于慈溪市城市发展的中轴线上,河道北侧拟建大型高档居住区及五星级宾馆,是未来城市发展的中心,河道全长1.84km,工程自2007年10月开工,2009年4月完工。

一、二期工程主要开展2.94km河道拓疏,由原面宽20m河道拓疏到80m,河道两岸生态护坡5.88km；建造青少年宫路跨江桥梁1座,配套节制闸2座；种植水生植物及河岸绿化面积20.25万m2。一、二期项目概算总投资为8083万元,其中生态绿化投资850万元,政策处理投资2972万元。

2 设计目标

本项目建设目标可以概括为8个字,即：水清、流畅、岸绿、景美。力争项目完成后能提高区域防洪排涝能力,有效保护水土资源,改善生态环境,建设特色生态景观,营造宜居环境,改善生产条件和生活质量,维护人文与自然景观、促进观光和旅游发展等。

3 设计理念

3.1 生态水利理念

农业园段工程位于城市的外围,比邻国家级农业示范园区,对河道的环境要求、生态要求较高,本段设计结合浙江省万里清水河道的建设要求,把生态治水的理念引入到设计中来,尽量避免河道的 “硬化”、“白化”、“渠化”,使之与周边环境融为一体,通过工程措施营造出一个“水清、流畅、岸绿、景美”的现代生态型河道。

3.2 景观水利理念

青少年宫段工程位于城市中轴线上,比邻五星级酒店,对于河道周边滨河带的景观要求较高,本段设计兼顾了河道建设与营造滨河带景观相结合理念,既保持河道蓄水、防洪、排涝的水利特性,又营造出舒适、怡人、有文化内涵的生态景观,两者相辅相成,相互映衬。

4 设计原理

4.1 自然岸线设计原理

工程河道在满足行洪排涝要素的前提下,岸线布置总体顺直平滑,局部自然曲折,同时采用宽窄不一的自然型河道断面形式,体现出景观河道的弯曲、灵动、多变和生态自然性。

4.2 生态护岸设计原理

护岸设计完全按照生态原理进行设计,一方面,利用生态河堤生长的水生植物和由此而生存的水生生物净化水质；另一方面,通过河底及坡面表层泥面生长的大量微生物、藻类、水生动植物形成的自然生物膜净化水体,提高河道本身的自净能力,达到改善水环境的效果。保留了水体和陆地的物质循环,使得原有的河道区域的动物、植物、微生物之间得以有序循环,有利于河道的生物存活和自我修复。

4.3 增加水体容量设计原理

在规划用地允许的条件下,尽量把河道断面做宽,使得河道具有较大的过水断面和水体容量,宽大的河道具有较强的水体自净能力,与水体中动物、植物、微生物共同作用,可在一定程度上完成水质的自我调节和自我净化,满足生态河道的要求。

5 工程布置亮点

5.1 原生态岸线

河道总体布置从宏观的角度上要符合区域的总体规划,要与社会经济发展状况相协调；从微观的角度上要符合“能弯则弯”、“能宽则宽”的原则。

5.1.1 能弯则弯

本工程岸线布置时,摒弃了传统的直线加圆弧采用控制点加转弯要素的设计放样思路,解放设计理念,采用人工手绘自然曲线来设计,放样采用多点加密坐标法,尽量避免直线段太长,能弯则弯,用蜿蜒、蛇形、折线等代替直线；在河道转弯时,也不用一个规整的圆弧去完成转弯,尽量多一些变化。

5.1.2 能宽则宽

本工程河道断面力求宽大,纵线上河道断面宽宽窄窄,不设统一堤距,断面设计自由开放、不搞整齐划一,左右岸采用不对称布置,有支汊河的区段结合现有地形条件适当放大河道断面。

5.2 景观造地结合防洪封闭线

本工程是集水利、水源保护和生态景观建设为一体的综合性河道治理项目,从水利的角度,河道沿线需有1条满足50a一遇防洪标准的防洪封闭线,本次设计考虑结合河道两岸的景观绿地建设,采用丰富自然的景观造景堆土来形成一条隐形的防洪封闭线,也就是说在任一断面的景观造坡的最高点高程满足防洪的要求即可,让水利与景观完美的融合在一起,人们感觉不到堤防的存在,只觉得身在高低错落、自然起伏的芳草绿地中。

5.3 生态岛

生态岛的设置完全是结合现状地形条件而来,布置于龚家谭江和骨干河的交汇处,此处为河道 “三岔路口”,设计考虑扩大断面,将现有高地连同树木、植被等一并予以保留。生态岛呈东西走向,形似“葫芦”,水位较低时分为东、西两岛,水位较高时两岛合而为一。西岛植水杉,播草籽,近岸植亲水植物；东岛植灌木、移植大树如大香樟、大枫杨等,近岸植亲水植物。生态岛北岸侧水域部分挖深,种植芦苇、蒲棒等挺水植物,形成生态湿地。植物配置上尽量考虑植物观景的季节性,做到四季长新。

6 新材料、新技术应用

6.1 生态材料固土护坡技术

在河道迎水侧水位经常波动区及以上部分,容易发生波浪掏刷及雨水侵蚀,从而产生水土流失,本工程采用生态格网、土工格室+混凝土框格的型式替代传统的混凝土、浆砌石护坡。

6.1.1 生态格网护垫技术应用

生态格网防护技术是指将抗腐耐磨高强的低碳高镀锌钢丝或铝锌合金钢丝(或同质包塑钢丝),由机械编织成生态、六边形网目的网片 (见图1),根据工程设计要求组装成箱笼,并装入块石等填充料后连接成一体的结构,用做堤防、路基防护等工程的新技术。“生态格网”护垫是厚度在0.15～0.50m(含0.50m)的网箱结构。主要用作河道、岸坡、路基边坡护坡结构。既可防止河岸遭水流、风浪侵袭而破坏,又实现了水体与坡下土体间的自然对流交换功能,达到生态平衡。坡上植绿可增添景观、绿化效果。

图1 生态格网防护图

6.1.2 土工格室技术应用

图2 土工格室图

土工格室是由聚乙烯片材经高强度焊接而制成的一种三维网状格室结构(见图2)。土工格室可置于岸坡土体中,并在形成的格室里面放置种植土、本土植被物种、碎石等材料组成的混合物,同时还可以扦插不同植物类型的活枝条。土工格室利用其三维侧限原理,通过改变其深度和孔型组合,可获得刚性或半弹性的板块,可以大幅提高松散填充材料的抗剪强度,抗冲蚀能力较强。由于土工格室具有围拢及抗拉作用,因此其内填料在承受水流作用时可免于冲刷,植被生长充分后,可使坡面充分自然化,形成的植被有助于减缓流速,为野生动物提供栖息地。植物根系也可以增强边坡整体稳定性。

6.2 生态护岸形式

6.2.1 仿木桩+变水深种植区+亲水植物

仿木桩+变水深种植区+亲水植物的护岸形式见图3。4.00m宽的防汛通道路面高程3.40m,采用沥青混凝土路面 (厚8cm),下设石渣垫层厚40cm。后接1∶3的斜坡至第1排仿木桩顶高程2.23m,斜坡植草皮、垂柳,下设种植土厚30cm。仿木桩为C15混凝土预制,桩径20cm,桩长2.00m,间距0.50m,桩分2排布置,排距1.50m,桩顶高程分别为2.23,2.08m,桩间碎石填充,形成亲水平台。第2排桩迎水侧设平台上铺卵石,平台上间植美人蕉等亲水植物,后接1∶3的斜坡直至河底高程-0.87m。

图3 仿木桩+变水深种植区+亲水植物护岸形式图

6.2.2 缓坡+叠石

图4 缓坡+叠石护岸形式图

缓坡+叠石的护岸形式见图4。河道正常水位1.93m,设计在高程1.70m处设2.00～4.00m宽的水生植物种植平台,今后植物和平台都将起到消浪固土护坡的作用；平台下接1∶3的自然边坡至河底高程-0.87m；平台上接自然缓坡,坡脚桐庐石叠置,叠石下设70cm×30cm的浆砌块石大方脚(大方脚上部以素混凝土固定桐庐石(或卵石),块石粒径40～120cm),缓坡4.00m范围内设土工格室固土护坡。置石应有一定艺术性堆放,并结合水生植物种植,形成较野趣的自然式驳岸。

图5 植物配植、固土技术效果图

6.3 植物配植、固土技术应用

本次植物配植采用发达根系植物进行护坡固土,既可以达到固土保沙、防止水土流失,又可以满足生态环境的需要,还可以进行景观观赏,主要运用的植物有香蒲、芦苇、菖蒲等。植物配植、固土技术效果见图5。

7 示范成效

潮塘横江一、二期 (浒山农业园区段、新城大道至青少年宫路段)拓疏工程重视 “生态治水”理念,通过工程措施营造出一个“水清、流畅、岸绿、景美”的现代生态河道工程。整治后的河道岸坡稳定,植物生长良好,岸坡植物防护基本全覆盖,有效避免了水土流失,河滩保留完好。二期工程河岸两侧另有20.00～50.00m的绿化带,景观环境保持良好。工程主要示范成效如下：

(1)工程在设计上注重了自然、生态并兼顾景观的理念,力求做到与城区周边环境相协调,两岸种植水生植物护坡,并采取河道截污、治污、引水、可采用2.2t,镇压层坡肩块石处于临界稳定,建议加大块石重量或局部理抛2层大块石。

[1]李秉实.JTJ 221—87港口工程技术规范 [S].北京：人民交通出版社,1987.

[2]南京水利科学研究院.JTJ-T 234—2001波浪模型试验规程[S].北京：人民交通出版社,1988.

[3]陈国平.温州浅滩一期围涂工程南围堤 (调整)波浪模型试验[R].南京：河海大学,2006.

[4]中华人民共和国水利部.GB 50286—98堤防工程设计规范[S].北京：中国计划出版社,2006.

[5]中华人民共和国交通运输部.JTJ 221—87防波堤设计与施工规范 [S].北京：人民交通出版社,2011.