论城市河道整治工程设计难题及结构方案的选择要点

何龙 上海市奉贤区柘林水务管理所

河道整治即“河床整理”，指控制和改造河道的工程措施。如今国民经济和社会不断发展，城镇化及工业化进程同步加快，基础设施增多，人们生活水平也有所提升。此背景下，社会对水利发展提出更高要求，指出水利发展需以人为本、节约资源，促进人与自然和谐共处。河道是重要水利设施，其治理必受到重视。总之，城市河道的整治有长期性、系统性特点，通过结合正确的整治理念、规划及科学化的技术和管理，必定能提升整治工程质量，促进社会发展。

1.城市河道整治设计作用

当前城市化进程逐步推进，在此过程中“河道”扮演着重要角色。习近平总书记在发表过的重要讲话中，指出当今生态文明建设倡导绿色发展，并需落实河长制建设，以加快对城市河道的绿色、高效发展。在此背景下，进行城市河道整治及设计工作尤为重要。以下，总结出城市河道整治设计的三点主要作用：

首先，关于防洪排水。城市雨水量上涨、周边河流水位上涨后，通过城市河道，能起到储存雨洪、分流下渗作用。不但能够有效防洪，还能利用自身优势，调节城市水流量，降低各种洪灾风险。其次，关于环境保护。城市河流蒸发面大，且具备流动性、高热容性特点，使得河流的蒸散效应，能有效缓解城市“热岛效应”。此外，河道周围打造绿化环境，还能吸附各种灰尘、尾气等有害物质，并消解嘈杂城市噪音，最终达到净化空气、消除声音污染之效。最后，关于景观生态。河道整治除防洪排水外，也要充分发挥出景观性优势，例如通过优化其结构来改变城市地段分布。

2.城市河道整治工程设计难题——以S市F区J河及支河为例

2.1 项目概况

以S市F区J河及支河的相关整治工程为实例，主河道J河从北向南穿越整个F区新城范围，南北向形成河道-J河-海、东西向形成城市-J河-城市的空间布局。J河为该区“三纵三横”主干河道中的“一纵”、为主要的引排水通道，规划河口宽度80-157m、规划河底宽度50-127m、规划河底高程-2.0m（吴淞高程），现状河道长度22.45km、面积2.19km；J河支河为规划次干、一级支河，规划河口宽度20-60m不等。该河道及支河沿途经较多工业废水排放口，河水水质污染情况较严重，部分自然土坡驳岸受船行波冲刷坍塌严重，亟需采取整治措施。由于沿河主要是工业区、居住区，部分处于城乡结合部，属跨街道河流，受支流河道水质影响较大，支流长期以来被水环境治理工作忽略，执行难度大。如今，该区域洪涝问题逐步体现，且河流水体发黑发臭，河流空间受挤占。据《水污染防治行动计划》等文件精神，此次J河及支河及支流的相关整治工程应围绕行洪、防洪、水景多项要求。

2.2 整治现状及存在问题

首先，从地理位置分析。J河及支河流经较密集的城区地段，随着S市F区经济水平迅速提升，城市发展迅猛，因而导致该河道及支流受到严重挤占，暗渠严重，河道洪涝问题日益突出。探究其原因，是城市道路建设频繁等，导致水系割裂排洪不畅通。另外则是该河道及支流处防洪设施并不完善，加之河道边界处复杂，周围用地均是各种工业园区、城市建设用地、市政道路等，限制了河道拓宽设计。在此情况下，导致J河及支河及支流堤防建设系统性缺失，挡墙修建年代久远，出现破损情况严重，应当及时拆除重新构建。另外，河道周围防护栏杆设施不健全，和当前城市发展所需要求存在一定差距。其次，从水质情况分析。当前，J河及支河内水质属IV-劣V类标准，除了雨污水混流、沿街商铺等，各种工业园区排出的污水量大，都给河道造成较大污染，严重破坏了生态平衡。

2.3 整治必要性及思路

根据以上总结出的几大现状及问题，应及时采取有效的综合整治措施。在设计时须了解J河及支河区位特性，将其尽量拓宽后使用，为调蓄滞洪提供条件。借助于各种新技术手段，消除河道点源、面源污染，提升河道水质。在防洪潮的维度上，要积极对当前河道断面形态进行调整，丰富断面形式，为亲水、管养打下坚实基础。另外，从生态景观的角度分析，整治设计要结合S市F区的城市发展定位，打造出符合主题的自然生态休闲区域，带来品质享受。

3.城市河道整治工程方案选择要点

3.1 防洪工程

据J河及支河的流域特性，且经过了详细的水利计算、方案对比后（经济性、操作可行性等），最终确定了以下防洪工程实施方案：首先，在J 河入海口，拆除新建一线海塘水闸，新建水闸净宽60m、闸槛高程-1.5m，最大流量668m/s，扩大出海口门，降低区域除涝最高水位。其次，根据J河及支河工程布置走向，基于清淤清障，拓宽不满足防洪标准河段，结合所处地块特点、施工难度分析，最终列出钢筋混凝土 L 型挡墙+种植槽、生态阶梯式挡墙（如图1）、生态石笼二级小挡墙等多种形式的护岸结构形式既确保岸坡稳定又保护河道生态。最后，则是在上述基础上落实清淤。清淤方式有挖泥船开挖、冲泥泵疏浚、机械开挖三种，具体根据河道清淤的深度、施工工期、环境保护等因素选择即可。

图1 生态阶梯式挡墙

3.2 水质改善工程

以《地表水环境质量标准》《城市黑臭水体整治工作指南》《关于加快本市黑臭河道综合整治的工作方案》等为依据，按照“水岸联动、截污治污，沟通水系、调活水体，改善水质、修复生态”的治理思路，开展改善工程。其一，技术层面。（1）截污纳管。对河道两岸入河排水口进行全面调查，进行雨污分流改造，污水就近经截污管排入周边市政污水管网。（2）水生态系统构建。通过生物基网、河底微环境改造、沉水植物群落恢复、挺水（浮叶）植物群落恢复、生态浮床等内容，构建一个结构较为完整，功能较为完善的河道水生态系统。（3）沟通、调活水体。对J河支河进行梳理，沟通因道路、管涵等导致的水流不畅，水动力差，河道淤泥沉积情况严重的河道，改善河道水质。采取太阳能曝气生态浮岛曝气装置（如图2所示），提升水中溶解氧值，利用组合填料表面挂膜形成的大量微生物膜，对进水中的有机质进行降解，同时达到部分脱氮、除磷的效果，充分发挥植物、动物、微生物的多重水质净化功能，从而更快速地减少河道中BOD含量（测定方式如图3），防止淤泥堆积，消除臭气。其二，管理层面。完善环境监察体系，对于部分工业企业将废水偷排入河的行为进行严厉惩罚；强化责任考核，确保职责落实到位。诸如各种垃圾、建筑泥浆禁止通过雨水管网或直接流进河道，加快河道清除工作。在沿河道200m或一定范围内，执行禁止养殖政策。逐步拆除非法占用河道的建筑物，并且淘汰工艺落后且污染较严重的企业，防止污水入河。

图2 太阳能曝气生态浮岛实物图

图3 常见BOD含量测定方法

3.3 设施完善工程

近年来，关于城市慢行系统建设越来越受重视，各地相继出台慢行系统规划、设计导则、政策文件等。通过完善基础设施，是民生工程重要组成，提升居民幸福指数和城市宜居度。关于J河及支河整治中的设施完善工程，主要从慢行系统、防护栏杆两方面实施。其一，关于慢行系统。（1）沿河慢行。主要包括了J河、天然支流慢行系统。关于慢行系统工程设施的建设，要依据S市F区J河及支河的特性、施工现状、河道通行方式等综合决定。考虑其良好的天然基底，结合J河中游两岸的公园、花展等河道两岸慢行驻留空间，构建一套较为完整、吸引周边居民的慢行系统。并成功举办了2019年迎新跑等活动。（2）跨河慢行。沿河慢行系统要根据其亲水性分为两个部分，亲水类可设置到J河的中游、支河的靠市政道路测沿岸，利用河道两岸防汛通道及慢行步道作为通路。在相关工程中，在J河支河生态培育区中设置小岛并建跨河栈桥、老桥翻新改建为人行桥景观桥、浮桥等。其二，关于防护栏杆。结合我国相关建造规定，及景观需求，将其高度设置在不低于1.1m，并根据J河及支河环境要求，在不同高度的控制上做好调节，以发挥出防护效果。另外，栏杆间距提前做好规划，在临河处设置不锈钢、木栏杆等，并结合钢筋混凝土 L 型挡墙、生态阶梯式挡墙等布置。

3.4 景观设计工程

根据S市F区J河及支河相关整治工程的要求及《S市河道生态治理设计指南》的文件精神进行景观设计方面，要遵照多样化、自然化、点线面结合（把握河道纵向自然条件，避免破坏沿岸生态环境）、植物配置合理化等诸多原则，从而使得J河及支河成为联系城市生活和大自然间的纽带。首先，无论是景观设计还是植物配置，都要丰富多样，能为当地居民带来不一样的生活体验，避免视觉疲惫，当然除了保持各个单品个性化外，也要维持整个设计的和谐。其次，河道的整治及改造并非是对J河及支河进行所谓大刀阔斧般“翻修”，而是遵循当地的自然环境、人文特点、气候等，打造出舒适宜人环境，形成小型自然气候群。最后，合理进行植物配置。配置时必须保留植物的层次感、美观，且颜色形式的搭配要满足大众的审美。通常可设置水生植物、水源湿生植物、岸陆陆生植物等。综合考虑到防洪策略，可在植物造景、配置上选择耐水湿、耐冲刷植物，如广玉兰、垂丝海棠、乌桕、黄菖蒲、灯心草、香蒲、荷花等。

4.结语

综上所述，城市河道综合整治工程落实，应贯彻党代会相关部署要求，构建出城市地方政府复杂、社会参与、公众监督工作局面。本次研究以S市F区J河及支河相关整治工程为例，分析了其整治现状及问题，并指出分别从其设施完善、水质改善、防洪、景观设计等维度落实整治方案。为切实保障整治质量，要基于“河长制”工作机制，制定长效管理制度，持续推进工作，并结合有效舆论引导。在现代化背景下，城市河道整治和建设中，更要懂得重视人与自然间和谐的关系，根据河道自然特性来设计优化，从而进一步推动城市稳定发展。