双碳目标下城镇型河流生态环境的复苏探索

梁瑶瑶，陈 勇，王英杰

(1.中水珠江规划勘测设计有限公司，广东 广州 510610；2.珠江水利委员会水生态工程中心，广东 广州 510610)

0 引言

在当前双碳目标的战略背景下，水利作为生态环境改善的重要保障之一，如何在水生态系统修复的基础上提升江河湖库固碳增汇的能力，已成为值得思考研究的问题[1]。近年来，随着“一河(湖)一策”“幸福河湖”“母亲河复苏行动”等政策的推动，新时代生态文明建设取得重大成果，国内已建成多个美丽河湖样板，具有广泛的示范性，然而研究低碳化河流生态环境复苏设计的工程较少。

本文将以东江-沙河水系连通工程为例，“碳”究河流生态环境的复苏设计如何更有效地发挥节能减排和减碳固碳的作用，为水利工程的低碳化设计提供新途径、新思路，助力推动新阶段水利的高质量发展。

1 河流生态环境复苏的研究背景

1.1 复苏的概念内涵

河流生态环境复苏主要针对受损的河流生态系统，如干涸断流或自然形态受损的河道，通过系统有序的修复措施，促进其逐渐恢复生态平衡，保持稳定的生态功能，实现河流生生不息的自然景象[2]。河流生态环境复苏不仅是新阶段水利高质量发展的重要举措，而且是建设美丽中国的必然要求，具有广泛而深远的意义。

1.2 城镇型河流的特征

城镇型河流主要指依托流经中小城市城区及镇区的河流水系。相比于都市型河流具有高密度、高投入、高开发等建设特征，城镇型河流主要服务于中小城市及城镇地区人口相对稠密的区域，建设管理和水岸开发力度都较低，河流周边常有大量高污染高能耗的产业集聚，滨水产业结构正处于转型提升期；在满足人民休闲生活的基础上，城镇型河流强调生态修复和经济发展的双重功能，对加强流域空间综合开发利用、提升滨水绿地价值有着更迫切的治理需求。相比于乡村型河流具有低密度、低开发、仍留有原生乡野之美的特征，城镇型河流具有城乡融合的特征，注重展现城镇自身山水特色。

城镇型河流生态环境的复苏是生态、文化、经济的多元复苏，是城镇幸福河湖建设的重要途径，更是城镇宜居宜游宜业生活圈构建的重要组成部分。推动城镇型河流生态环境复苏的绿色化、低碳化设计，是新阶段高质量发展的应有之义，是引导人民群众向绿色低碳生产、生活方式的必然选择。

2 博罗县东江-沙河水系现状分析与目标任务

东江-沙河水系连通工程位于广东省惠州市博罗县园洲镇境内，北靠罗浮山，自然环境优越。古时小海河道(约4.56km)连通着东江和沙河两大水系，水草丰沛，鱼跃鸟鸣，人民沿着小海不断迁徙，自发形成了多个传统的村庄聚落。村镇依水而兴，甚至出现了厘金厂等重要金融场所，孕育了独特的东坡文化、龙舟文化和粤曲文化，形成了水陆相交、商贸繁盛的鱼米之乡。

然而在上世纪50年代，由于修筑堤防末段小海被填筑堵塞，小海成为死水，与东江的水体交换和生物交流被阻塞。随后由于经济快速发展，小海两岸兴建了不少印染企业，流域内低端高污染的产业不断集聚，粗放式的产业发展方式导致小海污染日益严重，断头河日渐发臭，水质呈断崖式下降[3]；沙河下游也由于受三角洲潮汐的影响，河道水流呈往复流，污染物在涉河内迭荡，造成沙河水环境承载力低下，如图1所示。

图1 古河道1986年卫星图与2018年卫星图对比示意图

近年来，博罗县园洲镇坚持“以人为本、生态优先、文化引领、创新驱动”的发展思路，积极优化产业结构，改善流域水质环境，以治水倒逼治产，清退了大量的高污染产业，在东江与沙河水系连通工程启动前完成了截污工程，为水系连通工程夯实了建设基础。

东江与沙河水系连通工程以改善城市水体循环为首要目标，同时兼顾防洪排涝、生态环境、文化休闲等治理目标，从流域出发，通过河道疏浚、开挖、新建水闸等措施，恢复东江与沙河水系连通，将小海及两岸地区建设成为具有地域特色的集生态、防洪、景观、休闲娱乐于一体的城市滨水区，如图2所示。

图2 工程总平面布置图

3 双碳目标下城市边缘区河流复苏的设计“碳”索

以绿色发展理念为指引，按照“水系连通、潮差活水、多维生境、低碳景观、智慧调度”多目标的系统治理思路，统筹解决小海水安全、水生态、水环境、水景观等涉水问题，强化涉水空间资源的保护、开发与利用，实现河流的生态、景观、产业等多重服务价值的有效提升，促进人-水-城和谐共生发展，打造当地幸福河湖的美丽样板。

3.1 “碳”索多专业协作方式，共建生态永续的水利工程

工程巧借苏轼治西湖的妙思，将人工治理、生态营造与景观美学有机融合，深度促进水文、水工、生态、景观、移民、施工、造价等多专业的协作，主要通过水系连通、河道疏浚等实现可持续发展的生态水利设计。

3.1.1留足河流自然生长的空间

传统的水系连通工程大多按照单一的河流宽度和长度确定工程的建设范围，仅仅考虑水利部门密切相关的河道管理范围、保护范围线、行洪控制线等，未能充分考虑与城市绿线、蓝线的融合。

以尊重现状土地利用情况和空间管控为原则，在工程设计的前期阶段，通过地形勘测、调研座谈等方式摸清河流周边的土地利用情况，整合河流周边可利用的滨水小广场、防护绿地、闲置的低洼地等滨水绿地资源，积极衔接国土空间规划，划定更合理的工程红线范围，避免只用河流宽度这类单一的指标割裂滨水绿地资源，破坏现状生态廊道的连续性。在不增加工程造价投资的基础上，充分考虑碳汇水岸植被群落构建、河流多元生境营造、滨水游憩系统建设等需求，对滨水绿地进行整合优化，预留能让河流自然生长、让万物复苏的生态廊道空间，为城镇未来的发展留足弹性空间；同时通过土地的资源整合，可有效提高滨水绿地的利用率和使用率，实现土地的集约利用。

3.1.2夯实韧性多维的蓝绿基底

传统水利设计为了保障水系行洪通道的顺畅，常采用单一、顺直的护岸断面形式，忽略现状自然多变的地形，对水系进行直接拓挖，粗暴地清除河流现状内由于多年冲积形成的自然滩地和湿地，由此产生的大量挖方往往难以实现就地平衡，需要外运处理。这种传统模式不仅不能适应新时代水生态建设的要求，还会增加碳排放，不利于工程的节能减排管控。

工程秉持从源头减碳的原则，在方案比选初期就主动思考水利工程的规划设计如何服务双碳目标，积极推动传统设计方式的绿色转型。工程充分考虑小海季节性水位变化，以疏浚、水系连通等措施为主，最大化保留现状的滩地、低洼地等湿地，对河床底泥进行达标处理，重点通过微地形设计、种植土回填等方式实现资源的就地利用和土方平衡，最终实现防洪排涝、生态补水、活水畅流等多重功能，重塑自然蜿蜒、丰富多变、弹性共生的蓝绿基底。

在工程设计的过程中需要各专业的设计内容充分衔接，如将底泥回填到河道两岸重塑地形，不能仅仅只考虑回填地形的美观性，还需要复核回填的地形是否影响行洪和水动力、是否有利于生物栖息地的营造等等；如护岸设计，水文和水工专业需提供相关的洪水位数据和防洪断面规模给生态和景观专业，进行进一步的竖向设计；务求在充分的、科学的论证基础上实现多能合一的河流生态环境设计[4]。

在项目的施工阶段，定期进行现场进度查勘和无人机航拍记录，把低碳理念落实到各个实施环节之中，关注工程全周期的碳排放来源，对水利建设进行实时的监督，优先考虑环保型的节能材料，将现状挡墙、构架等拆除后形成的红砖、石块等进行回收利用；同时积极与施工单位沟通，发现有明显不良影响的，及时提出有效的解决措施和意见，尽量减少不必要的建设环节，实现可持续发展的低碳水利。

3.2 “碳”索多层次乡土植被，共享高效固碳的绿美水岸

3.2.1营造与水共生的多层次滨水植被群落

国家法律法规对水利工程关于在河道内种植苗木有严格的规定，在行洪河道内种植的苗木不得影响行洪通畅；因此传统水利工程的滨水绿化设计往往更慎重，在满足覆绿的基础上通常仅考虑少量的植物搭配，滨水植被群落往往较单一、固碳的能力也较低。然而传统的市政园林项目往往会更侧重于植物的色彩、造型设计，满足游客猎奇打卡的需求，而忽略原生植被的生态特性，过于追求视觉效果。

工程滨水植被群落的设计以保障行洪通畅和生态活水为基础，兼顾新时代生态建设和人民的多元游憩需求，充分考虑东江与沙河潮水位多变的特征，主要通过乔木、灌木、草地的混合种植设计，最大化保留现状有价值的乔木和大型灌木，构建适应性强、层次丰富、疏密有致的滨水植被群落。

根据研究表明，构建“乔木-灌木-草本”的多层次植被群落不仅能增加植被群落的多样性，增强植被群落的自我调节能力，还能将植物的固碳、增氧能力发挥到最大效果；乔木的冠幅相比于灌木更大，因此其固碳能力更强；落叶植物的固碳能力通常比常绿植物更强[5]。

由于小海每日水位涨落变化约在2m范围内，针对这特殊的过渡带，补植湿生、水生花卉植物等，增加能有效净化水质的植物品种，如香蒲、再力花和鸢尾，做到场地和水体之间的良好过度，恢复河流湿地景观，创造物种丰富的低碳滨水植被群落。总体上构建以沉水植物-湿生植物-挺水植物为主的滨水植被生长格局，不仅能有利于维持长久的、良好的水质环境，还能为不同的微生物提供多样的生存空间，从而影响水岸空间的碳储存，综合提升河流生态廊道的碳汇能力。

滨水植被群落设计不仅考虑了多层次的植物搭配，还注重不同植物组团搭配的合理密度，避免盲目追求植物的碳汇能力而导致过度种植，引起植物不良生长甚至枯萎死亡等现象。同时紧密结合水生态系统的营造需求，补充细叶榕、凤凰木、楝树等蜜源性、食源性植物，给鸟类提供丰富多元的落脚点和食物，吸引不同的鸟类栖息，让河流成为鸟类和其他生物繁衍栖息的天堂，打造生生不息的滨水生境。

3.2.2制定以乡土植被为主的高碳汇苗木表

乡土植被不仅具有明显的地域性和良好的适应性，而且对本地市民有鲜明的文化性和独特性，是人民承载乡愁记忆的重要载体。相比于外来植物品种，乡土植被拥有更加稳定的群落结构，不容易对当地的生态系统造成不良影响，有利于建立良好的、持久的、稳定的碳汇水岸生态系统；在施工和养护期间，乡土植被的运输和养护成本更低，能从源头上更有效降低工程建设的碳排放。

坚持以乡土植被为主、以外来植被为辅的原则，科学筛选苗木，充分考虑工程全周期和植物全生命周期的碳排放特征，合理选择苗木规格，优选单位面积固碳释氧效应较好的优势品种[6]，如羊蹄甲、樟树、凤凰木、白兰、木棉、海南蒲桃等乔木和美人蕉、扶桑、蜘蛛兰、龙船花、海枣等灌木以及台湾草，制定有实施性、地域性的高碳汇苗木表，并在施工期间与施工团队保持紧密沟通，根据当地苗圃的实际供应情况做出动态调整。

3.3 “碳”索多形式教育途径，共创人人自觉的低碳未来

3.3.1打造低碳化的滨水民俗游径

古河道不仅在各村落中承担着重要的交通连接、生产商贸等作用，而且在村落历史发展、文化繁衍中饰演着重要的角色。虽然小海受到严重污染而堵塞断流，村民们失去了重要的亲水活动空间，但村民们依然心怀敬畏，把相关的滨水民俗节庆用具保存在古河道周边，如龙舟、花灯等。

在河流生态廊道营造的基础上，通过堤顶路、亲水园路、亲水栈道的多元连接，重点串联古河道周边的乡公所、文化站、榕树广场、寺庙祠堂、荔枝古道和龙舟存放处等，为人民的日常社交、滨水民俗活动搭建起便利通达、自然乐活的通道，将城市的蓝色基础设施与灰色基础设施进行有效的融合，打造具有鲜明地域特色的滨水民俗游径，全面提升河流两岸的活力。

滨水游径的低碳设计主要体现在以下3个方面：①将规划堤顶路与现状沿河村道进行结合，降低硬质铺装的比例，提高滨水绿地面积，助力河流减排增汇的建设，打造融堤防巡视、慢行游览、快速穿梭等于一体的一级园路系统；②在满足安全规范的基础上，结合河流地形地貌设计，利用回填的土方设计高低起伏的亲水园路，保障亲水园路近水岸2m范围内的常水位小于(不含)0.7m，亲水园路实现100%的无栏杆设计，把高昂的栏杆成本置换为绿篱、花带等自然拦护形式，这不仅可以优化投资造价，有效增加碳汇空间，还可以构建更人性化、更利于人民亲水戏水的二级园路系统，实现真正的还水于民；③将低碳、节能的理念应用到滨水游径的照明设计中，采用节能环保灯具，不以追求最亮或花哨的灯光效果为目标，在满足基础照明的前提下严控光污染，为生物创造一个可持续发展的夜环境，培育绿色发展的夜经济。

3.3.2创建主题化的文化教育节点

因水而生的村落自古崇尚“上善若水”，信仰儒学，并以儒家五常“仁义礼智信”的特色对村落进行统一谋划布局，人民逐水而居，又因水而荣。多年来，村民保持着淳朴的民风，维持着绿色可持续的农业生产，善用竹、木、石等自然材料建造自己的美好家园，可谓是人与自然和谐相处的典范。

工程设计不仅满足于水安全、水动力、水生态等方面的营造，而且聚焦于满足人民多元的精神文化需求、新时代生态文明思想的宣传需求、节水型社会构建需求等，结合河道自身的特点，打造以“兴仁、崇仪、敦礼、廣智、秉信”为主题的五大特色滨水文化教育节点，以水育德，创建融合乡愁记忆、时代价值、水哲学于一体的水文化宣传教育空间，引导人民向低碳绿色的生活方式转型。

节点的设计以低干预为原则，尽量使用自然材料或环保材料，主要通过不同规模的滨水学堂、休闲草阶、水科普装置、雕塑小品、文化长廊等多元化、趣味化、互动化的设施提升节点空间的吸引力，营造寓教于游、能陶冶性情的滨水人文场所。

4 结语

河流生态环境复苏的低碳化设计是当前城乡建设的必然趋势，不仅需要从流域出发统筹水安全、水生态、水环境、水景观等多重涉水问题，重视水生态系统修复全阶段、全过程的低碳化设计，而且需要从区域出发，在政府、设计团队、施工团队等多方的协同合作的基础上有序推进滨水空间的管控与开发利用，科学引导人民向绿色低碳的生产生活方式转型，才能更有效地让水生态价值转化取得良好成效，为推动城镇生态、文化、经济的全面复苏与高质量发展提供有价值的实践经验。