构建生态河道的工程措施及应用初探

王 鹏，安恒菲，刘信勇

(黄河勘测规划设计研究院有限公司，河南省城市水资源环境工程技术研究中心，河南 郑州 450003)

生态河道是在生态安全与和谐理念指导下，以修复受损河道为目的，通过生态河床和生态护岸等生态工程的技术手段形成的自然生态和谐、生态系统健康、安全稳定性高、生物多样性高、河道功能健全的非自然原生型河道，是通过河道结构上的生态工程建设来实现河道生态系统的持续健康发展[1]。就城市生态河道而言，包括自然属性和社会属性。自然属性就是河道水生态系统结构和功能的完整性、稳定性和可持续性，具有较强的抵抗外界干扰的能力。社会属性就是河道服务功能的多样性，主次功能分明，搭配良好，符合区域发展对河道改造的要求，指的是人与自然的平衡、和谐[2]。

本文以许昌市(国家水生态文明城市)清潩河及饮马河综合治理工程为背景，进行生态河道构建的应用研究，以期对今后的城市河道生态治理工程提供一定的工程借鉴和理论指导。

1 生态河道的骨架构成

生态河道系统是以自然为主导的，能够维持物种多样性、减少对资源的剥夺、维护生态系统的动态平衡，对提高系统的自我调节、自我修复能力、改善人类生活环境等方面具有重要的意义[3]。对于城市河道生态系统的构造，目前的研究主要关注于生态河床和生态护岸构建技术，以及河道断面的基本形式，生态河床构建和修复的手段，生态型护岸的种类、具体结构形式及新型生态型材料[4]。在总结国内外生态河道治理经验的基础上，结合已有的工程实践，总结归纳出了适合于目前国内生态河道治理的思路及组成要素，如图1所示。

图1 构建生态河道工程措施技术路线图

1.1 自然型河道断面

自然型河道断面就是要将现状渠道化、硬质化的河道进行改造，根据河道的安全性能、规划空间、生态要求、景观要求等进行综合考虑，尽可能地将河道恢复其蜿蜒的属性。自然型河道断面如图2所示。

图2 自然型河道断面图

对于自然型河道而言，主要包括以下几个方面：

(1)安全性

生态型河道的边坡设计在条件允许的情况下，可以适当地多采取缓坡，而且要满足边坡的稳定性要求。根据经验：生态型河道的水下边坡坡度通常不低于1∶3，而水上边坡可以根据河道的生态、景观以及亲水的需要进行确定。

(2)多样性

河道的形态分为纵向和横向的形态，对于生态型河道来说，其断面应当是多样的，而不是一成不变的。应当根据河流的地形条件，河道建筑物的形式，以及是否具有通航，景观布置等因素进行综合评价，宜采取不同的断面形式来重塑河道的自然特征。

(3)统筹规划

河道的断面形式应当因地制宜，应当与景观布置相互协调，充分考虑周边的整体环境。对于横向而言：在满足行洪安全，周边场地又无明确限制的河段，可以打造浅水区及深水区，增加更多的亲水空间，采用复式断面形式。纵向而言：在满足行洪能力的前提下，生态型河道应当尽量采用小比降。

(4)生态性

对于设置浅水区的河段，在满足河道冲刷要求的前提下，在浅水区可以设置一定厚度的种植土，有利于植物的生存，可以形成完整的水生植物群落，为鱼类以及其他的水生生物提供栖息地。对于护坡的选择，也应当具有一定的生态性能，采用多种形式的生态护岸，比如：格宾石笼、自然石、木桩、草坡、再生砌块、再生护坡砖等。生态型的护坡材料，本身具有大孔隙、通水性能强等特点，对于水体而言，可以形成挡而不隔的水体环境，有利于河道水体与地下水的联通，利于水体和各种物质及能量的交换。有利于形成良好的水生态环境。再者，可以在河道宽度较大处布置湿地泡以及生态岛屿，为各种鸟类提供栖息地，便于形成完整的生态系统。

1.2 生态型护岸

护坡材料的选取应充分考虑坚固耐久、取材方便、便于施工和维护，既能满足水流冲刷和自身稳定，同时也能美化环境、增加河岸的美观性和自然性，满足城市防洪工程对景观效果及生态系统构建的要求。

就饮马河而言，该河道属于生态景观河道，没有行洪的工程任务。因此，在护坡材料的选择上，本着完全遵循自然的基本原则，选用草坡护坡，完全摆脱了硬质防护的束缚，使得整个河道的岸线更加的自然，水位的变化区域种植各种湿地植物，也能够起到固坡、增加岸坡层次感的作用，将河道的岸坡坡度控制在1∶5左右，并且在岸坡上种植亲水植物，加强岸坡本身的生态效应。河道岸坡不进行防渗处理，加强了水体的流动，保证了水体的连续性，而且有利于河道水体的自我净化。缓坡的防护形式，有利于在岸边设置亲水平台、码头等利于接近水体、接近大自然的机会。饮马河草皮护坡实景如图3所示。

图3 饮马河草皮护坡实景图

对于清潩河而言，该河道属于行洪排涝河道，在进行生态型河道的设计时，首先应当考虑河道本身的防洪安全的问题，在不影响行洪的前提下，进行河道的生态化改造。因此对于护岸材料的选择，本着生态化的治理思路，经过多种护坡材料的比选，选用了以建筑垃圾为原材料的再生骨料型护坡材料：再生护坡砖及再生砌块，这两种防护材料既能满足河道抗冲刷和抗冻性能的要求，又利用了大量的建筑垃圾，使资源得到了最大限度的利用。清潩河再生骨料护坡结构如图4所示，护坡实景如图5所示。

1.3 生态型蓄水建筑物

为更好地解决水位高差变化，非排涝段雍水建筑物采用溢流堰的形式。溢流堰一方面起到截水建景，形成景观水面的作用；另一方面也通过落差跌水，使水体充分溶解空气中的氧气，从而提高含氧量，使水的活性增强。溢流堰的堰体做法根据跌水高度分为两种形式：格宾石笼和浆砌条石。每级跌水高差大于0.5m时，采用浆砌条石的做法；小于0.5m时，则采用格宾石笼的做法。生态堰体中间以种植土填充，种植湿生植物；景观堰则以条石布置形式决定其景观效果。饮马河生态溢流堰结构如图6所示，实景效果如图7所示。

图4 清潩河再生骨料护坡结构图

图6 饮马河生态溢流堰结构图

图5 清潩河再生骨料护坡实景图

2 生态措施

2.1 辅助性生态措施

在河道适当的位置构建生态岛屿，增加河道的多样性。由于生态岛坡度较陡，长期浸泡在水中必然会发生坍塌现象，有必要对岛坡进行生态防护。经比选，格宾石笼具有较好的生态性，可形成很好的绿化效果，且由于为多孔的结构，可为鱼类、两栖类等提供生长、产卵、藏匿的空间。生态岛边坡采取1.0m厚格宾石笼进行围封防护，具体要求为石笼防护顶面以上自然边坡坡度不小于1∶2。当1.0m厚石笼防护高度过低使得其上土坡坡度小于1∶2时，应采用1.0m厚石笼与0.5m厚石笼联合防护方案，以满足石笼防护顶面以上土坡坡度不小于1∶2的要求。生态岛结构如图8所示，实景效果如图9所示。

图7 饮马河生态溢流堰实景图

图8 生态岛结构图

图9 生态岛实景图

2.2 生物及景观措施

(1)生态林带

位于场地最外侧，自行车道与城市道路之间，植物群落上层以密林为主，下层种植耐阴地被，形成河流廊道的边界，阻隔交通带来的噪音、废气等对场地的不良影响，同时作为河流廊道的背景林，在景观节点、入口广场等处形成通透的景观视廊。生态林带实景效果如图10所示。

图10 生态林带实景图

(2)滨水景观林带

位于生态林内侧，自行车道与人行道之间，以疏林草地为主，上层散植观赏价值高的乔木，下层地被主要为缀花草坪和野花组合。该区将植被种植与活动场地相结合，形成开阔的景观视野，同时营造大量的休闲活动空间，创造更多的观水和亲水机会，满足市民休闲游憩需求。滨水景观林带实景效果见图11。

图11 滨水景观带实景图

(3)河流湿地植被带

依据河流形态和水生植物适应水深能力开展植物种植，以芦苇、水葱、香蒲等净水能力突出、少人工养护的乡土湿生和水生植物为主，构建稳定、可持续的湿地植被群落，丰富物种多样性，营造鸟类、鱼类等多种类型生物的栖息地。每段以一两种植物为主，局部点缀黄菖蒲、再力花、荷花、睡莲等观花植物。河流湿地植被带实景效果见图12。

图12 湿地植被带实景图

(4)雨水花园

雨水花园除了能够有效地进行雨水渗透之外，还具有多方面的功能：能够有效地去除径流中的悬浮颗粒、有机污染物以及重金属离子、病原体等有害物质；通过合理的植物配置，雨水花园能够为昆虫与鸟类提供良好的栖息环境；雨水花园中通过其植物的蒸腾作用可以调节环境中空气的湿度与温度，改善小气候环境；雨水花园的建造成本较低，且维护与管理比草坪简单；与传统的草坪景观相比，雨水花园能够给人以新的景观感知与视觉感受。雨水花园实景效果见图13。

图13 雨水花园实景图

3 结语

对于生态河道的治理，要因地制宜，综合考虑河道生态、环境协调、城市发展、人水和谐、人与自然的和谐等相关因素，满足人们对于生态环境改善，回归自然的需求，促进整个生态河道系统可持续的良性发展。本次结合具体的生态综合治理工程，进行了生态河道的应用实践，取得了良好的生态、经济、社会效益，同时也为今后类似工程的改造提供了一定理论依据和参考。