2240.城市河道的生态修复——以呈贡洛龙河景观工程为例

12240.城市河道的生态修复——以呈贡洛龙河景观工程为例卫力[摘要]目前，城市河道退化已被公认是一个全球性的生态环境问题，关于修复和重建受损城市河道生态系统的研究和实践越来越受到国际社会的广泛关注和重视。受损的城市河道已严重影响了人类对河道的可持续利用，城市河道的生态修复迫在眉睫。河道景观是城市中重要的滨水景观资源，是城市社会、经济可发展必不可少的要素，是城市水系的载体，同时也是城市生态系统的重要组成部分。但在城市化的进程中，由于城市规划建设产生的各种弊端，城市河道生态系统受到了巨大的破坏，对河道景观、城市形象产生了极大的负面影响。在城市建设规划方面，城市河道的生态复兴已成为当今城市发展的新方向。本文结合昆明呈贡新区洛龙河景观工程，从河道景观的角度出发，进行一些思考和探讨，提出了适合昆明地区城市河道生态修复的目标、原则和方法。从河道形态、护岸、植被等3个主要方面阐述了城市河道生态修复的方法，为今后的实践提供一定的指导作用。[关键词]城市河道、生态修复、景观改造、河道护岸、防洪1研究背景及存在问题1.1城市与河道城市与河道有着非常密切的联系，城市的选址、布局和发展大部分与河道有关。河道是城市的血脉，城市的建立、发展历来与河道息息相关。人类对河道的认识和对河水的利用由来已久，对优美的河道景观也素有向往。但是，近一个世纪以来，经济的快速发展和人口的急剧膨胀对城市河道造成了剧烈影响，人类的过度干扰使得原有自然水生态系统退化，河水污染不断加剧，河道的自然景观遭到肆意破坏，河道对城市的生态调节作用大大削弱。城市河道的环境和景观对一个城市来尤其重要，因此，全面研究、推广河道生态修复方法，改善河道生态，创建优美而自然的滨河环境，显得尤为重要和迫切。1.2城市河道现状千百年来，人类从自身安全与发展的角度出发，不断对河道进行改造。尤其是近一个世纪以来，人们利用现代工程技术手段，对河道进行了大规模的开发利用，兴建了大量水利工程，改变了其自然属性。河道一百年的人工改造已超过了数万年的自然演进。迄今为止，全世界大部分河道经过了人工改造，包括筑坝、筑堤、自然河道渠化等（图1，洛龙河已渠化的河道）。由于历史的原因，河道沿岸多被工业企业或老旧住宅区占据，景观界面混乱。河道形式改变、自然功能破坏，河水污染严重。2图1洛龙河已渠化的河道。采用石板边坡，用于泻洪及农业灌溉。河床淤塞，河道变窄，行洪不畅；河堤防洪能力低，不能满足城市设防要求，景观效果极差1.2.1河道形态多样性破坏人们出于土地利用便利和行洪安全的考虑，对河道进行裁弯取直，并对河床加以混凝土衬砌，改变了原来河道的天然形状和走向，致使原本河道“曲折蜿蜒”的形状和“深潭”和“浅滩”等许多生物赖以维持生存的自然特征消失。同时，拓宽河道，渠化河道，固化河岸，加快了河水的流速，入渗减少，洪水更为频繁，洪峰增大。从现状来看，呈贡洛龙河原来的河道已被人工渠化，且较为笔直，河水浑浊，两岸景观界面一般（图2），原本蜿蜒自然的河流形态已不复存在。图2洛龙河现状图1.2.2水质恶化城市污染导致地表径流携带的污染物剧增、污水处理不达标、对河道的过度开发利用以及滨河绿带缓冲区的减少等原因使城市河道的自净能力减弱、河水中的污染物大大增加，水质恶化。1.2.3河道生态系统损坏河道形态单一化、河床河岸的衬砌以及河畔植被的减少损害了健康的水气循环，破坏了生境，使动植物失去了生存、栖息场所，降低了生物多样性，造成生态失衡。32城市河道的生态修复河道生态修复是指在生态学原理基础上，使用综合方法，改善水文条件和河道地貌学特征，修复受损伤的水生态系统的生物群体及结构，重建健康的水生生态系统，修复和强化水体生态系统的主要功能，并能使生态系统实现整体协调，自我维持、自我演替的良性循环。城市河道生态修复是根据自然生态系统多样性的要求，恢复河道自然属性，改变因城市化和传统水利工程所造成的河道的非自然面貌，消除因此带来的生态胁迫，为河道内及滨河的生物重新构建栖息场所，使得生态系统恢复到接近自然的状态，从而恢复城市河道各种功能，保持河道健康，营造自然的城市河道景观。在国际上，无论是对自然河道还是对大型的引水工程，尽量营造河道的天然状态已成为共识。通过除去人工在河岸或河底建造的水泥板，软化河床；通过改道，尽量使河流自然弯曲；通过种植各种植物，使水生动植物与岸边动植物形成天然的生态环境和平衡。在保护生态资源的同时，也增加了河水的自我净化功能。3城市河道生态修复的特点生态河道拥有可渗透性的自然河床与河岸基底，拥有丰富多变的河道形态，拥有天然的生态环境和自我净化功能，同时具有一定的抗洪能力。3.1滞洪补枯、调节水位生态河道往往采用自然材料，形成一种“可渗透性”的界面。丰水期，河水向堤岸外的地下水层渗透储存，缓解洪灾；枯水期，地下水通过堤岸反渗入河，起着滞洪补枯、调节水位的作用。另外，生态河道上的大量植被也有涵蓄水分的作用。3.2健全的生态系统生态河道的边界是开放并且多样化的。河道本身与岸边绿地、湿地之间共同构成水、陆交界区。该区具有丰富的生态环境条件，容易形成稳定的生态系统。3.3优美的风景线通过保护和建立丰富的生态系统，生态河道河水清澈、鱼虾涸游、水草茂盛，形成优美的景观。44城市河道生态修复的设计原则过去对中小河流的整治一般是采取顺直河道、加大河宽、疏挖河床、修建护岸工程等措施，以提高防洪的安全度。其结果是：河道中无水或水深减少，河床硬物减少、河道平直而缺少变化，流速单一、景观单一。为解决上述问题，提出下面几点城市河道生态修复的设计原则。4.1自然化设计原则在满足城市河道防洪要求的前提下，河道走势符合自然规律，水体形态、竖向落差变化丰富，水系面积大小各异，呈现河道与生俱来开合有致，曲折绵延的自然形态。河道护坡满足基本的稳定要求，并尽量减少河堤的刚性结构，以柔性护坡来美化河道界面，实现河水与地下水之间的互换。4.2人性化设计原则城市河道周边大部分是城市居民重要的休闲，游憩之地，河道两岸空间布置处处体现以人为本。通过布置各种亲水设施、广场、休息平台、建筑小品等，满足人们各方面的需求。允许小洪水淹没某些岸边设施，其目的是使河道的常水位尽量贴近人们，让人能更容易到达水边，亲近自然。4.3可持续自净原则通过合理运用植物和小型湿地等措施，增强公园水体的自洁自净能力，通过提前预见和科学规划，为公园赋予可持续自我更新的能力。4.4景观性原则通过城市河道的生态修复，同时结合河道两岸特色景观的打造，营造优美的城市风景线，可以充分展示城市魅力，改善城市生态环境、人居环境，从而丰富城市滨水空间景观及城市文化内涵，提升城市整体品质和投资环境。4.4综合性原则景观与防洪、水资源综合利用结合，进行水文分析，结合水位变化来布置岸上设施和种植设计。5城市河道的生态修复设计对策5.1河道形态设计河道线型、水体形态设计有宽有窄，水系面积大小各异，符合自然规律，河道竖向落差5变化丰富，从而营造河道开合有致、曲折绵延、水面错落有致的自然形态。河岸边坡有陡有缓，结合地形，营造富有变化的滨河活动空间和植物空间。呈贡洛龙河景观工程河道水系设计总面积为39114平方米，设计将河道改道，南移，去直取弯。水体设计以体现自然生态为理念，水体形态、竖向落差变化丰富，水系由东南到西北逐级跌落，水系面积大小各异，塑造河道开合有致，曲折绵延的自然形态（图3洛龙河规划总平面图）。河道驳岸以拟自然生态式驳岸为主，结合河床、河岸的置石以及沿水的植物，力求营造自然、野趣并具一定自我更新、修复的乡野景观。水深根据不同的景观要求各有区别，平均水深0.8米，水系较窄的地方水深主要为0.4-0.6米。水系的补水：采用源头水库补给及地涌泉的形式、中水循环系统等进行补，既能达到补水要求，保证枯水季节的景观，又能增加自然视觉效果，整条水系可以形成自然流动效应。保留原有支流的形态，美化支流汇入口的景观效果。图3洛龙河规划总平面图5.2河道纵断面设计河道纵坡在满足防洪标准的要求下，舍弃过去城市河道纵断面较为简单的滚水坝、橡胶坝等陈旧作法，分级筑坝蓄水，形成层层的自然跌水或石滩，保证旱季河道中景观用水充足，结合植物造景，营造自然、变化丰富的河道景观。在河道部分河段设置一定高度的过水堰、跌砍等阻水、蓄水构筑物，丰水期及洪水期可截留洪水。这样不但可以充分利用洪水资源作为景观用水，同时达到蓄水功能减轻下游地区的洪水压力。设计范围内控制河道纵坡最小为0.0005，最大不超过0.0025。上游常水位为1907，下游常水位为1903.5，总落差为3.5m。通过一系列叠坎、石滩等来消化此落差（图4洛龙河跌水坎实景图）。其中A-3-4地块内设有一处较宽水堰，落差一米。A-1-4地块内设有两处叠6水，均为0.5米落差。A-1-2地块东侧设计有一处石滩，落差一米，西侧设一叠坎，落差0.5米。在保证河道泄洪通畅的前提下，造成河道水流速度有快有慢，在某些区域甚至可形成一定的滞流，回流景观。图4洛龙河跌水坎实景图5.3河道横断面设计河道很断面在满足防洪标准的要求下，舍弃过去城市河道断面为简单的矩形或梯形的陈旧作法，尽量采用自然缓坡的河道断面形式，局部高差较大的区域考虑生态挡墙驳岸。在满足河堤稳定的前提下，考虑以土堤、生态护岸为主，尽量减少刚性结构（图5）。图5河道横断面与防洪、景观关系示意图在河道横断面设计时，考虑防洪与景观、水资源综合利用相结合，考虑工程措施与非工程措施结合。防洪工程耗资很大，并需占用大片土地，而防洪非工程措施可用较少的投资，减轻洪水损失。因此，在防洪工程设计中要研究这两者的良好结合，达到优化防洪系统的目的；河道周边引入湿地，达到一定的蓄水功能，同时扩大水流断面，减缓过水流速。5.4河道驳岸设计驳岸设计主要强调其景观性和稳固性原则，结合地形现状、河道水系布局、设计地形和城市规划道路高程等因素，采用不同形式的驳岸处理方法。大部分驳岸以自然式缓坡驳岸为主，既有利于过洪断面的加大，又有利于塑造优美的景观空间，方便游人亲水。同时，配合7种植耐水湿植物，如柳树、芦苇、菖蒲等，从而达到稳定河堤的目的，增加河道糙率，降低洪水流速，同时起到净化水质，美化公园环境的作用。也使得驳岸充满生机，为公园增添自然的气息。跌坎采用置石驳岸来协调竖向变化，城市道路过河桥梁部位因高差过大而采用挡墙驳岸。由于河道断面采用自然生态断面，并且水面宽度较宽，加之河底种植水草，可减缓洪水流速，从而降低洪水冲刷的强度。5.4.1自然缓坡驳岸为了解决拟自然生态河道形成初期河道两岸植物尚未生长成形，其根系的固土能力较差，刚刚成形的河道、驳岸和跌坎等部位易受到暴雨、洪水的侵蚀和冲刷，易造成不必要的损失。因此，在原有生态河道的基础上，河道两侧护坡采用垒筑自然块石同时结合绿化的方法来增加河底综合糙率，河道两旁种植水生活耐水湿的植物来保持水土，达到生态、经济、适用和美观的效果，减少水流对驳岸造成的侵蚀和冲刷。石块垒筑或自然石笼护坡（可结合绿化，主要用于自然缓坡地带），在原有设计生态河道的基础上，在河道两侧垒筑自然块石或铺设钢丝石笼的护坡。该护坡适用坡度：0i1:10；护坡高于常水位约20-30CM（图6、图7）。图6河道驳岸做法示意图一图7洛龙河自然驳岸实景图85.4.2自然石块垒筑驳岸铺设自然石块或钢丝石笼的护坡稳定性、整体性强于垒筑自然缓坡护岸，多铺设于护坡坡度（1：10i1:6）稍缓的迎水面区域（该区域坡度稍缓，水流冲刷作用力相对较大）。钢丝石笼内为直径30左右的天然卵石或天然石块。对于坡度在1:6i1:3的河道两侧使用钢丝石笼作为护岸的区域，建议在钢丝石笼下铺设梅花十字木桩以增加钢丝石笼的稳定性，同时也考虑可以结合生态混凝土预制块护坡来处理（图8、图9）。图8河道驳岸做法示意图二图9洛龙河石块垒筑驳岸实景图5.4.3天然石块挡墙驳岸对于局部坡度过陡的区域，在地形变化突然、切方较大或者跌水高差较大河道两侧采取天然石块垒砌（或结合混凝土挡墙来加固）。采用重力式挡土墙等驳岸形式，以确保工程的稳定性和安全性。同时采用垂直绿化来美化挡墙的立面效果，尽量减小其生硬感（图10）。图10