关于城市河道治理的思路

关于城市河道治理的思路

游屹

    （成都市市政工程设计研究院.四川成都 610015）

摘要：本文全面介绍了城市河道治理的思路，并结合双流白河治理工程设计范例详细阐述分析，提出了城市河道治理准确定位是治理成功的关键。

关键词：城市河道治理；定位；生态河道；景观河道；排洪河道；区间排洪河道

1．前言

随着中国经济快速发展，人民生活水平不断的提高，国民对环境质量的要求也越来越高，特别是城市水环境改善更是关注的热点。河道是水的载体，是水环境的核心，由于历史和现实的复杂原因，多年来对河道缺少呵护，城市不少河道，尤其是一些中小河道其功能正在不断萎缩。如何有效治理城市河道是主管行政部门和设计单位面临的难题。

2．河道准确定位是治理首要考虑因素

河道治理应根据河道本身的条件准确定位，才能有的放矢针对性强的确定各项工作内容、组织各项工作，这是河道治理成功的决定因素。本人主持编写的《成都市中心城区水生态环境保护与修复规划》中按河道承担的主要功能和自身水源的条件，并结合排水规划及成都市防洪总体规划，将主城区河道规划定位分为4类：生态河道、景观河道、排洪河道、区间排水河道，作为今后河道改造治理目标。各类河道定义如下：

生态河道：此类河道有保障率较高活水源补给条件。河道要适宜水生生物群生存，要有不间断的新鲜水源补充。河道流速适中，在流速满足的条件下，可适量行洪，但不能对生物群产生破坏。河道断面宜宽浅，亲水性强。需严格控制进水水质，不得污染，并可利用河道生物群对水质作进一步净化。其主要功能为：水生态保护与修复、景观、排洪。

景观河道：此类河道有活水源补给条件，但保障率较低。河道不强求有固定生物群生存，但其水质要达到一定标准。此类河道不必要常流水，可采用水闸等工程措施，在河道内蓄水，枯期从下游到上游，定期逐级开闸放水冲污(放水冲污时要有沿岸预报措施，以确保安全)。也可再生水回用冲污。景观河道可适量地、定时地消耗一定清洁水源，可通过与生态河道等进行调控解决。景观河道要承担一定的行洪功能，在改造中可对断面形式进行优化，以同时满足夏季行洪、冬季景观的要求。并可在条件适宜的河段，建立港湾，形成局部生态环境。其主要功能为：景观、排洪。

排洪河道：此类河道无活水源补给条件。河道功能侧重点在于防洪，而其景观功能相对弱。此类河道不要求有常流水，不调配环境用水，枯期允许断流。其主要功能为：排洪。

区间排洪河道：此类河道无活水源补给条件。河道主要功能是承纳市政雨水排放，属“有雨才有水”。河道多为现状农灌沟、自然冲沟，对此类河道，在建成区，可考虑盖板(要分析论证可行性)；对未开发区，应尽可能改为雨水方沟归入路面以下或绿化带内。其主要功能为：排洪。

对于其他城市的中小河道，大多可按照以上四类定位。主管行政部门和设计单位在进行河道治理实战中，首先对河道进行了准确定位，各项组织工作和设计才能做到胸有成竹，先进河道治理理念能在设计中充分体现。

3．河道治理中的平面布置思路

在以往的河道治理中，为便于土地利用，减少占地，主要只考虑河道的防洪功能，多将自然弯曲的河道裁弯取直，将河道渠化，河岸河底三面人工护砌，以减少糙率，增大过流能力。但河道直线化、硬质化河道消减的洪灾效益往往被生物多样性减少引起的生态损失所抵消，弯曲、软质河道具有浅滩和深潭的交替结构，是水生生物不同生命周期所必须的生存环境，河道直线化、硬质化导致浅滩、深潭结构的消失，从而导致河流生态系统结构的单一和功能的退化以及河流自净能力的降低等后果。

对于很多城市河道（特别是中小河道），一般常流量很小，枯期流量几乎为零，而河道一般比降在1‰~3‰左右，其对应的常水位非常浅，一般仅几十厘米，枯水期河床裸露，而定位为生态景观河道后往往需要河道有一定的水深满足景观、游憩、生态等功能，需在河道平面布置闸坝等壅水构筑物，以壅高各段河道枯、平水时期的水位，达到各段之间水位首尾衔接，不裸露河床的目的，为市民提供亲水的条件，营造水面景观。

结合四类河道功能体现，对于定位为生态、景观河道河岸布置直接影响治理效果，需河岸线布置在保障行洪条件下宜去直线化，以保持岸线蜿蜒曲折等自然之美；河道需布置壅水建筑物以保障水景要求；河道断面宜为梯形或复合梯形布置，河岸应留出足够宽的绿带；河道两侧用地宜为住宅用地或公园用地，使其水生态、景观功能能最大体现从而提升土地价值。对于定位为排洪河道、区间排洪河道平面布置可与市政道路平行布置，河道断面宜为矩形，绿带仅为隔离不宜过宽。对于规模小的区间排洪河道可归并在道路上按雨水方沟处理，这样便于排洪河道的维护管理及土地的集约化利用。

4．河道治理中的河道纵断面布置思路

    在河道定位确定后，河道纵断面布置和平面布置应联动考虑，平面布置壅水闸坝处，纵断面可以在此处设置跌水来平衡高程及河道纵坡，如纵断面结合地形发现平面布置不易实现，则平面相应调整直至平纵布置均合理为止。

    纵断面布置应遵循水力学原理，根据不同的情况可按明渠均匀流或天然河道水面曲线计算方法进行计算。平面、纵断面一旦确定，河道重要控制参数河道防洪断面尺寸、洪水水位、正常高水位等就能迎刃而解。

5．河道治理中的河堤结构的思路

在河道准确定位后，治理工程会设计相应的河堤结构来对应河道的类型。对于生态景观河道，河堤设计应自然，少圬工材料，尽量采用生态护岸，从而充分体现其生态、景观功能。生态护岸是指恢复后的自然护岸或具有自然护岸“可渗透性”的人工护岸，它可以充分保证护岸与河道之间的水分交换和调节功能，同时具有一定的防洪抗冲能力。其对河、岸水文及生物过程还有如下促进功能：

（1）滞洪补枯、调节水位。生态护岸采用自然材料，形成一种“可渗透性”的界面。丰水期，河道向堤岸外的地下水层渗透存储，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，生态护岸上的大量植被也有涵蓄水分的作用。

（2）增强水体的自净作用。河道生态系统通过食物链过程消减有机污染物，从而增强水体自净作用，改善河流水质；另外，生态护岸修建的各种鱼巢、鱼道，造成的不同流速带，形成水的紊流，使空气中的氧融入水中，促进水体净化。

（3）生态护岸对于河道生物过程同样起到重大的作用。生态护岸把滨水区植被与堤内植被连成一体，构成一个完整的水生态系统；生态护岸的坡脚护底具有高空隙率、多鱼类穴、多生物生长带、多流速变化，为鱼类等水生动物和两栖动物提供了栖息、繁衍和避难场所；生态河道繁茂的绿树草丛不仅为陆上昆虫、鸟类等提供了觅食、繁衍的好场所，而且浸入水中的水生植物的叶根还为鱼类产卵、幼鱼避难、觅食提供了场所，形成一个水陆复合型生物共生共存的生态系统。

对于排洪河道和区间排洪河道由于其主要功能为排洪，故河堤结构宜设计为圬工材料矩形河堤，河底可铺砌，尽量减小河道糟率，增大流速从而增加其过洪能力。

6.在双流新城白河治理工程设计中的运用

在双流新城白河治理工程设计中，充分贯彻先定位再设计的思想。设计项目组通过仔细分析资料和现场踏勘，分析白河可以从上游江安河及中游通过三支渠从杨柳河补充新鲜水源，结合双流－东升分区规划，将白河定位为在满足城市河流应有的防洪泄洪功能的基础，以生态、景观为表现的生态景观之河，实现防洪、景观、游憩、生态功能等，为市民提供丰富的最具活力的城市滨水空间，充分发挥“水”的生态环境价值，使白河水景生态走廊更能体现双流独特风貌。在准确定位的指导下，设计思路和设计的工程内容也就针对性十足，为河道治理目标的实现打下坚实基础。

6.1工程内容

 结合白河现状情况，两岸规划道路市政截污干管正在施工，故治理工程内容包括如下几项：

（1）河道工程

按生态复式断面型式，将原河道拓宽改造，以满足行洪要求。

（2）闸坝工程

为配合双流县新城的人工湖和湿地建设,需拦水壅高水位，营造水面景观，以满足生态、休闲及人居诸要求。

（3）水质净化工程

水质净化工程包括利用河道旁边的水域建设生态湿地，污水处理厂再生水回用管道，以及加压泵站。

（4）桥梁改造工程

白河上原有的人行桥、机耕桥和部分公路桥已不能保证其行洪的能力,故需拆除并新建，以维持原有两岸的交通联系。

（5）河道景观工程

是工程效果得以体现，提供舒适的休闲娱乐空间的水域环境，提升城市形象的重要内容。

6.2 河道平面及纵断面布置

（1）平面布置

由于白河准确定位，为满足城市防洪原有河道断面狭窄、岸坡低矮，河道上多处桥、堰阻水，降低了河道的排洪能力，不能满足行洪要求，故除已建桥段外，均需重新布置堤线；现状河宽8～30m不等，拓宽后达30～40m。为满足生态、景观、游憩功能达到生态、景观河道治理的目标和要求，河道岸线在控制范围内宜去直线化，以保持岸线蜿蜒曲折等自然之美。

（2）纵断面布置

本工程范围内，现状河底平均比降为0.0023，设计河底坡降应大小适宜，以充分平衡行洪及时与蓄水水流缓行之间的矛盾。

为营造水面景观，需在本段河道上修建闸坝等拦水建筑物，以壅高各段河道枯、平水时期的水位，达到各段之间水位首尾衔接，不裸露河床的目的，结合平面，在适当位置共布置六处壅水闸坝。

因河道首尾高程差大，故须多处设置跌水，才能满足纵断面布置需要。跌水布置在闸坝处。设置跌水还可以增强水中溶解氧含量，对水体自净多有裨益；此外，跌水相当于河道上的人工瀑布，是河道水面景观多样性的有益补充。

6.3 河堤结构设计

根据河道定位并结合白河河流形态的设计确定、景观水位、工程总体布置和工程区域内地质条件、现场施工条件，按照“生态工程学”的理念，白河采用梯形或复式护岸形式。

按照生态治理的要求，原有的硬质不透水材料不能满足要求，而直接采用自然土质边坡则不能满足河道堤岸安全稳定要求及防洪冲刷安全要求，因此，本次设计的生态护岸材料选择按照生态和安全来选择护岸的结构及防护材料。

（1）浆砌菱形块石骨架植草护坡

植草护岸是利用植被根系涵水固土的原理稳定堤坡、美化环境、修复生态的一种技术。植草的护岸功能主要通过深根的锚固作用、浅根的加筋作用、降低坡面土体空隙水压力及削弱溅蚀等方式得以实现。

草类植物覆盖率高，价格低廉，是常用的护岸方式。坡面处理及土地条件接近自然，从生态环境功能考虑，无疑是上佳选择，但其护砌效果与植物生长状况密切相关，浆砌块石本身对景观效果也略呈不利影响。长期浸泡水下，行洪流速超过3m/s的土堤迎水面和防洪重点地段一般不宜采用。

（2）三维土工网垫护岸

三维土工网垫护岸技术是在普通植物护岸易遭受强降雨和水流冲刷，引起边坡失稳和滑塌基础上发展起来的。其结构包括基础层和网包层：基础层是一种经拉伸后的平面网，以稳定网垫的尺寸和形状，并形成底平网；网包层是一种经热变形后呈有规律波浪形的凹凸网。基础层和网包层网格间的经纬线交错排布粘结，形成立体拱形隆起的三维结构，质地疏松、柔韧，使网具有合适的高度和空间，可充填泥土。三维土工网垫具有固土性能优良、效能作用明显、护砌强度较高等特点。

研究表明，三维土工网垫护岸边坡的植被覆盖率达到30%以上时，能承受小雨的冲刷；覆盖率达80%以上时能承受暴雨的冲刷；待植物生长茂盛时，能抵抗6m/s水流速度的冲刷达50小时，为一般草皮的2倍多。

（3）透水石笼护岸

透水石笼不仅可以解决本工程拆除产生的弃料，而且和砂石、土壤相互掺和提供动植物生息空间，增加透水性，并起到滞洪补枯的作用，施工简单、易行。

（4）生态袋护岸

生态袋是一种特殊生态材料制成的袋子，具有良好的透水性和强度，辅以种植土，生态袋护岸有效的解决了植物护岸的结构稳定性。护岸植被绿化技术可因地制宜选用不同的植物对完工的岸坡进行绿化。植物选择包括土生植物、草、灌丛、花卉、藤蔓等。植被绿化可用水喷、刷层、移栽，或种子和土混装入袋，在满足结构稳定的条件下提供完善的景观配合，是生态型的结构形式。

生态袋有如下优点：①采用自锁结构，整体受力，有很好的稳定性，对冲击力有很好的缓冲作用，抗震性好；②和乔、灌、藤、花、草结合，可形成良性的生态环保系统；③具有透水、透气、不透土颗粒的特点，有很好的水环境和潮湿环境的适用性，基本不对结构产生反渗水压力；④结构面通过植被的根系同坡基面结合成一个同质的整体，不会产生分离和坍塌等现象；⑤施工简单、快捷、方便，管理方便，且材料轻便，减小运输量；⑥不需对基础进行专门处理。对不均匀沉降有很好的适应性，其结构不会产生温度应力和温度缝；⑦随时间的延续，植被根系的进一步发达，结构的稳定性和牢固性会进一步加强；⑧为植被生长提供更厚的土壤环境，增长了植被生长时间，减少修复次数的费用。

以上各种护岸的结构比较入下表：

护岸结构比较

本次护岸材料按照透水性、稳定安全性、施工简易性、利于植物生长等原则选择，结合本河道的实际特点，本次采用的护岸材料主要有：正常水位以下采用浆砌卵石护岸；水位浮动区采用生态袋护岸；上部斜坡采用三维土工网垫护岸。

6.4 壅水闸坝设计

白河水面景观是白河河道整治工程的重要组成部分，为此需修建水闸或橡胶坝等拦水构筑物拦水并壅高水位以满足水面景观要求。

拦水构筑物主要对水闸及橡胶坝两种常用型式进行比较，具体分析如下：

水闸的主要优点：（1）水闸的运行管理比较方便，下泄流量可以根据闸门的开启度进行控制，控制比较灵活，闸门开启速度较快，面对紧急情况，处理速度较快；（2）结构比较坚固，耐久性好；（3）水闸相对于橡胶坝来说，有利于河道的冲砂。主要缺点：（1）水闸由于闸墩等钢筋混凝土建筑物体积比较庞大，对周边环境的影响比较大；（2）造价较高；（3）工期较长。

橡胶坝的主要优点：（1）橡胶坝结构简单新颖，坝的跨度大，适用范围广；（2）橡胶坝带是用合成纤维织物和合成橡胶制成的薄壁柔性结构，代替钢和钢筋混凝土结构，由于不需要修建中间闸墩、工作桥、机架桥等钢或钢筋混凝土结构，结构简单，三材用量减少；（3）与同规模的常规闸比较，橡胶坝的造价较低；（4）施工工期短，橡胶坝袋可在工厂制造，然后运到现场安装，因此，施工速度快，施工期短；（5）不阻水、止水效果好；（6）由于不需要修建闸墩等混凝土建筑物，橡胶坝相对而言更适应河道的周围环境，对环境的破坏小。主要缺点：（1）由于闸底板较原设计河床高0.2～0.4米，不利于河道的冲砂；（2）坚固性较差，由于坝袋为胶布制品，易受机械损伤，在运输、安装和运用中需要精心维护，要避免尖锐物的刺伤。（3）易老化，坝带材料是合成高分子聚合物，在日光、大气和水的作用下，高分子材料的组成和结构受破坏，会逐渐失去原有的优良性能，强度和弹性将逐渐降低，最后丧失使用价值。

    考虑到白河的生态景观要求，综合分析后采用橡胶坝壅水。

    目前白河治理正在进行，已完成部分工程内容，防洪基础上的生态、景观河道的设计效果已初步体现，可期待所有工程完成后白河治理目标必能成功实现。

7.结束语

对于城市河道治理，只有定位准确才能针对性强的确定各项治理工程内容、组织各项工作，这是河道治理成功的决定因素，这些经验是本人在城市河道治理设计中的一点体会，希望能给以后城市河道治理工程提供一点帮助。