城市河道生態化治理的設計方法

摘要圍繞如何進行城市河道生態系統的恢復,從設計的角度對河道生態化治理提出多方面的要求與建議,拋棄傳統設計方法,對生態設計方法進行了簡述。
　　關鍵詞城市河道;生態化治理;設計方法
　　
　　過去,城市河道治理往往偏重于水利灌溉、排水泄洪,護岸硬化、渠化現象嚴重,加上兩岸居民生活污水、垃圾的排入,導致很多河道變成臭水溝,水生物無法生存,生態系統遭到極大破壞。在日益嚴峻的環境危機中,城市的建設者們開始尋找一條有效的生態化解決方案,以解決鋼筋混凝土叢林中人與自然隔絕的現象,創造一個水清岸綠、蟲叫蛙鳴、人與自然和諧生存的水岸環境[1]。
　　生態恢復是一個系統工程,河道的生態化治理措施應該是多方面、全方位的,而這些措施圍繞的核心就是如何進行生態系統的恢復,這就對設計者提出了新的挑戰[2]。每一個設計元素都應該為生態恢復創造有利條件,從而形成生態化河道,即通過人工物化,使治理后的河道能夠貼近自然原生態,體現人與自然和諧共處,逐步形成草木豐茂、生物多樣、自然野趣、水質改善、物種種群相互依存,并能達到有自我凈化、自我修復能力的水利工程[3]。所以,設計者應該多利用自然的抗干擾、自我修復能力來處理人與自然的關系,而不是大量采用人工結構和形式來取代自然,這是生態設計與傳統設計方法的區別。
　　1河道線型設計 中國論文發表
　　河道線型設計即河道總體平面的設計。由于城市用地緊缺,河道濱水地帶不斷被侵占,水面越來越少,河寬越修越窄,但是為了泄洪的需要,要保證過水斷面,只好將河道取直、河床挖深,這樣對駁坎的強度要求就逐步提高,建設費用逐漸加大,而生態功能逐漸衰退,河道基本成為泄洪渠道,這與可持續發展的戰略相悖。而生態化治理需要退地還河,恢復濱水地帶,拆除原先視覺單調、生硬、熱島效應明顯的渠道護岸,盡量恢復河道的天然形態,宜彎則彎,寬窄結合,避免線型直線化。
　　自然蜿蜒的河道和濱水地帶為各種生物創造了適宜的生境,是生命多樣性的景觀基礎。河灣、凹岸處可以為生物提供繁殖的場所,洪峰來臨時還可以將其作為避難場所,為生物的生命的繁衍增加濕地、河灣、淺灘、深潭、沙洲等半自然化的人工形態,既增添了自然美感,又可以利用河流形態的多樣性來改善生境的多樣性,從而改善生物群落的多樣性。相對于直線化的渠道,自然曲折的河岸設計更能夠提高水中含氧量,增加曝氣量,因此也更有利于改善生物的生存環境。
　　從工程的角度看,自然曲折的河道線型能夠緩解洪峰,削減流水能量,控制流速,所以也減少了流水對下游護岸的沖刷,對沿線護岸起到保護作用。退地還河、濱水地帶的恢復,使得城市建設設計人員在河道斷面的設計上留有選擇的余地,不需要采用高強度的結構形式對河濱建筑進行保護。順應河勢,因河制宜,無疑在工程經濟性方面也是較為有利的。
　　2河道斷面設計
　　河道斷面的選擇除了要考慮河道的主導功能、土地利用情況之外,還應結合河岸生態景觀,體現親水性,盡量為水陸生態系統的連續性創造條件。
　　傳統的矩形斷面河道既要滿足枯水期蓄水的要求,又要滿足洪水期泄洪的要求,往往采用高駁坎的形式,這樣就導致水生態系統與陸地生態系統隔離,兩棲動物無法躍上高駁坎,生物群落的繁殖受到人為的阻隔。梯形斷面的河道在斷面形式上解決了水陸生態系統的連續性問題,但是親水性較差,陡坡斷面對于生物的生長仍有一定的阻礙,而且不利于景觀的布置,而緩坡斷面又受到建設用地的限制。復式斷面在常水位以下部分可以采用矩形或者梯形斷面,在常水位以上部分可以設置緩坡或者二級護岸,在枯水期流量小的時候,水流歸主河道,洪水期流量大,允許洪水漫灘,過水斷面陡然變大,所以復式斷面既解決了常水位時親水性的要求,又滿足了洪水位時泄洪的要求,為濱水區的景觀設計提供了空間,而且由于降低了駁坎護岸高度,結構抗力減小,護岸結構不需要采用漿砌塊石、混凝土等剛性結構,可以采取一些低強度的柔性護岸形式。人類活動較少的區域,在滿足河道功能的前提下,應減少人工治理的痕跡,盡量保持天然河道面貌,使原有的生態系統不被破壞。所以在河道斷面的選擇上,應盡可能保持天然河道斷面,在保持天然河道斷面有困難時,按復式斷面、梯形斷面、矩形斷面的順序進行選擇。
　　然而在河道治理的過程中,也應該避免斷面的單一化。不同的過水斷面能使水流速度產生變化,增加曝氣作用,從而加大水體中的含氧量。多樣化的河道斷面有利于產生多樣化的生態景觀,進而形成多樣化的生物群落。例如在淺灘的生境中,光熱條件優越,適于形成濕地,以供鳥類、兩棲動物和昆蟲棲息。積水洼地中,魚類和各類軟體動物豐富,它們是肉食性候鳥的食物來源,鳥糞和魚類肥土又能促進水生植物生長,水生植物又是植食鳥類的食物,從而形成了有利于鳥類生長的食物鏈。深潭的生境中,由于水溫、陽光輻射、食物和含氧量隨水深變化,所以容易形成水生物群落的分層現象。 教師職稱論文發表
　　3河道護岸形式
　　傳統的河道護岸在材質方面大多數采用混凝土及漿砌塊石等硬質材料,整個護岸形成一個封閉的體系,猶如給河道穿上了一層盔甲,但只考慮了河道的安全性,卻忽視了對河流環境和生態系統及其他動植物與微生物生存環境的影響;不僅阻礙了水生態循環系統,連動植物、微生物的整體生物鏈都被阻斷;地下水與河水也不能及時的溝通,水循環過程被隔斷,河道變成了只進不出的封閉水體,從而有悖于城市的生態化建設。法學論文發表 
　　在建設生態河道的過程中,河道護岸是否符合生態的要求,是否能夠提供動植物生長繁殖的場所,是否具有自我修復能力,是設計者應該著重考慮的事情。生態護岸應該是通過使用植物或植物與土工材料的結合,具備一定的結構強度,能減輕坡面及坡腳的不穩定性和侵蝕,同時能夠實現多種生物的共生與繁殖、具有自我修復能力、具有凈化功能、可自由呼吸的水工結構。
　　目前很多設計者提出了一些有效的護岸設計方法,如土工格柵邊坡加固技術、干砌護坡技術、利用植物根系加固邊坡的技術、滲水混凝土技術、石籠、生態袋、生態砌塊等[4]。這些結構的共同點:一是具有較大的孔隙率,護岸上能夠生長植物,可以為生物提供棲息場所,并且可以借助植物的作用來增加堤岸結構的穩定性;二是地下水與河水能夠自由溝通,能夠實現物質、養分、能量的交流,促進水汽的循環;三是造價較低,不需要長期的維護管理,具有自我修復的能力;四是護岸材料柔性化,適應曲折的河岸線型。但是生態護岸也有一些局限性,選用的材料及建造方法不同,堤岸的防護能力相差很大,所以要根據不同的坡面形式,選擇不同的結構形式。坡面較緩的河段,可以選擇生態砌塊、土工格柵等柔性結構,而坡面較陡的河段,可以選擇干砌塊石、石籠、滲水混凝土等半柔性的結構;生態護岸建造初期強度普遍較低,需要有一定時間的養護,以便植物的生長,否則會影響到以后防護作用的發揮;施工有一定的季節限制,常限于植物休眠的季節。
　　俗話說“蝦有蝦徑、蟹有蟹路”,各種生物都有自身獨特的生活習性,而不同的生態護岸結構形式能夠滿足不同的生物生長繁殖需求,例如石材類護岸可以提供螺螄、螃蟹等生物的寄居攀附,自然邊坡及土工格柵護岸可以提供泥鰍等軟體動物生長,淺灘地段適宜浮游生物的繁殖,深潭區域適宜魚類活動,所以在駁岸形式上,要根據地形地貌、原始的植被綠化情況,選擇多種護岸形式,為各種生物創造適宜的生長環境,體現生命多樣性的設計構思,這樣既可以保持豐富多樣的河岸