生态修复视角下的广通河水环境综合治理研究

姜 丽

(中国市政工程西北设计研究院有限公司，甘肃 兰州 730000)

城市发展与河流的关系密不可分，由于地理环境、水系特性以及开发利用的条件不同，在发展的同时也面临大型水利工程对河流水系生态环境带来破坏的问题，因地制宜采用与地区环境契合的生态水系治理策略是达成修复目标的关键。

生态修复技术具体包括水系环境改善、生态护坡设计、水系岸线形态修复、生态缓冲带设计、生物多样性保护、湿地保护与恢复、营造生态公益林等。本文以甘肃省广通河水环境生态修复项目为例，从生态修复的理念、设计策略、工程技术措施三个方面探讨城市水环境综合治理的过程，以达成城市与水环境共生的绿色发展目标。

1.1 政策背景

根据《甘肃省黄河流域生态保护和高质量发展规划》总体布局，要构建黄河上游生态保护“一带四区多点”空间布局[1]，其中广河县为陇中陇东黄土高原水土保持区，规划以水土流失综合治理为重点，有效保护和恢复林草植被，结合工程措施，开展流域综合治理，有效提高森林覆盖率和水土保持率。

本项目在不影响河道原有防洪功能的前提下，对广河县广通河进行水环境综合治理，是广河县生态环境建设中的重要一环，是落实甘肃省黄河流域高质量发展、促进广河县生态文明建设的具体举措，是广河县国民经济与社会发展“十四五”规划纲要中践行绿色发展、推动黄河流域生态环境保护规划项目和打通基础设施建设脉络的重要项目[2]。

1.2 广通河环境现状

广河县境内总计大小河流五条，其中重要河流两条，包括黄河一级支流一条(洮河)，黄河二级支流两条(广通河、八羊沟)。在广河县境内，广通河两岸大小支流沟谷密布，支沟多为季节性河流[3]，大部分时间断流，从流域的总体形态看，南岸植被较北岸好，且水多沙少。

根据现状调查，治理段内河道由于溢流堰的建设，造成溢流堰上游淤积严重；
部分河段由于滩地缺失，左岸护坡堤脚外露，生态环境效益差；
河道左右岸堤顶分段分布有大乔木，而无灌木丛，河道堤顶生态隔离带不完整。

1.2.1 河流生态环境脆弱

广河县气候干旱，河流生态环境脆弱。随着沿线城镇化进程的加快，各流域相应承担接纳污水的任务，使地表水生态持续恶化，河流的自净功能逐步减退；
城市硬质工程也改变了河流的自然生态功能。

1.2.2 农药化肥的不合理使用

广通河流域有大量的耕地，农田中未被作物利用的农药和化肥随着地表径流直接流进河道或渗入土地从而造成水质富营养化，还给生态环境和水质安全带来挑战，危害人的健康。

广通河水环境生态修复，不光是河流水环境治理问题更是水文化景观建设问题。为什么做和怎么做是设计的基础和必要条件。项目在遵循场地与环境相互依存以及河流系统的自然规律的基础上，合理利用水系资源环境，考虑防洪安全、生态保护、观赏游憩等功能的整合与协调，恢复河流原有的自然状态的无尽意境[4]，打造一条集“村河共生、生态共享、蓝绿交融”于一体的可持续绿色生态廊道，营造“近人、喜人、悦人”的近岸环境。

2.1 秉持传统风景理念，运用现代设计手段

河流水系在风景塑造上，可从“勾线”与“修面”两方面来实现。勾线：根据水系形态，优化水岸线形态，强化沿线风景的流畅性与连贯性，形成视觉统一。修面：修补水系生态破坏区，尊重生态演替规律，融入生态技术，构建生态系统，微观面域环境注重体验。采用“留、固、植、引、景”传统治理水系的方法。“留”：保留自然水岸形态及乡土植被群落；
“固”：运用生态技术，增加滩地的生态丰富性，稳固岸线，减少洪水的冲力；
“植”：构建层次丰富的“水生群落—灌草群落—乔灌草群落”，结合种植设计营造岸、滩等多样生态空间；
“引”：滩地可以吸引鸟类、两栖类及鱼类；
“景”：塑造形式灵动、活泼的近自然河流生态环境以及连续、整体、动态的自然岸线风景。

2.2 完善生态修复，提升生态系统服务功能

对于传统农耕与水系的关系而言，水从上游流到下游是自然功能，所以最具有合理性的修复是使其顺畅没有障碍地流动。然而在现代化建设过程中，使用混凝土结构，将蜿蜒曲折的河流变成直立式混凝土的形式，导致水草难以生长，缺乏地方文化个性、生活个性和河流个性[5]。在广通河水环境生态修复中，为了保障广通河在多个空间维度上的连通性与可持续性，基于净化和生物多样性等生态服务功能进行设计，采用土壤重建、固土措施、植物选型与配置、初期养护、智能监测技术策略，满足界面多功能的需求，建构连续动态的滨水生态廊道。

基于生态系统服务功能优化生态慢行体验，提倡绿色的生产生活方式，进一步提升文化服务功能。

3.1 “留”——重塑岸线，构建生态隔离带

通过对河道生态隔离带和生态护岸的建设，实现韧性河道改造[6]。对河道两岸2m宽生态隔离带进行植物设计。通过河道生态隔离带的设计可以过滤径流，防止广通河流域农田中未被利用的农药和化肥随着地表径流进入河道污染水质，并充分利用土壤、水生植物、微生物净化河流水质，改善广通河水系污染的现状。河道生态隔离带的设计不但能营造出一片绿色的生态景观，还增加了动物栖息地，为水生动植物提供食物。植物设计运用近自然的生态设计手法，根据生态改造的总体布局，以乔灌草搭配种植为主，丰富植物群落。

河道生态隔离带设计在堤防顶部。广通河一期项目以“国土二调”数据中耕地红线为外边界，河道堤顶临水侧边线为内边界，预留2—3m堤顶道路外区域为生态隔离带建设区域。生态隔离设计的目的在于营造地域特色鲜明、植物层次丰富的滨河生态绿廊，避免大量硬质工程的运用。在植物种植方式上采用分段种植，形成疏密有致的植物景观带，在堤顶以乔木林带为基础进行补植修整，无乔木林带的进行生态隔离带重建。

在种植设计过程中参考了由本地园林绿地系统规划部门提供的适于本地区生长的园林植物。常绿乔木：圆柏、云杉；
落叶乔木：旱柳(补充现状局部路段)、国槐、金叶榆(色叶树)、紫叶稠李(色叶树)；
花灌木：榆叶梅、珍珠梅、黄刺玫、红瑞木、金叶榆球、紫叶矮樱球；
地被：白三叶、红豆草、红花醡浆草、沙地柏、狼尾草。

3.2 “固”——稳固防洪，改造生态护岸

3.2.1 生态护岸

经大中洪水过程分析，广通河洪水主要由山区大雨或暴雨形成，流域雨强较大，历时较短。根据广通河工程区段一维水动力学计算成果，河道近岸流速小于3m/s，在河道两岸分布有大量的滩地，生态效益明显。在确定护岸结构时，对不同生态护岸结构特点进行了比较(见表1所示)。土工格室结构透水性较好，绿化面积大，极限抗冲流速较高，并可长期抵抗低流速水流冲击。土工格室在国内河道和渠道边坡防护中有着广泛的应用，如哈尔滨松花江群力大堤、十堰市剑河流域综合治理项目、沣河梁家滩湿地公园等，因而最终选用土工格室护坡结构，采用改性的高密度聚乙烯(HDPE)材质。河道生态岸坡改造在不拆除现状混凝土护岸的前提下进行。在现状护岸上通过格构梁、土工格室等工程措施实现岸坡覆土，采用草皮护坡实现生态护岸改造，从而改善被硬质工程改变了的河流的自然生态功能。

3.2.2 植物种植

根据《园林绿化工程施工及验收规范》(CJJ82-2012)的要求，种植土要求土壤pH值小于等于8.3，全盐含量小于2‰，有机质含量不小于1.5%，土壤块径不应大于1cm，护岸植物应选用低矮的草坪或草本地被。这样可以同时保证植物的成活率以及日后的养护管理，既满足护岸的功能需求又兼顾了生态效果。本次选择70%黑麦草+30%早熟禾混播，每平方米撒种25g。

3.3 “景”——营造生境，修复生态河道滩地

在河道内利用稳定的河滩环境，在确保防洪安全的前提下，规划一定规模的滩地生态修复区，营造自然河流生态。在修复过程中，注意保护河滩原有的洼地、河床原有的基质[8]，按“有滩则护，无滩不造，保滩护堤”的原则，规划一定规模的河道滩地生态修复区，做到生态要素与空间结构的有机融合。

3.3.1 “固”——稳定为主，合理设计

滩地防冲设计采用格宾石笼结构[9]。根据计算结果，格宾石笼厚度应不小于0.12m，但从安全角度考虑，防冲格宾石笼最小厚度取0.3m。为了防止冲刷，采用薄层格宾石笼进行防冲，底层格宾石笼铺设长度大于等于1.5倍的冲刷深度，设计取2—2.5m，格宾石笼厚度0.3m。顶层格宾石笼考虑防滑，采用1m×1m断面和0.5m×0.5m的尺度堆叠。

3.3.2 “植”——稳固滩地，植物修复

在设计过程中控制介入强度，通过分段分层梯度设计，营造多种环境要素的空间形式。河道滩地生态修复植物选择以本土抗冲、耐旱、耐短期水淹、耐寒且粗放养护的植物为主(详见表2)。营造植物群落以修复滩地生态为主，利用植物固滩，保证滩地生态稳定，修复过程中注意保护河道中的砂石资源以及生物资源，充分利用水系微生物反硝化作用净化广通河水系，对溶解态氮的去除率能达到60%以上，使水质逐渐稳定，最终使滩地可以增强承受上游和支流水冲击负荷的能力以及应对洪水的弹性。通过上述措施，将人、自然、河流重新联结，所形成的滨水空间，河清岸绿，水草茂盛，为县域绿化和生态建设构筑了平台，从而提升了域内居民的幸福感和宜居感。

表2 滩地生态修复苗木表

3.4 “引”——利用生境，生态与休闲有机结合

通过增加乡土植物种植，提高生物修复质量，将生态与休闲有机结合，全方位完善生态系统的服务功能，促进绿色可持续发展。建设宜居水环境，既要改善广通河的水环境质量，也要全面提升与百姓日常生活休戚相关的城乡水体环境质量，实现“水清岸绿、宜居宜赏”。为此提出以下策略：(1)充分利用广河生态环境和人文资源，发展绿色低碳旅游，种植兼具生态功能和观赏功能的植物提升水岸环境质量；
针对广河河环境变化的特点做好生态设计，确保生态结构与功能的有效协同。(2)打造广河县优农品牌，探索生态产品的发展途径，促进生态产品溢价。(3)引导智慧科技的应用，以绿色生产和生活方式为主，注重无障碍设施设计，实现生态保护和经济发展的良性循环。

在设计过程中所面临的建设环境是多维的、复杂的，针对场地现存问题实施生态恢复工程是一个涉及多专业的系统化过程。设计施工时遵循了以下四项原则：

4.1 生态审美观下的近自然修复理念

充分结合场地现状的自然风貌，在提升生态净化系统、恢复当地生物多样性保护、缓解城市热岛效应等多种生态系统服务功能的同时[10]，也为社会经济发展提供商机：增加游客总量，激发区域活力，使市民和游客能够获得高品质的生态感知与文化体验，满足公众的审美启智需求，在休闲游憩的同时感受人与自然的和谐共生和生态美的意义。

4.2 低影响的生态修复策略

通过恢复广通河自然蜿蜒形态，为生态修复和发展预留一定的弹性空间。对广通河的生态隔离带、河道护坡和滩地的设计，不仅仅是考虑植物群落的构建，还应深入考虑多样化的水系生态空间拓展与栖息地的生境结构形式，将广通河环境结构与生态结构综合考虑设计。低影响、近自然的生态解决方式是完成此项目的重要途径。

4.3 可持续的生态修复工法

生态隔离带和滩地设计采用本土植物构建生态群落，可以增强植物群落的稳定性。首先，通过植被过滤和拦截污染物，对径流泥沙和悬浮物的去除率可达80%以上，能显著减少颗粒态磷污染物[11]；
其次，广通河的河岸是典型的水陆生态交错区，生态修复的设计方法不仅恢复了河道受损的生态系统，而且体现了自然野趣，实现了生态修复与滨水景观空间的共生设计[12]。

4.4 多样复合功能的营造

以最低设计成本达到综合效益最大化的效果。从河道形态恢复、生态护坡设计、土壤保护、滩地生境营造、生物多样性来构建与水为友的近自然生态，根据不同河段区域的资源禀赋采用差异化设计策略，推动空间规划、水利工程和景观设计的交流互动，营造安全美观和市民喜欢的生态绿廊。

未来可以结合实际落地的情况深入研究生态修复工程设计对于生态系统格局和质量方面的影响，以实现城市河流的功能多元化、可持续发展，探讨实施后的生态技术可行性、适宜性和社会可接受的程度。