李一帆，馬 彥，田國行

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，河南 鄭州 450002； 2.黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司，河南 鄭州 450003)

基于河漫灘生態(tài)修復(fù)的城市河流治理探索
——以平頂山香山溝治理工程為例

李一帆1，馬 彥2，田國行1

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，河南 鄭州 450002； 2.黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司，河南 鄭州 450003)

城市河流；生態(tài)修復(fù)；河漫灘；棲息地；香山溝；平頂山

當(dāng)前傳統(tǒng)城市河流與城市周邊用地之間缺少河漫灘作為過渡，河道多被束縛在堤防之內(nèi)，這種堤防不允許周期性洪泛躍堤的單一結(jié)構(gòu)往往令城市河流進入快排模式，河流只是消化洪水的通道。而在非洪泛期，這種快排通道式的河道也隨之失去了應(yīng)有的生態(tài)功能。以平頂山湛河支流香山溝治理工程的生態(tài)修復(fù)方案設(shè)計為例，提出了在城市近郊恢復(fù)河流生態(tài)棲息地的可行性及必要性。通過宏觀層次上對河流生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)，中觀層次上對河流物理結(jié)構(gòu)的修復(fù)，微觀層次上具體棲息地設(shè)施的構(gòu)建，闡述了河漫灘生態(tài)修復(fù)是保證河流生態(tài)系統(tǒng)完整的重要途徑。

國家發(fā)展轉(zhuǎn)型升級對城市河流生態(tài)修復(fù)提出了新需求，將水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)作為單一目標(biāo)的城市河流綜合治理工程未能涵蓋河流自身生態(tài)功能的重建[1]，忽視了人與自然河流之間的天然聯(lián)系，不能夠從本質(zhì)上解決現(xiàn)今城市河流存在的諸多問題[2]。因而，進行系統(tǒng)的城市河流生態(tài)修復(fù)實踐是當(dāng)下城市發(fā)展所不可回避的。河漫灘作為一條健康河流生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，一直以來被作為建設(shè)用地而不斷被擠占[3]，其生態(tài)功能的修復(fù)與重建對于恢復(fù)河流整體生態(tài)結(jié)構(gòu)及生態(tài)功能具有至關(guān)重要、承上啟下的作用。要對城市河流進行系統(tǒng)的生態(tài)修復(fù)，就必須重新確立河漫灘在城市規(guī)劃中的地位，這就需要我們在景觀生態(tài)學(xué)視角下，對城市河流的河漫灘進行梳理與重建，并建立人與自然耦合的河流棲息地模式。

1 河漫灘生態(tài)修復(fù)的意義

目前，國內(nèi)城市進行的河流生態(tài)修復(fù)工程大多關(guān)注水質(zhì)的改善與河道內(nèi)綠化條件的提升[4]，但要恢復(fù)城市河流自凈能力、生物生產(chǎn)力、生物棲息地多樣性等生態(tài)功能，僅僅依靠河道內(nèi)部水質(zhì)的恢復(fù)與棲息地條件的改善是無法完成的。

河漫灘是河流生態(tài)結(jié)構(gòu)中典型的群落過渡帶，具有連通水域和陸域的作用，是動植物群落生存與河流能量轉(zhuǎn)換的重要場所。在自然河流中，河水的周期性洪泛是河流生態(tài)過程的重要節(jié)點，而洪泛灘區(qū)則是承蓄般洪水的重要場所。如今的城市河流治理在對洪水的處理上采用的是單一防護的治理理念，但越來越多的研究者認識到洪水在調(diào)節(jié)生態(tài)、能源利用、資源調(diào)蓄等方面的作用是無可取代的[5]。

只有在城市待建區(qū)域的河道治理工程中將河流灘區(qū)結(jié)構(gòu)納入規(guī)劃范圍內(nèi)，才能避免傳統(tǒng)河道治理擠占河道、高筑堤防等不可持續(xù)發(fā)展模式的發(fā)生?；诖耍瑧?yīng)確立“大灘區(qū)”的河道治理思路，利用河流自然灘區(qū)滯洪削峰，建立灘區(qū)結(jié)構(gòu)與防洪工程協(xié)同作用的耦合模式，才能在利用河流灘區(qū)創(chuàng)造生態(tài)價值的同時，保證城市的良性發(fā)展。

2 河漫灘生態(tài)修復(fù)的途徑與對策

河漫灘生態(tài)修復(fù)在城市河流生態(tài)修復(fù)工程中起著承上啟下的關(guān)鍵性作用。一方面，河漫灘系統(tǒng)的重建需要以城市河流整體物理形態(tài)的修復(fù)作為基礎(chǔ)與平臺，其形態(tài)依賴于河流三個維度物理形態(tài)的重構(gòu)，在時間維度上，河漫灘結(jié)構(gòu)的建立也會對河流形態(tài)進行工程竣工后的再塑造；另一方面，河漫灘系統(tǒng)的建立能夠創(chuàng)造出沿河道的多樣的生物生境類型，提高城市基質(zhì)與河流廊道的景觀格局，以及邊界處的邊緣區(qū)效應(yīng)，是激活河流生物生產(chǎn)力的關(guān)鍵。因此，河漫灘生態(tài)修復(fù)工程應(yīng)當(dāng)以恢復(fù)河流三個維度上的形態(tài)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，把河漫灘形態(tài)塑造的理念貫穿始終，并以恢復(fù)河流生物棲息地完整的生態(tài)結(jié)構(gòu)為目的。

2.1 基于河漫灘重塑的河流形態(tài)修復(fù)

2.1.1 河流斷面結(jié)構(gòu)

河流斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計的首要目的是滿足行洪需要與安全防護需求。設(shè)計過程大致可分為兩部分：一是應(yīng)當(dāng)以河流平面布置模式為基礎(chǔ)互為參考，同時設(shè)計，即根據(jù)河道擺動幅度與頻率確定各河段的河槽形式；二是根據(jù)不同的河槽形式塑造河道主河槽與河漫灘區(qū)，并且以周期性漫灘為目的對過流斷面進行計算。在對河道糙率進行計算與復(fù)核時，應(yīng)當(dāng)綜合河床基質(zhì)、河道內(nèi)植物設(shè)計方案等綜合取值。在標(biāo)準(zhǔn)斷面設(shè)計完成后，對該斷面進行調(diào)整以適應(yīng)河流蜿蜒形態(tài)下的水力環(huán)境，并對河灣凹岸與凸岸處的邊坡與河床進行調(diào)整。

2.1.2 河流平面結(jié)構(gòu)

河流的平面結(jié)構(gòu)以恢復(fù)河流自然蜿蜒形態(tài)為主要目的。在確定蜿蜒形態(tài)時，如果裁彎取直之前的舊河道仍然存在并具備再次利用的條件，可以在進行計算與復(fù)核后恢復(fù)或部分恢復(fù)舊河道。在城市河流生態(tài)修復(fù)中，河道平面布置的第一步往往是廢棄或部分廢棄舊河段并規(guī)劃新的河道線路。新的河道線路要滿足基本的行洪與安全防護需求，并且具有河流的擺動空間、河漫灘的占地空間及植被緩沖帶空間。

2.1.3 河漫灘重塑

河漫灘重塑就是在河漫灘對地形地貌進行有條件的微處理以形成多元化的灘區(qū)地貌。地形的處理應(yīng)當(dāng)以不阻礙行洪作為基礎(chǔ)依據(jù)，在平原地區(qū)，河漫灘一般以向下游輻聚的鬃崗與洼地相間分布為主要特征，在進行工程設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)模仿與順應(yīng)這種地貌類型。此外，在河道沿途若有連片低洼且可以利用的區(qū)域時，可以有條件地設(shè)置開放灘區(qū)，開放灘區(qū)在單側(cè)或兩側(cè)放開堤防，以自然地形或通過修改來達到防洪目的。

2.1.4 現(xiàn)狀地形利用

河流蜿蜒形態(tài)的重構(gòu)往往意味著舊有順直河道的廢棄，可以將舊有河道作為河道一側(cè)的滯洪洼地來使用，也可以通過改造溢流堰等水工設(shè)施使之成為泄洪道。

2.2 種植設(shè)計

河流生態(tài)修復(fù)具有不同于傳統(tǒng)意義上的河流治理工程的兩大特征：一是生態(tài)功能優(yōu)先，二是非一次性設(shè)計。在植物種植方面，應(yīng)遵循的原則有兩條：首先是植物搭配的美學(xué)原則應(yīng)當(dāng)讓位于生態(tài)功能，植被體系構(gòu)建應(yīng)當(dāng)以保護河流生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)為目的；其次是應(yīng)當(dāng)考慮河流生態(tài)修復(fù)的時間維度，除滿足必要的生態(tài)功能外，應(yīng)避免使用一次成型的大型苗木，以降低成本。河漫灘植被應(yīng)以自然發(fā)育為主，出于工程考慮可以人工輔助初期植被的建立。

2.3 防護工程

河漫灘動態(tài)發(fā)育的特征使得安全防護的程度應(yīng)當(dāng)有所取舍，灘區(qū)不能一次成型，也不能任由泥沙淤積，在工程設(shè)計之初就應(yīng)當(dāng)進行河床基質(zhì)選擇與河流泥沙控制。對確有塌陷危險的河道邊坡應(yīng)當(dāng)進行防護，防護材料以透水不漏土為原則，并保證具有一定的生物生長空間，應(yīng)避免采用光滑的整體性護坡形式。

2.4 生物棲息地構(gòu)建

河道內(nèi)生物棲息地主要由淺灘深潭序列結(jié)構(gòu)構(gòu)成，在局部該結(jié)構(gòu)不明顯時，需要人工輔助加以完善。河道外生物棲息地以豐富灘區(qū)地貌單元為原則，在進行棲息地結(jié)構(gòu)恢復(fù)時，應(yīng)當(dāng)妥善分配生物活動空間與人類活動空間，使之相互隔離或相互滲透，互不干擾。

3 平頂山市湛河綜合治理香山溝生態(tài)修復(fù)工程

3.1 區(qū)位概況

湛河沿東西走向貫穿平頂山市市域范圍，干流全長38.49 km，流域面積218.57 km2，河道比降0.84‰。沿岸約有30條支溝，生態(tài)修復(fù)工程所在的香山溝即是湛河北岸的支流之一，位于湛河西北部，地貌結(jié)構(gòu)為條狀洼地，屬于大陸停滯水堆積洼地和沖洪積坡地地貌單元，地表主要分布有高度不等的人工堆積體。香山溝區(qū)位情況見圖1。

圖1 香山溝區(qū)位

3.2 現(xiàn)狀分析

3.2.1 河道及水文現(xiàn)狀

香山溝全長約9 km，整體河道呈直線形，地勢較為開闊，為“U”形溝谷，河槽深1.5～3.0 m。全流域匯水面積為10.5 km2，根據(jù)降雨強度公式計算出香山溝20年一遇洪峰流量為50.21 m3/s，2年一遇洪峰流量為20.38 m3/s，1.5年一遇洪峰流量為17.13 m3/s。

從下游至上游沿線分布有井營村、楊官營村、石橋營村等村莊及水泥廠、焦化廠、坑口電廠、變電站、煤礦礦山等工礦企業(yè)生產(chǎn)性單位。

3.2.2 現(xiàn)狀河道存在的問題

現(xiàn)狀河道兩岸村莊及生產(chǎn)性單位所產(chǎn)生的生產(chǎn)生活污水未經(jīng)處理直接排進河道內(nèi)，水色混濁呈青色，懸浮顆粒多，味臭，水質(zhì)為劣Ⅴ類。河道形態(tài)大部分為順直型，缺少灘區(qū)，無法形成有效的生物棲息地結(jié)構(gòu)，對于較大洪峰也起不到滯留作用。此外，河道邊坡缺少固坡植被，高地?zé)o植被緩沖帶，坡岸不穩(wěn)定，且無法對地面徑流起到攔截作用。夏季陽光直射河道，缺少河岸植物蔭蔽河段，對水生生物生長不利。

3.3 設(shè)計目標(biāo)

在本方案中，河流生態(tài)功能的修復(fù)要依賴河流灘區(qū)系統(tǒng)的建立。工程的首要目標(biāo)就是鞏固河道的防洪能力與自身結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。通過對河流斷面結(jié)構(gòu)的重塑、開放灘區(qū)的布置、灘區(qū)地貌結(jié)構(gòu)的梳理、棲息地設(shè)施設(shè)計、植物設(shè)計，建立香山溝完整的河流灘區(qū)生態(tài)系統(tǒng)，恢復(fù)河流生物生產(chǎn)力，提供生物棲息地。利用工程與非工程措施，重新恢復(fù)河流自凈能力與流域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境。

3.4 修復(fù)工程設(shè)計

3.4.1 水質(zhì)恢復(fù)與水量調(diào)撥

水質(zhì)恢復(fù)工程主要由污水?dāng)r截與水質(zhì)處理兩部分組成。沿河道兩岸或一側(cè)布置截污管道，將周邊污水收集后就近送入污水處理廠，實現(xiàn)全流域雨污分流。

水量調(diào)撥方案分為兩部分，一是通過香山溝北部召平臺水庫調(diào)水，滿足部分生態(tài)需水；二是將沿岸污水處理后再利用。再生水利用方案有兩個：①僅利用現(xiàn)有入河口處污水處理廠處理污水，將再生水通過調(diào)水措施調(diào)至香山溝源頭，注入在這里設(shè)置的預(yù)處理濕地，使再生水經(jīng)濕地植物凈化后進入香山溝河道。②在香山溝源頭建立污水處理廠，并設(shè)置預(yù)處理濕地，污水經(jīng)處理后排入河道；現(xiàn)有污水處理廠處理過的污水部分調(diào)至香山溝中段或下游的灘區(qū)濕地系統(tǒng)，部分直排入烏江河。

3.4.2 河流物理形態(tài)

河流物理形態(tài)的修復(fù)關(guān)系到生態(tài)功能的完善與安全防護功能的實現(xiàn)。因此，河道的縱向形態(tài)與豎向結(jié)構(gòu)均要以水力學(xué)計算為基礎(chǔ)。

(1)標(biāo)準(zhǔn)斷面設(shè)計。河道斷面采用復(fù)式斷面結(jié)構(gòu)，大梯形主河槽斷面滿足20年一遇洪峰過流。用1.5年一遇的洪峰流量作為香山溝的平灘流量[6]，利用該流量來制造河漫灘區(qū)的洪水脈沖，將河槽內(nèi)河水釋放入河漫灘，恢復(fù)河道與河漫灘的連通性，激活灘區(qū)生物生產(chǎn)過程。香山溝全流域匯水面積10.5 km2，結(jié)合暴雨計算公式，得出河道1.5年一遇的設(shè)計洪峰流量(平灘流量)為17.13 m3/s；利用平灘公式[7]W=aQb求出河道平灘寬度為13.70 m，以此作為河道主河槽開口線的寬度值；再利用河流寬深比公式[7]ξ=0.5B/h求出河槽寬度在13.70 m時河槽的深度為1.30 m。

綜合考慮根據(jù)綜合糙率計算公式[8]n=(n0+n1+n2+n3+n4)m確定的n值與香山溝恢復(fù)后狀況的預(yù)估，綜合糙率取值為0.066。

綜合以上各項參數(shù)，利用梯形斷面河道水力學(xué)計算方法對子河槽斷面尺寸進行計算并設(shè)計，斷面形式見圖2。需要注意的是，該斷面形式為標(biāo)準(zhǔn)斷面，是保證安全行洪條件下河道斷面的最小值，在實際河道設(shè)計中，在用地條件允許的情況下，為盡可能創(chuàng)造河漫灘地貌單元，河漫灘范圍要比標(biāo)準(zhǔn)斷面大，邊坡坡比要比標(biāo)準(zhǔn)斷面中的坡比小。

圖2 香山溝標(biāo)準(zhǔn)斷面形式(單位：m)

(2)河流平面形態(tài)。河流平面設(shè)計主要有三部分，一是對于河道線路的重新選定，二是對河道蜿蜒形態(tài)的布置，三是對河灣跨度的計算。

香山溝新的河道選線方案避開了上游段與城市用地之間的矛盾，并盡可能地避開了生產(chǎn)企業(yè)，以減少其對于河道的點源污染。根據(jù)Rosgen河流分類體系，綜合香山溝流域內(nèi)整體坡降與寬窄率及河床材質(zhì)等特征，考慮到周邊用地較為局限的情況，最終選取新建河道蜿蜒度，也就是河道整體長度與河口至河源處直線距離之比為1.1～1.2。根據(jù)河灣跨度的經(jīng)驗公式[7]計算出香山溝子河槽河灣跨度為154.3～170.8 m。在該跨度內(nèi)，子河槽以1.1～1.2的蜿蜒度向河流流動的垂直方向擺動。該標(biāo)準(zhǔn)擺動幅度約為60 m，而主河槽約18 m的標(biāo)準(zhǔn)河槽寬度不能夠滿足該幅度，在實際布置過程中，子河槽擺動幅度小的(≤18 m)河段，主河槽可以不隨子河槽一同擺動，子河槽擺動幅度大的(>18 m)河段則反之。在確定河道基本蜿蜒模式之后，根據(jù)河灣跨度、周邊用地、地形條件及上下游蜿蜒度的差異，沿河道選線方向布置河流中心線。

(3)河流斷面、平面形態(tài)的深化。河道凹岸處水流在離心力的作用下會不斷淘刷凹岸頂點處的邊坡，并形成河底內(nèi)的深潭，深潭最深處一般不在彎曲頂點處，多向下游偏移。因此，在橫斷面設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)順應(yīng)這種河流自然構(gòu)造原理，在河灣處對斷面進行調(diào)整，將凸岸側(cè)坡度放緩、凹岸處坡度變陡，并且在此處的河床鋪設(shè)礫石，允許這種自然構(gòu)造過程隨河流運動而發(fā)生(圖3)。

圖3 深化后的河道斷面形式

3.4.3 河漫灘系統(tǒng)

河漫灘區(qū)利用“大灘區(qū)”的河道治理思路，將洪泛風(fēng)險視為河道內(nèi)生物結(jié)構(gòu)動態(tài)變化與灘區(qū)生態(tài)結(jié)構(gòu)形成的契機，并利用開放的灘區(qū)作為滯洪區(qū)，承蓄漫灘洪水，將洪水的動態(tài)變化過程做到可控與利用(圖4)。在香山溝生態(tài)修復(fù)工程中，河漫灘區(qū)系統(tǒng)分為河道內(nèi)灘區(qū)與河道外開放灘區(qū)兩部分。

圖4 河漫灘系統(tǒng)示意

(1)河道內(nèi)河漫灘。河道內(nèi)灘區(qū)由河槽內(nèi)淺灘與邊灘構(gòu)成。蜿蜒河流凸岸處一側(cè)邊灘坡度較緩，深入水體，生長相應(yīng)的淺灘植被，結(jié)合一些木、石構(gòu)架的棲息地設(shè)施，為龜、蛙類提供往返水體與邊灘的通道與躲避天敵、覓食的場所，也為水禽提供了駐足與捕食場地。這些由邊灘構(gòu)成的河漫灘區(qū)的棲息地結(jié)構(gòu)也會隨著豐水期徑流的變化而逐漸發(fā)育成型，其中的生物物種在水體的動態(tài)變化過程中完成遷移，也為河道提供了較為穩(wěn)定的營養(yǎng)物質(zhì)來源(圖5)。

圖5 河漫灘結(jié)構(gòu)示意

(2)河道外河漫灘。在河道外河漫灘區(qū)構(gòu)建中，結(jié)合周邊用地情況沿河布置了四處開放灘區(qū)(圖6)，這四處灘區(qū)的一側(cè)堤防被放開，在高程設(shè)計上也將該水位的范圍進行劃定，使其淹沒面積大致達到灘區(qū)總面積的50%左右。利用地形坡度引洪峰河水進入灘區(qū)，并利用地形高差將洪水控制在20年一遇水平。四處灘區(qū)所形成的滯洪濕地能夠削減洪峰流量，并且對周邊場地匯入的初期雨水起到滯留與凈化作用，灘區(qū)會隨著每年洪泛程度的不同而形成不同范圍的周期性淹沒，淹沒的區(qū)域形成河岸濕地。

圖6 開放灘區(qū)原理示意

3.4.4 河漫灘系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)

(1)植被動態(tài)結(jié)構(gòu)。自河道中心線向兩側(cè)，植被系統(tǒng)共分為5個部分：第一，水邊線區(qū)域移植少量水生植物，包括沉水與挺水植物；第二，護坡區(qū)域，結(jié)合不同生態(tài)護坡的形式扦插活體枝條；第三，1.5年一遇水平河漫灘區(qū)主要以地被植物為主，采用人工植草與播種草籽相結(jié)合的方法，種植本地速生草種營造過渡區(qū)的主要植被群落；第四，1.5年一遇水平河漫灘區(qū)域以上為點狀種植區(qū)域；第五，高地植被緩沖帶。點狀種植區(qū)域和高地植被緩沖帶采用波浪形種植方式，使兩個區(qū)域的植被相互咬合交錯，高地植被緩沖帶人工種植程度最高，喬灌草的立體植被結(jié)構(gòu)最為完善，對外部干擾抵御能力相對于其他區(qū)域最強，將該區(qū)域與鄰近區(qū)域相互交錯能夠提高河岸縱向上的抗干擾能力，提高河岸植被種群建立的速度(圖7)。

河岸植被可劃分為水域、灘區(qū)、陸域三大區(qū)域，三大區(qū)域內(nèi)的植被群落隨水文條件的變化而變化。常水位條件下，水生植被群落、濕生植被群落、陸生植被群落在河流垂直方向橫向分布，發(fā)生洪水期間，水生植物逐漸向兩側(cè)擴展，在流量最大時達到最大生物量，而在這一時期陸生植被與濕生植被則在水中逐漸腐爛分解，一部分隨水流流入河道，另一部分在灘區(qū)靜水區(qū)域沉積。當(dāng)洪水退去，灘區(qū)植被分解部分及原生的有機質(zhì)隨退水進入河道，而河道內(nèi)的沉積物及上游的有機質(zhì)碎屑則進入灘區(qū)，二者相互交換。此時，濕生植被與陸生植被也再次發(fā)育，進入下一輪群落發(fā)育階段(圖8)。

圖7 河道植被種植模式

圖8 河道植被動態(tài)示意

(2)水生生物動態(tài)結(jié)構(gòu)。利用新河道制造的洪水脈沖與灘區(qū)系統(tǒng)創(chuàng)造出大區(qū)域、高連通度的河道內(nèi)生物生產(chǎn)場所。在具體設(shè)計中，河漫灘地形多以淺坑的形式出現(xiàn)，目的是在洪水漫溢過程中創(chuàng)造沿河分布的靜水區(qū)域，將在洪水流量大的主河道內(nèi)缺少覓食與繁殖機會的魚類引入該區(qū)域，形成豐水季節(jié)魚類繁殖的高峰，往返于水陸之間的兩棲爬行類動物則會隨著岸線的波動而橫向遷移，也會在退水期沿河流進行縱向遷移。

3.4.5 河流現(xiàn)狀場地的整理與利用

根據(jù)周邊用地條件與河道功能，沿河道分別設(shè)置前置凈化濕地、河岸濕地、高位蓄水池、分洪道，充分利用周邊地形地貌資源。設(shè)計方案將源頭周邊的地形進行重塑，作為前置凈化濕地。將濕地內(nèi)多處洼地進一步挖掘整理成為濕地塘，并利用挖塘施工土方堆填成為濕地島，創(chuàng)造富于變化的地貌條件，延長水體滯留時間，以達到凈化目的。

此外，把舊河道沿線保留下來的部分河段適當(dāng)擴大使其成為河岸濕地塘，并降低其與主河道之間過渡段的高程，當(dāng)較大洪峰來臨時引導(dǎo)洪水漫入濕地塘，濕地塘的靜水環(huán)境可以作為兩棲爬行類動物繁衍棲息的場所，周期性轉(zhuǎn)換的水體使得塘內(nèi)生物可以隨河水遷移，也可以達到凈化塘內(nèi)水質(zhì)的目的。

河道中段南岸為一處采石場，由于長期挖掘形成礦坑，礦坑內(nèi)部存有積水?；诖?，將礦坑規(guī)劃成為河道邊高地蓄水池，作為河道應(yīng)急補水設(shè)施。在遇到極端干旱年份或是河道突發(fā)污染事件時，可根據(jù)具體情況對河道內(nèi)水源進行應(yīng)急補充。但是，該方案只是作為極端狀況下的一種選擇，其可操作性要依據(jù)實時的水文、水質(zhì)狀況而定。

下游段舊河道局部保留部分作為主河道的分洪道，兩端設(shè)置溢流堰，當(dāng)水流超過20年一遇流量時進入分洪道，經(jīng)過消力設(shè)施后歸入主河道。分洪道南側(cè)堤頂較高，當(dāng)洪峰過大時保證水流進入新舊河道之間的區(qū)域，而南側(cè)區(qū)域不受水淹。

3.4.6 安全防護工程

基于河漫灘動態(tài)變化的河道方案會帶來河道自身穩(wěn)定性不足等問題。因此，方案根據(jù)不同的防護條件將河道分為三個區(qū)域，并設(shè)計三種護坡形式加以防護。①順直段：順直段兩側(cè)邊坡受到的水力條件大致相當(dāng)，且灘區(qū)位置相對固定，建議在平灘水位以下設(shè)置干拋石護坡，并在拋石間扦插活體枝條；平灘水位之上至20年一遇洪峰水位線之間坡體采用加筋墊并覆土撒播草籽的方式進行防護。②彎曲段凸岸：該段坡度較緩且水流沖刷作用不明顯，主要以加筋墊進行防護，僅在坡腳處少量拋石。這種設(shè)計為河漫灘發(fā)育提供了彈性空間，且便于灘區(qū)植被發(fā)育及后期生物棲息地設(shè)施的布設(shè)。③彎曲段凹岸：該段水流沖刷較為嚴(yán)重，且本身坡度較陡，故結(jié)合不同坡度設(shè)計了不同的護坡形式。邊坡坡比在1∶2～1∶3之間時，采用松木樁+拋石護坡，拋石間扦插活體枝條；邊坡坡比大于1∶2時采用石籠護坡的形式進行防護。

此外，所有護坡工程土體壓實度應(yīng)當(dāng)介于80%～85%之間，以避免種植土層過于密實，阻礙植物根系的生長；所有護坡襯砌結(jié)構(gòu)均需設(shè)計反濾層，拋石護岸反濾層以級配碎石層為主，石籠護坡反濾層為土工布，加筋墊本身具有反濾結(jié)構(gòu)，不需額外設(shè)計反濾層；扦插活體枝條的拋石護岸需要在塊石間覆土，覆土厚度不應(yīng)小于塊石厚度的一半；由于現(xiàn)狀河床基質(zhì)屬于微透水級別，且生態(tài)河道應(yīng)當(dāng)具有可供上下水交換的河床，因此方案中不再對河床設(shè)置防滲襯砌，僅在彎曲段及河漫灘較大的河段鋪設(shè)砂礫石，砂礫石層厚度為10～20 cm，對于局部淘刷較為嚴(yán)重的河床，該層厚度可適當(dāng)加大。

3.4.7 生物棲息地加強措施

為創(chuàng)造沿河的生物棲息地結(jié)構(gòu)，方案設(shè)計了多種人工生物棲息地設(shè)施。河道內(nèi)生物棲息地設(shè)施主要為木樁人工魚巢、拋石丁壩、局部河床鋪設(shè)砂礫層。此外，為了解決主河槽內(nèi)常水位情況下水流變化相對單一的情況，方案設(shè)計在較為順直河段的河槽內(nèi)干拋若干巨石。河漫灘區(qū)生物棲息地設(shè)施主要有木構(gòu)架設(shè)施與兩棲生物塘。在低洼區(qū)域挖掘深0.6 m左右、直徑3 m左右的池塘，作為兩棲動物的棲息地。

4 結(jié) 語

河流生態(tài)修復(fù)是一個復(fù)雜、系統(tǒng)的工程，從前期的工程調(diào)研、生境條件調(diào)查等，到方案規(guī)劃階段的水量劃撥、水質(zhì)恢復(fù)及河流物理形態(tài)恢復(fù)，再到微觀的局部河段地貌修復(fù)、河流生物棲息地設(shè)施構(gòu)建等，每一個環(huán)節(jié)都需要做前后的對照與通盤的考慮。而河漫灘生態(tài)修復(fù)作為河流生態(tài)修復(fù)中最為重要的內(nèi)容之一，在整體修復(fù)工程中起著承上啟下的重要作用。河流物理形態(tài)的修復(fù)設(shè)計不僅要以河漫灘結(jié)構(gòu)作為主要的設(shè)計依據(jù)，并且后期微觀尺度的河流生物棲息地結(jié)構(gòu)的恢復(fù)也需要以河漫灘作為主要平臺。從香山溝河流生態(tài)修復(fù)工程來看，城市用地的特殊限制條件與河漫灘修復(fù)尺度之間的博弈并非是不可調(diào)和的。對應(yīng)不同河流級別、不同棲息地尺度、不同城市用地條件，河漫灘均可以作為城市河流物理結(jié)構(gòu)中必不可少的一項參與到河流生態(tài)治理工程中來。在香山溝這樣一種用地條件相對寬松的城市邊緣區(qū)，城市斑塊、河流斑塊及農(nóng)田斑塊這樣一種相互滲透、相互咬合的立地條件下，河流修復(fù)手法可以十分靈活。用地相對緊張與相對寬松的不同區(qū)域?qū)?yīng)著不同的河流斷面形式，甚至在適當(dāng)?shù)膮^(qū)域可劃定開放灘區(qū)，對棲息地進行集中重建。但無論哪一種河流形式，河漫灘均是河流整體結(jié)構(gòu)中不可分割的一部分。

[1] 胡艷芳,田國行.鄭州市水系整治的生態(tài)學(xué)途徑探討[J].西南林業(yè)大學(xué)學(xué)報,2011,31(5):71-75.

[2] 孫汝斌,田國行,支繼輝,等.鄭州市水系生態(tài)恢復(fù)設(shè)計探討[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(13):332-334.

[3] 胡立春,薛文豪,安慧琳.我國中小河流存在的問題及治理對策[J].吉林水利,2013(11):42-46.

[4] 董哲仁.城市河流的渠道化園林化問題與自然化要求[J].中國水利,2008(22):22-25.

[5] 向立云.洪水資源化——概念、途徑與策略[J].水利發(fā)展研究,2005(7):24-29.

[6] 趙進勇,孫東亞,董哲仁.河流地貌多樣性修復(fù)方法[J].水利水電技術(shù),2007,38(2):81-86.

[7] 董哲仁.生態(tài)水利工程原理與技術(shù)[M].北京:中國水利水電出版社,2007:293.

[8] 宋大為.伊利諾斯州河流曼寧糙率系數(shù)的估算[C]// 中國水力發(fā)電工程學(xué)會水工水力學(xué)專業(yè)委員會,中國水利學(xué)會水力學(xué)專業(yè)委員會,國際水利工程與研究中國分會.第二屆全國水力學(xué)與水利信息學(xué)學(xué)術(shù)大會論文集.成都，2005:176-177.

(責(zé)任編輯 張培虎)

國家自然科學(xué)基金項目(31600579)；河南省交通廳基金項目(2014Z06；2015J02)

TV212.52；X171.4

A

1000-0941(2017)05-0026-06

李一帆(1991—)，女，河南南陽市人，碩士研究生，研究方向為城鄉(xiāng)水資源管控。

2017-02-22