河道生态治理设计易形成的误区问题探讨.doc

河道生态治理设计易形成的误区问题探讨
作者：朱雪诞
【摘要】从传统河道治理带来的负面影响出发，阐述了河道生态治理的必要性，介绍河道生态治理探索过程中应用的相关技术，并对河道生态治理设计过程中易产生误区的问题进行总结探讨，有关经验可供相关专业人员参考。
【关键词】生态治理 河道整治 生态材料
【DOI 编码】 10.3969/j.issn.1672-2469.2013.12.0013
【中图分类号】 TV85 【文献标识码】 B 【文章编号】 1672-2469(2013)12-0050-04
1 前言
我国大部分河道治理经历了从“被动防御，抵抗洪水”到“科学规划，依法治河”两个阶段。对天然河流的人工改造为人类带来巨大利益的同时，也不可避免地对河流的生态环境造成了无法估计的破坏。国外在经济发展过程中，为了抵御洪灾建造了大量的硬质挡墙和护岸，污染物无序排放也造成了严重的河道污染，河道传统开发治理模式显现出越来越多的弊端。20 世纪90 年代，很多西方国家对破坏河流自然环境的做法进行了反思，逐步对遭受破坏的河流自然环境重新进行修复，在欧洲，许多国家正积极拆除60、70年代建设的钢筋混凝土河堤，修建生态河堤，进行污染治理，恢复河道形态。这些措施取得了良好的效果，目前，河道生态治理的理念正在世界范围内流传。
2 河道生态治理必要性
我国传统的河道治理一直以“除水害、兴水利”为目标努力，主要是对河道进行清淤、建设或者加固堤岸，裁弯取直，修筑大坝，新挖河道，辅以河道岸坡的水土保持等一系列工程措施。虽然能满足人们对于防洪、排涝、供水、灌溉、娱乐、航运等多种需求，但是也带来了严重的负面影响，主要有：
（1）生物多样性严重受损，河道整治项目引起流量及流量过程的变化、泥沙输送过程及数量的变化，水系不连通等原因，导致许多生物栖息地环境改变，使生物骤减甚至消失；
（2）城市洪涝灾害的发生频率和强度明显增加，河流被裁弯取直，河道束窄加深，硬化覆盖使河床不透水面积增加，导致河流功能单一化；
（3）硬质护岸阻隔水生态系统和陆生生态系统的联系，改变了自然河岸的生态功能及结构，破坏了河道的生态过程，从而降低河道的自净能力，水体污染加剧；
（4）河床硬化覆盖阻断了城市地下水补给；
（5）沿岸美丽的自然景色消失，由人造的绿化景观替代，河岸带陆生生态系统多样性降低。可见，人类活动造成河道生境不连续，生态系统不完整，生态多样性降低，不能发挥河道原有的净化、缓冲、景观等生态服务功能，生态系统非常脆弱且易受外界干扰，从而导致水生态及水环境恶化。为了纠正人类活动的影响，从社会可持续发展的角度出发，河道生态治理将是今后河道治理的主要方向。
3 河道生态治理主要技术
河道生态治理是一项十分复杂的系统工程，是以保护、创造生物良好的生存环境和自然景观为前提，针对退化的、受损的、被破坏的河流对象进行恢复的过程，是以构建稳定、健康的生态系统、充分发挥河道生态服务功能为核心的生态工程。近年来，我国许多城市开始尝试进行河道生态治理，通过不断的实践，取得了一定的成果，并提供了可借鉴的经验。
3.1 原位水质强化净化技术
为了改善河道水质，给水生动植物提供适宜的水体环境，根据河道水环境特点，有针对性采取原位水质强化净化技术。在水体溶解氧较低、影响水生动物存活的河道，可采取机械增氧、循环增氧、太阳能增氧、水生植物光合作用释氧等方法，通过物理、生物等手段对水体复氧；在水体透明度低、影响沉水植物光合作用的河道，可采取拦截、生物过滤等技术降低水体的悬浮颗粒物，提升水体透明度；在水深较深、不适宜种植水草或者水位变动较大的河道，可采取生态浮床等技术，加强对水体营养盐的吸收；在冬季结冰的河道，可采取可调节式沉水植物悬床等技术，气温降低时，将悬床床体适当降低，位于水面以下不受冰冻影响的位置，从而在结冰时也能发挥沉水植物的吸收营养盐及附着微生物等作用。
另外，微生物技术在河道治理初期也可起到非常好的净化效果，因微生物技术的费用相对较高，且需定期补投，建议与水生植物配套使用，可减少微生物后期的用量。在水生植物种植初期，通过投加专用微生物，有选择性的降低河道水体或底泥中污染物量，提高水体透明度，为水生植物生长提供适宜的水体环境。待种植的水生植物生长稳定后则无需再投放微生物，利用其自身分泌的化感物质维持水体的透明度及溶解氧等，逐步形成稳定的生态系统。
3.2 生态型护岸或挡墙构建技术
采用人工或天然的、生态亲和性或透水性较佳，较为适宜生物栖息和生长的护岸材料构建的护岸或挡墙称为生态型护岸或挡墙；在保证其结构安全、稳定、耐久等性能的基础上，能较好的为河道生境的连续性提供基础条件，为水生植物的生长、水生动物的繁育、两栖动物的栖息繁衍创造条件。目前，国内外生态型护岸材料较多，包括石笼、生态袋、生态混凝土、现浇绿化混凝土、叠石、网垫植被类、干砌石、植生土坡等。生态型护岸材料应用的效果有较大差异，选用时应综合考虑河道周边土地的利用规划、功能定位、地质情况、材料特性、施工难易程度及价格等。
3.3 河底地形构建技术
河道治理一般都会按照规划对河底高程进行疏浚。疏浚后的河道较为平坦，为了给水生动植物提供连续而富于变化的多样化基底生境，有必要对河底生境进行改造，在河道平面及断面确定的基础上进行针对性的设计，在不影响断面过流前提下，形成深浅交替的浅滩和深潭，产生急流、缓流等多种水流条件。河底地形设计应充分考虑河道内水生动植物的特性、特别是当地特有的水生动物、植物的生活习性，结合河道的水文情势、泥沙输送规律、河道断面形式及河道宽度等，利用小型构筑物（如河底浅坝）、河床抛石、人工鱼巢、河底局部开挖、导流设施等方式达到流态改变的目的。
3.4 水生植物群落构建技术
水生植物群落的构建在河道生态治理中至关重要。合理配置挺水植物、浮水植物及沉水植物，形成一个完整有序、自然过渡的河道植被系统是构建健康水生态系统的重要前提和水体自净功能发挥的核心。水生植物群落配置时应尽量选择土著种，利用土著种和其伴生种的特性，形成稳定的优势群落，从而最大限度发挥其吸收水体营养盐作为自身的养分从而净化水质的功能。
不同类型水生植物的特性各异，配置要求需根据气温、景观、水质等进行调整，但扩散能力强是其共性，有些情况下需进行适当控制。挺水植物主要种植在水下20cm~50cm，在景观要求高的河道，合理搭配观花和观叶植物，考虑设置定植桩、定植沟或定植墙等根控措施；浮叶植物分为浮叶植物和漂浮植物，睡莲等浮叶植物可采用盆栽方式控制其扩散，漂浮植物如槐叶萍、水葫芦等可能产生爆发性繁殖的尽量少配置或不配置，对于荇菜和菱可适当引入，采用网围、底泥清理等措施进行控制；沉水植物要合理搭配耐寒种及常温种，选用水质净化功能强、易管理维护的土著种，经过不断竞争更替，最终形成稳定的植物群落，能占据主要生态位的基本是土著种。
3.5 生物操纵技术
合理利用经典生物操纵技术或者非经典生物操纵技术。根据水质改善或者防控富营养化目标，在河道中投放鱼类、虾类、底栖动物等，增加河道的生物多样性，为鱼类等的觅食、栖息提供多样食物来源，形成完整的生物链，同水生植物共同组成结构完整、食物链完善的水生态系统。
3.6 河滨带构建技术
河滨带生态系统缺失或退化是河道生态系统退化和水质恶化的重要因素。河滨带具有缓冲带、水土保持、生物栖息及小气候改善功能等，是具有显著资源价值的地带，边缘效应显著，对河道的变化极为敏感，是河道生态治理的又一重点。河滨带构建包含了陆域生态构建及水生植物群落构建、生态护岸构建等技术，健康的河滨带能与周围生态系统（陆地生态系统、水体生态系统等）相互和谐、协同发展，能维持物种多样性、保持物质和能量循环、提供丰富的食物链、维持植物生境和动物栖息地的质量、改善人居环境及生态系统的健康。
3.7 河道生态疏浚技术
河道疏浚是根据规划断面进行疏浚。生态疏浚是在确保河道防洪断面基础上，将河道的内污染源有效去除的一种疏浚方式，在掌握河道不同断面底泥的分布、底泥深度、不同深度底泥的污染物含量及释放情况下，根据拐点法等方法确定底泥的开挖深度，无需将沉积淤泥全部清除，最大限度的减少污染物的释放量和淤泥疏浚量，如确定的疏浚深度小于规划河底高程，则按照规划河底高程疏浚；如大于规划河底高程，则按照生态疏浚确定的高程疏浚。生态疏浚采用的设备、机械也是对水环境影响相对较小的，如采用环保绞吸式清淤船等。
4 河道生态治理设计易形成的误区
4.1 污染源治理与生态治理不同步
大部分河道水质恶化的主要原因是沿线点源和面源的排入。河道生态治理设计时，有些设计往往只关注生态措施的应用，而对引起水质恶化的源头未采取措施，污染源治理与生态治理不同步，治标而不治本，采用再多的治理措施也达不到好的效果，水质仍会继续下降，水生动植物难以存活，生态系统无法在此环境下构建成功，强化净化措施的作用有限且费用较高，无法体现河道生态治理的精神和目标。因此，在设计时应分析河道的主要污染来源，并对主要污染源采取截流纳管、就地处理、沟渠净化、湿地净化等措施，有效降低入河污染物量后再开展生态治理，这样才能事半功倍。
4.2 不重视河道的流通问题
“流水不腐”体现了流动水体的净化能力及水质维持能力。但是，有些设计不重视河道的流通问题，对断头浜或者不流通的水体，根据现场情况采取生态护岸、植物构建、强化净化等生态措施，以期达到水质改善的目标。这些措施可能会达到预期的效果，但其稳定性不能保证，且运行维护管理工作量较大，运行费用高。故设计时应积极探寻水体流动的方案，如水系沟通，利用涵管、新开挖沟渠等连通水系；水体循环，采用循环泵、搅拌机等改善水体流态，将水体循环流动起来；合理调度，利用外河水位差使水体流动，充分利用流水的自净能力及水质维持能力改善水质。
4.3 过度强调陆域景观设计
陆域景观能充分展现河道的治理效果，给人们留下美好的印象，而水生态系统位于水下，肉眼难以判别其水生态系统的完整和好坏，也无法判定水质改善程度。所以，有些设计过度强调陆域景观设计，将生态治理的资金大部分用于陆域景观的建设，将陆域绿化带设计的主题鲜明，美仑美奂，而忽视水下生态的构建，本末倒置，偏离了河道生态治理的总目标。我们要认识到陆域景观园林化和景观化并不意味着生态化，思想要从“注重景观”转变到“生态与景观并重”，加强陆域及水域生态理念的体现，特别是要发挥陆域绿化的生态拦截缓冲功能。
4.4 河道本底调查不全面
传统的河道治理本底调查主要收集水文、泥沙、地质、规划、征地移民、地形等方面的资料。河道生态治理除以上资料外，还需要对河道的污染源、水质、水生态、底泥、陆域植物群落、水工构筑物调度运行等资料进行收集，必要时还需对水质，水生态、底泥等开展补充监测和调查。目前，大部分河道生态治理时很少对河道本底进行全面调查，至多收集水质方面的资料，对其余资料收集较少，或者收集不到相关的资料，而补充调查费用较高，建设方不愿意承担。因此，河道本底资料不全面，很难对河道生态系统存在的问题进行正确诊断，无法说明生态系统受损及缺失的主导原因，则很难根据实际情况制定出针对性强、可行性好的生态治理方案。
4.5 重点关注生态护岸的建设而忽视其他生境的构建
目前，从事河道生态治理的设计单位大部分是水利行业的，许多单位尚未配套生态专业方向，或者有从事生态设计的人员，对河道生态治理内涵理解不够深刻，部分设计人员认为河道设置了生态型护岸就是进行了生态治理，配上植物治理后就是生态河道了，其他的均按照规划断面进行设计，忽视其他生境的构建。我们知道河道生境包含平面形态、断面形式、护岸材料、河底生境等，这些组合在一起才能形成连续而多样的生境基底，为水生动植物提供适宜的栖息环境。生态护岸只是河道生境构建的一部分，重视它的建设而忽视其他与之密切相关的生境的构建，达不到生境多样的目标，水生动植物生存仍会受到较大限制，制约了生态系统完整性的构建。
4.6 生态护岸亲水型材料的选用与周边地块的功能定位不符
生态河道建设中，采用了许多新型建筑材料来替代传统的水泥和混凝土构建护岸或挡墙，在提高河道美观效果的同时，也增加了水陆系统的交互性，体现了新材料的生态亲和性。亲水性材料多种多样，主要有天然材料（木桩、柳枝、土坡等）、生态织物（生态袋、椰壳纤维毯等）、格宾网，土工合成材料（土工格栅、土工网等）、多孔性生态砌块等，这些材料外形及特征均不相同。有些设计在河道穿越农村段采用较为刚性的护岸材料，使河道看起来较为生硬，与周边地块景观不相容；而在城镇区域的护岸中使用柳枝等材料，虽然生态性较好，但是城镇人口密集，安全性相对较差。
因此，我们在选用护岸材料时，一定要先掌握河道周边的地块功能，选择与之能配套的护岸材料，才能凸显出河道的生态性。
4.7 不根据水体水质及生态现状随意配置水生植物
相邻河道的水质及水生动植物的生长情况受入河污染源不同、河底地形各异及人类干扰等影响表现出不同的特性。有些设计人员对于同一个地区内的河道，不管生态系统受损的主要原因，不考虑其水质、水生态现状的差异和对现有植物的保留及保护，配置的水生植物基本是一致的，无针对性的配置水生植物，无法体现河道生态治理的特点，不利于植物群落的恢复和生态系统的构建。
4.8 在生态治理中完全排斥使用硬质挡墙
传统河道治理中硬质挡墙的使用，阻隔了水陆生态系统的物质、能量的交换，从生态角度讲弊端较大。但是，硬质挡墙结构安全性好，占地面积小，优势也很突出。河道生态治理是在确保防洪安全性的前提下实施生态措施的，防洪是河道的基本功能，护岸结构稳定性是第一位的。河道生态治理中如遇到河道窄、过流量大的河段，为了确保护岸安全，无须完全排斥硬质材料，可适当使用硬质挡墙或硬质材料与生态材料组合而成的挡墙结构。同时在局部河段设置生态补偿区，适当放宽河道，采用亲水性好的生态型材料建设护岸，使该段河道的水陆物质能量交换集中在该区内予以补偿。
5 小结
全国各地在河道生态治理的探索中，较为成功的对多条河道进行了生态建设，恢复了相对自然稳定和健康开放的河流生态系统，为生态河道建设起到了很好示范作用。但工程设计中仍有误区存在，许多地方值得进一步探讨和完善，需不断深入研究，营造出人与自然真正和谐相处的生态河道。
作者简介：朱雪诞（1976年-），女，高级工程师.