河道生态治理模式与设计

李洪蕊

（中水北方勘测设计研究有限责任公司,天津 300222）

0 引言

河道生态治理是现代水利工程学、环境科学、生物科学、生态学、城市规划学、园林学、美学等多学科为一体的、系统的水利工程学[1]。以防洪安全为目标，以造价为约束的传统河道治理虽能实现河道安全功能，但忽视了河流生态系统的自身需求。工程建设对生态环境的逆向胁迫，造成生态景观和功能衰退，损害了河流对人们带来的长远利益。

河道生态治理以尊重自然规律为前提，因地制宜，充分利用河流的自我修复能力，把河流自然属性和美学价值充分融入工程设计方案，使设计施工方案对生态环境的影响降到最低，维护河道的生态平衡。以黄塘河生态治理工程为例，紧紧围绕“渗、蓄、净、排”等技术指标开展河道中心线布置、纵横断面设计、生态护坡选型及岸坡防护等，结果表明采取的生态治理模式和技术措施是科学可行的。传统治理和生态治理效果对比（见表1）。

表1 河道传统治理和生态治理效果对比

1 工程概况

黄塘河生态治理工程主要包括清淤疏浚、生态护岸工程和生态修复工程。其中清淤疏浚长度5.321 km，治理起点为小黄河汇入口，终点为入六塘河位置处涵洞。采用生态砌块挡墙+连锁块护坡复式断面结构实施单圩村段及其支沟六斗渠河口段生态护岸，长度0.52 km，为保证行人安全，岸顶增设塑木栏杆283 m。生态修复工程是岸坡及岸顶植修复约3.46 万m2，挡墙顶至河道上开口线之间岸坡播撒狗牙根草籽，并补植刺槐；其余河段在常水位线至河道上开口线之间的岸坡播撒狗牙根草籽固土护岸。

2 生态治理工程设计

2.1 清淤疏浚工程设计

2.1.1 河道中心线布置

小黄河至黄塘河涵洞设计河道中心线基本按现状中心线布置；单圩村段受河道东侧电力线杆和现状道路的限制，设计河道中心线向西偏移1 m。

2.1.2 河道纵断面设计

河道设计纵坡维持现状纵坡走势，结合河道清淤疏浚、岸坡整治要求和主要控制建筑物底高程，综合分析拟定。

治理起点设计河底高程为10.62 m，与黄塘河入小黄河现状涵洞底板高程衔接一致，至单圩村桥设计河底高程为12.74 m，设计纵坡为1.00‰～3.00‰变化。单圩村桥至治理终点设计纵坡为-1.00‰～1.40‰变化，治理终点设计河底高程为8.79 m，与黄塘河入六塘河设计涵洞底高程衔接。单圩村桥为最高点，河道向南北两端排水。

2.1.3 河道横断面设计（1）小黄河至单圩村南侧段

河道设计断面型式采用梯形断面。设计河底宽度0.5 m～3.0 m，平均清淤深度0.49 m，河道左右岸边坡坡比1∶2，与现状地面自然衔接，两岸上开口线宽度基本维持现状（见图1）。

图1 小黄河至单圩村南侧段典型断面图（尺寸单位：m）

（2）单圩村段

单圩村段河道位于村民集中居住区，为规整岸线，保持岸坡稳定，河道设计断面型式采用复式生态断面，河道下部采用挡墙防护。设计河底宽度2.5 m～6.0 m，平均清淤深度0.50 m，主槽布置挡墙防护，挡墙顶部采用1∶2.6～1∶3 边坡与现状地面自然衔接，两岸上开口线宽度基本维持现状；桩号1+574 处六斗渠进行清淤疏浚顺接（见图2）。

图2 单圩村段典型断面图（尺寸单位：m）

（3）单圩村北侧至黄塘河涵洞段

河道设计断面型式采用梯形断面。设计河底宽度1.0 m～8.0 m，平均清淤深度0.54 m，河道左右岸边坡坡比1∶2，与现状地面自然衔接，两岸上开口线宽度基本维持现状，部分河段上开口宽度略有扩大（见图3）。

图3 单圩村段典型断面图（尺寸单位：m）

2.2 生态护岸工程

2.2.1 护岸材料选型

单圩村段河道断面狭窄，河道下部护岸型式采用直立或近乎直立结构型式，挡墙以上采用自然草坡与地面衔接。对常用的生态护岸、护脚挡墙结构有格宾石笼挡墙、生态砌块、松木桩等予以综合比选确定。

（1）格宾施工挡墙

格宾石笼是将低碳钢丝经机器编制而成的双绞合六边形金属网格组合的工程构件，钢丝采用镀高尔凡防腐处理，网孔规格为6 cm×8 cm，格宾石笼内填充砾石，砾石最小粒径不小于10 cm，最大粒径不大于20 cm。

格宾石笼为柔性防护结构，既可以适应河床的变形，又可以适应地基的不均匀冻胀，其抗冲流速大，能有效的达到防护效果，同时可以迅速沉积土壤，促进植被生长，对河流生态基本没影响。格宾石笼采用大粒径卵砾石为主要装填石料，极大地降低了结构的整体造价，且施工方便，受气候干扰小，可以进行水下施工，抗腐蚀性强，一般情况下，使用寿命达到50 a～60 a。但城区河段易产生垃圾挂网，整洁性相对差。

（2）生态砌块挡墙

生态砌块通过连接槽相互连接，具有良好的稳定性；砌块自重轻，偏于施工，大大降低了施工成本；砌块结构具有密实度好、强度高、抗冲击能力强、抗冻、抗腐蚀、持久耐用、提升环境景观等优点。

砌块挡墙独特的孔腔结构，可以在内部培土绿化，水下部分可以种植水生植物，对净化水质起到一定的作用，亦可作为鱼虾等水生动物栖息场所，生态效果较好。生态砌块挡墙尺寸规格较多，常用于河道的砌块既有小砌块（如苏波洛克砖规格400 mm×300 mm×150 mm），也有箱体式的大砌块（规格2000 mm×1000 mm×500 mm）。

（3）松木桩

松木桩护岸具有规整岸线、保护岸坡稳定、增加护岸生态景观效果的作用，在护岸开挖断面小、有生态需求的河段较为适应，且施工方便，受气候干扰小，可以进行水下施工。

上述护岸方式都能起到一定的岸坡稳定的作用，生态效果较好。

由于单圩村段河道较窄，两侧无放坡空间，河道土质为粉土。综合考虑河流流速、河道形态、造价、施工的边界性等各方面因素，本工程单圩村河道采用砌块挡墙结构护岸。

2.2.2 岸坡防护工程设计

砌块挡墙生态护岸工程位于黄塘河单圩村段及其支沟六斗渠河口段，左右岸防护长度合计0.52 km。该段为单圩村庄段，道路距离河道位置较近，为了保证行人及车辆安全，岸顶增设塑木栏杆，长度为283 m。

主槽布置生态砌块挡墙（苏布洛克砖）防护，挡墙高度1.50 m，挡墙顶部为20 cm 厚C20 素混凝土压顶，背水侧设置两层土工格栅，土工格栅纵横向抗拉强度≥50 kN，增加挡墙稳定性；由于黄塘河排涝期间流速较小，一般小于0.8 m/s，结合挡墙结构稳定和冻土深度要求，挡墙基础厚度35 cm，采用C25混凝土，下设10 cmC15 素混凝土垫层。苏布洛克砖体内部填充粒径20 mm～40 mm 新鲜块石。墙后回填土分层压实，两岸上开口线宽度基本维持现状。生态砌块挡墙墙后回填土压实度不小于0.91，或相对密度不小于0.6。挡墙顶部采用1∶2.6～1∶3 边坡与现状地面自然衔接（见图4）。

图4 生态砌块挡墙大样图

黄塘河河道设计断面要素（见表2）。

2.3 岸坡生态修复工程

2.3.1 岸坡植被修复范围

岸坡植被修复范围为治理起点小黄河至六塘河，主要对常水位以上、清淤疏浚上开口线之间的岸坡区域进行植被恢复，固土护岸。

2.3.2 植被修复绿化设计原则

（1）水土保持性：充分利用植物的护坡功能，减少岸坡水土流失。

（2）本土化种植：宜选择具有明显地域特征的乡土树种及适宜本地生长的观赏树种。

（3）绿化景观性：营造水清、岸绿、景美的亲水空间。

（4）成本合理：选用植物时尽量降低后期维护。

（5）保留现状植物：尽量保留现状植物，将新增绿化与现状植物和谐搭配。

表2 黄塘河河道设计要素表

2.3.3 植被修复绿化方案

河道清淤疏浚工程完成后，为保障岸坡稳定，恢复岸坡生态，在河道两岸沿河在常水位至清淤疏浚河道上开口线之间的岸坡播撒狗牙根草籽固土护岸，播种规格为250 kg/hm2，岸坡植被修复面积3.46 万m2。单圩村段岸顶补植刺槐34 株，胸径7 cm～8 cm。

3 结语

社会的进步和发展使得人们对河道环境生态要求更为迫切。在设计、组织和建设等治理过程中如何遵循河流自然属性，积极吸取生态学和生物学研究方法，减少对河道自然生态环境胁迫，为生态治理模式提供标准化参照是未来治理河道的重点研究方向。黄塘河生态治理工程通过确定清淤疏浚范围，系统设计河道纵横断面图，采取生态护岸结构材料及岸坡集中修复，达到了保留河道自然属性和美学价值的生态目标，治理模式可供类似河道借鉴。