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行业新闻

河道在城乡发挥着行洪、排涝、灌溉、生态调节、美化环境等重要作

发布时间:2022-03-30 11:05:05 人气:144

  河道在城乡发挥着行洪、排涝、灌溉、生态调节、美化环境等重要作用,甚至是经济文化的载体,但随着城市化进程的加快,工业的聚集,使得城市、乡村的河道均受到了污染,改变了原有城市、乡村的自然水循环状态,造成干涸、断流、泥沙堆积、水污染严重等问题,河道作为城乡生态系统的重要组成部分却被忽略。

  近几年的中小河流及农村河道治理工程已与过去有明显的差异,不再是一味地硬化河底边坡、防洪抗灾,有着更为明确的改善水质、修复生态的目标。但是,以生态文明建设为背景,以水质改善、生态修复及景观建设为目的的城乡河道治理,在我国还处于起步的阶段。针对城乡干涸、断流的中型河道,以河北省滦平县牤牛河为例,简析了此类河道存在的问题、治理办法及景观修复方法。

  1 河道现状

  滦平县牤牛河位于河北省承德市滦平县南部,属滦河二级支流,河道全长36.5km,流域面积335.8km2,河道西侧紧邻S353进城公路。流域多年平均降水量620mm,降水量年内分配不均匀,约70%的降水集中在汛期6—9月份,多年平均蒸发量为1675mm,年封冻期11月至次年3月,*大冻土深1.5m。

  牤牛河水量主要来源于夏季汛期降水及上游窟窿山水库弃水。经调查,水库在非汛期实际弃水量很小,远小于5年一遇区间设计洪峰流量,且可以通过水库调度在汛期对洪水进行预泄,以保证施工时段水库不泄流。

  为了更高效、更经济地改善滦平县城的生态环境,提升河道水环境、水景观,对牤牛河河道采用了分段式综合治理的模式,其中县城段河道由于地理位置的特殊性已完成治理,本次工程治理段自窟窿山水库下游300m起,至牤牛河下游(县城)已治理段为止,全长约5.6km,河道宽60~110m,河底平均纵坡约为6.06‰。

  2 存在问题

  2.1 河道淤积严重,垃圾倾倒入河

  现状河道内淤积严重,尤其河道两岸存在大量房地产开发项目及村庄,建筑垃圾倾倒或者遗留在河道范围内,局部河段还堆积着生活垃圾,造成局部河道被填埋、淤积或者封堵,不仅影响行洪,更污染了下游及地下水体。

  2.2 水源不足,常年干涸断流

  由于季节性降水、上游水库对水源的拦截及蒸发量较大等因素,加剧了水资源的短缺,使得该河段长期处于干涸无水或少水状态。

  2.3 水体污染,沿河排污口众多

  项目区河道为过滦平县城的主要河流,现状沿河排污口众多,附近居住区、小型养殖场将生活污水直排入河,使水质、土壤遭到严重污染。

  2.4 河岸边坡破损严重,防洪标准不达标

  防护标准不能满足要求,一旦遇到暴雨,发生塌岸的可能性较大,严重影响沿岸居民的生命财产安全。

  2.5 河道形态直线化严重

  河道断面为单一梯形断面,河道呈直线形式,截弯取直使河流净化能力减弱、流速加快,降低了生态系统多样性。

  2.6 河道景观差,缺乏休闲文化特色

  现状河道缺水,杂草丛生,绿化较少,环境较差,严重影响了河流生态系统的稳定性。同时,河道利用率较低,河道及沿线缺乏公共休闲场所,无法反映当地文化特征,缺乏观赏性和娱乐性,严重制约区域发展。

  3 生态治理和景观修复措施

  3.1 设计河底纵坡

  在保留河道现状的基础上,根据工程治理起点、终点的河底高程等综合因素确定河道纵坡,设计河底纵坡为6.3‰。以河道中心线为依据设计子槽,子槽施工时要控制挖深,设计河底高程不应低于下游段河底衔接处,以便让水流自然向下流淌。弯曲的河道可以减缓流速,减轻洪水对驳岸的破坏,同时提高河道保水、滞水能力。

  3.2 河道清理

  在不影响行洪和河道纵向、垂向连续性,保证河道水文等级不降低的前提下,对河道进行清理,包括河道内的建筑垃圾、生活垃圾、杂草垛、砂石及少量淤泥。清理出的渣石如有可利用价值的,先堆放在一侧并进行必要的临时防护,以便在后期施工过程中进行利用。

  3.3 河道横断面设计

  河道横断面采用复式断面,在现有河道范围内沿着河流的流向模拟自然河道疏挖开槽,形成弯弯曲曲、或宽或窄、或深或浅的河道子槽。子槽疏挖宽10~40m、深0.5~1.0m,同时进行基面清理。对子槽疏挖后,两侧的河滩地根据景观需要,在不影响行洪安全的前提下进行微地形塑造,两岸亲水区域宽20~60m。要求达到5年一遇洪水不出主槽,河道两岸为20年一遇的防护标准。

  河流湿地是水陆生态系统交汇作用形成的过渡地带与交错区域,可以起到净化上游来水、提高水生动植物生存质量、涵养水源、蓄洪防旱等功能,且可在流域物质循环中起到媒介作用和增强沿河生态斑块的景观异质性的作用。在河道有适当的水陆缓冲带处设计湿地景观,为达到湿地岛屿的稳固性,可采用堆石护岸和铅丝石笼防护。

  3.4 河道防渗

  根据地质资料可知,牤牛河河床表层主要为杂填土、下部为砾石层,透水性较强,而河道蓄水为上游窟窿山水库供给,为了保持河道常年有水,维持河道的水环境和水景观,需对河道做防渗处理。在子槽部分设置河底防渗措施,子槽两侧河床不做防渗以增加河道滞洪蓄渗的作用。

  设计采取复合土工膜加砂石防渗措施。河道水平防渗层由上到下为:级配砂石厚10cm、黄土层30cm、复合土工膜、黄土垫层厚10cm。

  为防止地下水对河道防渗层的顶托破坏,在防渗层下横向每隔100m设一根DN200的排水暗管(透水软管),纵向沿子槽中心线布置2根DN200的排水暗管(透水软管),以排除河道地下水。施工时先挖沟槽,后铺排水管,排水管底部铺设100mm砂砾料垫层。横向排水管将地下水汇于两侧,纵向排水管将地下水排至下游。

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  3.5 驳岸与堤防设计

  根据水生态、水景观的需求,为达到生态、亲水、海绵蓄水的作用,驳岸设计采用自然石堆砌、植物缓坡、自然石砌台阶三种形式。

  石材选用自然石,根据景观要求堆置于岸边,部分区域用于方便当地村民在岸边游玩,故应保证叠石摆放的稳定性。

  根据水流的深度及流速,在河道凸岸局部设置草坡入水的驳岸形式,使河道更加生态,增加河道生物多样性,从而增强河道生命力。

  在游人聚集、面向水域开阔处设置自然石砌台阶,为人们提供更多亲水活动的空间。

  除上述驳岸设计外,一般河道生态驳岸设计还可采用原木桩护岸、石笼护岸、生态袋护岸、蜂巢格式护岸等。根据边坡的坡比可将生态护坡大致分为三类:

  类型一为坡比为1:1~1:1.5的边坡,可采用坡面防护的措施,具体材料可采用铅丝石笼、蜂巢格室、坡改平砖等;

  类型二为坡比为1:1.5~1:2.5的较缓边坡,可采用坡脚生态防护的措施,具体可采用自然块石码放、铅丝石笼、生态袋、仿木桩等;

  类型三为坡比1:3左右的缓和边坡,此类边坡可直接采用栽植水生及湿生植物的措施,在坡顶处用木桩、铅丝石笼等形式防护。

  部分堤防在20年一遇洪水条件下存在洪水漫顶的危险。为了提高边坡防护功能,在原有河岸的基础上修建并加高堤防,即在原有干砌石、浆砌石护堤的基础上覆土放坡,顶部铺砌混凝土格室或生态联锁块或坡改平砖,重点地段结合景观将堤防改造成为台阶式绿地,增加绿化面积,丰富景观与慢行系统。

  3.6 跌水坝工程

  在保证河道全程见水面、不阻断河道纵向的连通、满足坝体过流能力、不妨碍行洪安全的前提下,进行跌水坝设计。景观跌水坝是形成叠流、跌水等水景的基本措施,具有视觉和听觉的双重享受,且在坝体上方设计汀步亦可起到交通作用。适度增加景观跌水坝,还能抬高水位、增加蓄水量、增加曝气、增加水中溶氧量。因此,在保证坝体过流能力的前提下,跌水坝设计应满足功能、突出景观、兼顾生态。

  跌水坝设计尽可能仿自然结构。背水坡设计多层波浪状阶梯,以利消能,形成跌水景观;迎水面坡比为1:3,贴坡堆叠自然山石,形成近自然的沟道景观;上下游设置护坦,并设置鱼道;同时做好坝基处理和坝体防渗处理,并依河道周边景观设置踏步供人行走。

  3.7 雨污管理、湿地设置

  一般情况下,大多数城市在市政排水方式的选择上都会选用分而又合的方式。这种污水处理方式主要的工作原理是让生产和生活当中所产生的污水形成一个整体,共同排放到化粪池当中,然后再利用相关的处理办法,对其进行分离处理,排放达标再一起排到市政排污的管道内,进而排到江河中去。

  雨污经提前处理后排入牤牛河河道,排水口铺设了护坦,管道附近的子槽设置了湿地。构建人工湿地可以体现河道的自然状态,栽植水生植物可以达到净化水质的效果。

  3.8 景观设计

  景观是文化保存与传承的载体,其设计原则之一便是历史文化延续性原则,民俗风情、传统文化、宗教、历史文物及特色乡土植物等均为景观设计需要体现、传承的地域特色文化。河道景观设计要求在水安全的前提下,重塑河流的水生态、水景观。景观设计要从点状思考到整体布局,根据居民的需求,对活动场地、服务设施进行统筹考虑,系统合理地对河道景观进行有效布局。

  牤牛河景观设计根据周围环境、土地性质、土地使用情况及修复目标、景观设计构架的不同,采用“一轴、三段、多节点”的形式进行设计,增加了休闲聊天场所、体育健身场地、儿童亲子活动场地,以及串联各个节点的休闲园路、慢跑跑道、水上栈道等。

  “一轴”即以河道为轴线。河道是典型的城市带状公园,是城市重要的绿色廊道,牤牛河左岸紧邻城市主入口道路,右岸为房地产、村落、小型养殖场等,位置优越。“三段”即采用文化与生态相结合的区域划分方式,将河道分为三个部分,分别为文化景观段、城市休闲段、生态郊野段(见图5)。

  “多节点”即线形景观空间具有连续性的特点,可以通过景观节点的有序起来。景观节点在城市带状公园中不仅作为重要的连接点及表达设计内容的重要空间,而且能够结合园路设计为观察者带来连续的动态视觉景观。

  (1)文化景观段。

  文化景观段紧邻县城,位于河道治理的下游。金山岭长城位于滦平县境内,滦平县政府高度重视滦平的长城文化。滦平是寻根圣地,境内小兴州是中国历史上八大移民基地之一和中国十大寻根圣地之一。滦平在清朝是皇室北行的必经之地,境内有御路5条、行宫8处,御路文化兴盛。同时,滦平地区更是中国普通话标准音采集地。

  因此,文化景观段主要突出表现长城文化、寻根文化、御路文化、普通话文化,并通过景观小品、雕塑重点表现。文化景观节点作为本次设计的一级节点,分别设计了长城文化长廊、御路文化雕塑群、普通话广场、寻根文化壁画等,并结合水上木栈道、滨水栈道、亲水平台、湿地乐园,以及小品、雕塑、建筑等,构成文化景观段的节点景观。

  (2)城市休闲段。

  与其他公园相比,城市带状公园开放性更强,不但对周边城市居民和游客免费开放,而且其内部与周边外部空间结合更加紧密。因此,将河岸带周边居住环境相对密集的河段设计成为城市休闲段。此段设计大量的亲水游乐休闲设施、休闲广场、健身舞蹈场地、自然的亲子活动场地,以及辅助补充一级景观节点的二级景观节点。

  (3)生态郊野段。

  河道上游住户较少,周边自然环境较好且紧邻水库,因此此段设计突出生态自然,不仅能净化水质,达到近自然的修复效果,而且自然乡野景观更给人以亲近之感。此段多采用石质、木质材料的小品,栽植乡土植物、观赏茅草,河道之中可放养野鸭等,以达到“紫蒲生湿岸,青鸭戏新波”的意境。

  河道公园慢行交通系统贯穿整个河道景观系统,以不破坏自然环境为前提,从生态保护的角度出发进行规划设计,包括园路、人行桥、水上木栈道、入口台阶、台阶绿地及慢跑跑道等,构成水路和陆路两种交通形式,能够同时满足人们休闲、游憩、到达指定节点的需要。园路设计应尽量采用多种生态铺装形式,减少硬化。河道现有漫水桥、公路桥作为交通要塞,同时也是景观观赏节点,在其上下游加强景观效果。

  3.9 植物设计

  植物是景观的重要组成部分,是不可或缺的具有生命力的要素。按照适地适树、乔灌草搭配的原则,在河岸绿化带进行绿化及景观设计。在绿化树种选择上宜采用乡土树种,并考虑植物的多样性及当地的气候特征,同时还要考虑植物的耐涝性,选择根系生长较快、耐水性强、景观效果良好的植物。河道子槽内禁止栽植乔木及大灌木;在不影响行洪安全的情况下,在较开阔的河道子槽区域内可栽植水生植物及耐水淹的植物恢复湿地。

  牤牛河河岸绿化带乔木选择了白桦、小叶白蜡、垂柳、白皮松、丛生蒙古栎、毛白杨等;灌木选择了珍珠梅、连翘、榆叶梅、铺地柏等;草本选择了二月兰、黄花鸢尾、桔梗、射干、萱草、地被菊、紫花地丁等。植物按照景观节点及地形、道路,采用线状、片状、散点栽植,做到多样、统一、有韵律。

  在子槽中栽植水生、湿生植物,能通过曝气及植物的过滤对现状水质进行净化,而且可以促进生物吸收水体营养物质。水生植物的种植密度直接影响景观效果及植物存活率,一般根据植物品种、植物分檗分枝特性、种植季节、土壤肥力、热量条件及竣工验收时间来决定施工密度,*终达到设计密度。

  此外,种植水深也是决定水生植物存活率的关键因素,不同的水生植物有不同的适应水深。种植施工作业时,由于项目尚未竣工、河道没有完全蓄水或在春季枯水期,水位往往偏低,因此在栽植水生植物时应考虑蓄水后常水位的高度来决定水生植物种植水位。湿生植物应种植在常水位以上,挺水植物与浮叶植物根据不同的植物品种选择相适应的种植水深。

  观赏草大多对环境要求粗放、管护成本低、抗性强、繁殖力强,近年来备受景观设计者的青睐,尤其是河道景观,不管是水面、驳岸还是岸上均可栽植观赏草。虽然华北地区寒冷,但部分观赏草依然可以很好地存活,如矮蒲苇、细叶芒、细茎针茅、狼尾草、沿阶草、香蒲、水葱、芦竹、芦苇等。观赏草可柔化水陆衔接处,使景观更加柔美、构图更加丰富、景观更具亲和力。

  4 结语

  河流生态系统是开放的、流动的、连续的生态系统,亦是水质、水环境、水景观的载体,因此河道的生态治理与景观环境的修复显得尤为重要。

  我们以河北省滦平县牤牛河河道治理为例,通过生态修复的办法恢复河道的生机,主要包括河道纵坡设计、河道清理、自然河槽的开挖(保证整治后的河道平面曲线流畅,宜弯则弯、宜宽则宽)、自然复式河道断面的确立、防渗的处理、生态驳岸的设计、自然跌水坝的设置、景观节点的丰富、乡土植物的栽植及雨污管理等八部分。

  后期河道的管理、植物的养护,以及人们更环保的生活方式和生态保护意识的提高,仍是努力和研究的方向。


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