城市河渠生态保护与综合整治技术优化

4.1.2.1　城市河渠的平面形态及结构型式

1.河渠的平面规划

河渠的平面规划应在维持河渠现状的条件下，针对满足防洪、排涝和生态景观等要求进行。在满足行洪和排涝需求的基础上宜宽则宽、宜弯则弯、深浅不一，以形成水流的多样性，避免过度裁弯取直，缩窄河渠等做法，尽量保持现状河渠所特有的、丰富的多样性环境。水流的多样性能够满足不同生物在不同阶段对水流的需要，同时也更具景观价值。河道布置和型式必须符合城市经济发展总体目标，与城市总体规划相协调、与社会经济发展规划相协调、与城市其他专业规划相协调；确保防洪安全的基础上，满足其他需求；扩展河道功能，在扩展人防、景观、休闲健身娱乐等功能的同时，充分利用其供水、排污、通航等多种功能；河道综合整治与岸线走向和周边地貌、环境相协调。

2.河渠的横断面规划

在根据过流要求设定标准断面的基础上，要尽量避免上、下游统一河渠的规划设计，在可以扩宽河渠的地方尽量扩宽，在预留河渠槽蓄能力的同时，设计具有丰富内容和广阔用地空间的断面。还可以灵活地推进“多自然型河渠”的建设。这在人们的环境意识增强、活动增多的情况下显得越来越重要。

河渠治理中，河渠断面满足设计标准下的过流能力是最基本的要求。对于河渠其他功能发挥而造成的过流能力影响，需要通过调整基本断面设计进行补偿，从而得到各项功能相协调的河渠断面设计方案。

河渠具有行洪、排涝、引水、灌溉、航运、旅游等功能，在治理河渠时，需根据不同的功能要求设计不同的断面型式。城市内部及其周边的城郊河渠由于河渠两侧空间有限，加之考虑生态景观等因素，在治理时对于断面的设计须进行综合考虑。

根据河渠两侧可利用空间的大小，将城市河渠分为三类河渠段，即城郊大型河渠段、人口集居地河渠段和城镇区域河渠段。

（1）城郊大型河渠段。一般情况下，非汛期河渠水量很少；汛期水位可能高于正常水位，从防洪角度出发需要较宽的河渠断面。但若是根据最高水位设计断面，则一年之内河渠的基础流量水位以上大部分时间无水，景观很差且浪费空间。为解决这种矛盾，依据防洪标准可采用多层台阶的复式断面结构，堤防分内、外两道。外堤防高程接近正常水位。在非汛期时是一条连续的水流带，为鱼类生存提供基本条件；内堤防高程按设计要求，由设计洪水位加安全超高确定。考虑到景观的要求，内堤岸到河渠中心线的距离在保证过流安全的条件下，可以有所变化。当河渠通过汛期设计流量时，允许洪水位超过外堤岸，淹没堤内滨河带某些农田等设施，但不得超过内堤岸。

城郊大型河渠段的河滩地较为宽阔，可以采用复式断面。枯水期流量小，水流归主槽河渠。洪水期流量大，洪水常常漫滩，过水断面大，洪水位低，一般不需修建高大的防洪堤。同时，在枯水期可以根据河滩的宽度和地形、地势，结合实际，开发不同的河滩利用项目，如模拟高尔夫球场、足球场等大型或综合运动场，小型野外活动场所、休闲广场、河滨公园以及大型的停车场等。这既缓解了城市外围的洪水压力又给城市居民假日休闲提供了好去处，与现在城市中心商业化、住宅郊区化的城市建设理念相得益彰，共同构筑了新型的健康城市格局。

城市河渠在满足泄洪要求的前提下对于景观的要求较高，在进行断面设计时可以将防洪工程与景观设计相结合。让景观来掩盖堤防的特征，使河渠沿线的线条自然而明快，使堤防与道路及周围景物的连接毫无痕迹。

（2）人口集居地河渠段。位于城镇等人口集居地周边的河渠，两岸空间较小且居民对于河渠功能的要求较高。在治理河渠、绿化河岸与布置道路时，需要考虑这些因素，尽可能地在有限的空间内满足各种需要。对于护岸及周围景观的合理布置能充分体现河渠安全、休闲和亲水的功能，营造人水和谐的人居环境，提高城镇的品位。

由于在人口集居的地方河渠两岸的空间相对较小，河渠治理常采用梯形和矩形断面。

1）梯形断面。梯形断面结构简单，在满足泄洪要求的基础上由于坡度较缓，还有利于两栖动物的生存繁衍，有利于保护河渠的生态多样性，同时也为城市居民在有限的生活空间中创造尽可能多的水趣，为居民在茶余饭后、散步休闲提供了极好的去处，满足了人们的亲水需求。

河岸上部和下部可采用不同的断面坡度，下部较陡注重防洪，上部适当放缓满足生态及景观要求，在变坡处设置道路、种花植树。沿河堤每100～200m可设置人行台阶，便于直接接触水，既满足了人们的亲水要求，又实现了河渠断面的景观化。同时树木的种植还可以起到坚固堤防、保持稳定的作用，使安全、景观及生态融为一体。

城市河渠的护岸设计通常会受到空间、地域等条件的限制，要保证一定的行洪排水断面，在设计中需要采用变坡度护岸，正常水位以上坡度缓、腹地大，可以保持自然状态，配合植物种植，达到稳定河岸的目的。正常水位以下坡度陡、腹地小，采用台阶式分层处理。正常水位以下可采用重力式挡土墙，迎水面贴花岗岩；挡墙以下至河底采用天然卵石护砌的坡式护岸，为软化硬性挡墙，在坡式护岸的顶部种植菖蒲、芦苇等水生植物。

总之，梯形断面的设计可根据不同的地形、地势，考虑挡土墙与河岸景观相结合，采用不同型式和造型的挡土墙，突出水景设计，掩盖堤防特征，使人走在堤边而无堤之感觉。同时采用合适的护岸材料，营造安全舒适的亲水景观型河渠。

2）矩形断面。矩形断面的最大优点就是占地面积很小，通常在原有河渠的基础上挖深就可以形成。由于矩形断面随着流量的增大，河渠中水位上升很快，遇到较大洪水容易威胁两岸居民及建筑物的安全。因此，在枯水期或汛期水位变幅不大、全年各时期正常水位基本相同的河渠上应用较为适合。

矩形断面的直立陡坡难以满足亲水等要求，但由于人口的密集，河渠两岸空间狭小，所以矩形断面在城市河渠中不可避免的被使用。但要注意护岸材料的选择，尽可能采用生态护岸保护生态多样性，防止河渠的渠化。

矩形断面在居民区内小型河渠中的应用效果相当明显。对于小型河渠，矩形断面的采用使河水看上去清澈深邃，美化了社区环境，已成为现代住宅区景观设计中处理河渠小溪的常用方法。

平原地区河渠水位一般变幅不大，河渠断面设计时，正常水位以下采用矩形干砌石断面，正常水位以上采用毛石堆砌成斜坡以增加水生动物生存空间，削减船行波等冲刷，有利于堤防保护和生态环境的改善，若河岸绿化带充足，可采用缓于1∶4的边坡，以确保人类活动的安全。这种断面在城镇人居密集地周边河渠应用很广。

（3）城镇区域河渠段。城镇区域河渠经过的地区通常是较为繁华的商业区和人口比较密集的居住区，即便泄洪能力不够，也很难通过改变河渠已有断面来增加允许下泄的设计流量。因此，需要采用特殊的工程与非工程措施治理洪水，达到防洪减灾的目的。常用的工程措施有：流域内的雨洪调节池、蓄滞水湿地、泡沼、地下调节池等。条件允许时还可以考虑双层河渠的方法。双层河渠在城镇区域内河渠的治理中就占有明显的效果。

双层河渠上层为明河，下层为暗河。下层暗河主要用于泄洪、排涝；上层明河具有安全、休闲、亲水等功能，一般水深可以较浅，河中放养各种鱼类，河渠可以设计的蜿蜒曲折富有水趣，河渠周边建造喷泉，凉亭等休闲配套设施供儿童戏水玩耍，老人健身运动等。

城镇区域内建双层河渠，具有较好的安全性和亲水性，可提高两岸人居环境和街道的品位，充分体现了“人与自然和谐相处”的治水理念。

4.1.2.2　城市河渠护岸与缓冲带技术

1.城市河渠护岸概述

河岸岸坡较早的定义认为是指与水流发生作用的陆地植被区域，随着社会发展，人与河道之间的联系越来越紧密。现在又有学者给出了广义定义和狭义定义：广义上是指靠近河边受水流直接影响的植物群落及生长环境，其植物种群的复杂度以及微气候等与周边区域明显不同；狭义上是指从水—陆交界处至河水影响消失的地带。由于河岸带是一个完整的生态系统，它不仅包括植物还包括动物及微生物，而且在系统内部以及系统与相邻系统间均发生着能量和物质交换，因此，对河岸带的研究既要包括生态要素，也要涵盖水利要素。

河岸作为河流生态系统的重要组成部分，是河流生态系统与陆地生态系统之间的过渡区，具有廊道功能、缓冲带功能和湿地功能，其本身也是一个动态生态系统。河道岸坡遭受水流的淘刷，但又是水陆联系比较紧密的关键地带，河岸保护不仅要从结构稳定的角度来考虑，同时也应该从生态系统的角度来考虑，考虑工程对岸坡种群、食物链等生态因子的影响，考虑其能否保持水陆间水分的相互贯通，能否保持水陆间生态种群的动态平衡，能否保持河流生物多样性，能否保持河岸景观协调性，即生态护岸在保护岸坡结构稳定的同时，还要保护生态系统的动态稳定。

城市河渠坡岸情况比较复杂，特别是城市土地资源比较宝贵，很多河道失去了天然的形态，有的河滩地被填，有的则被截弯取直，城市河道边坡要根据实际情况进行布置。城市河渠要利用多种岸坡技术，增加岸坡结构孔隙率、表面积等，以达到“用结构换空间”，利用有限的空间，达到城市功能和水体功能的统一协调。

2.城市河渠边坡的要求

（1）城市河渠边坡材质要求。城市河渠坡岸情况比较复杂，特别是岸坡受人为影响较多，河道失去了蜿蜒、缓冲、滩地槽蓄等功能；两岸均为道路、房屋等人为活动区域，不同的对象对河道岸坡的要求也不一样。城市河渠的边坡常采用材质有浆砌石、混凝土、格宾石笼、植生块、植被、材枕等，通常根据现场河道流速、断面型式、河道两岸不同对象、边坡的不同高程选用不同的护坡型式。

（2）城市河渠边坡型式要求。自然河渠边坡防护往往以解决冲刷为主要目的，某个防冲断面的护坡型式往往单一，而城市河渠与人类活动交往密集，在解决防冲的同时，还要保证人与河渠的亲近，河道与岸边动、植物的交流。城市河渠往往根据不同的实际情况、采用不同边坡型式。

在建设生态河道的过程中，河道护岸是否符合生态的要求，是否能够提供动植物生长繁殖的场所，是否具有自我修复能力，是设计者应该着重考虑的事情。生态护岸应该是通过使用植物或植物与土工材料的结合，具备一定的结构强度，能减轻坡面及坡脚的不稳定性和侵蚀，同时能够实现多种生物的共生与繁殖、具有自我修复能力、具有净化功能、可自由呼吸的水工结构。

生态护岸建造初期强度普遍较低，需要有一定时间的养护，以便植物的生长，否则会影响到以后防护作用的发挥；施工有一定的季节限制，常限于植物休眠的季节。

3.城市河渠边坡技术

（1）矩形断面河渠护坡。矩形断面有占地面积很小的优点，在土地资源宝贵的城市河渠采用较多，矩形断面边坡临水侧一般为直立面，故边坡需要解决河道防冲的情况下，还需要保证自身的稳定。(www.xing528.com)

常规采用的型式由浆砌石直墙、混凝土直墙，这样的材质和型式既有一定的抗冲刷能力，也有较好的自稳能力，但存在的缺点也很明显，岸坡无法种植植被，且浆砌石或混凝土将坡面完全封闭，隔绝了坡面与水体间的联系，景观和生态效果均较差。故浆砌石、混凝土直墙一般在冲刷较严重、岸坡较高等情况采用，采用该种类护坡尽量利用岸坡空间，降低墙顶高程（但同时一般不得低于常水位），墙顶以上结合植物护坡布置。

为解决浆砌石和混凝土直立护坡生态性和景观性差的问题，目前出现了采用不同形状生态砌块组合而成的直立挡墙，这种挡墙由砌块分层错动垒砌，使其表面有孔隙，方便植被生长，内部有空洞，为鱼类等河道生物提供了栖息地；同时其适应地基变形能力强，砌块外观呈天然花岗岩石材质感，建筑美感好。垒石直立护坡生态性和景观性好，但其稳定性较常规重力式护坡差，高度受到影响，一般墙高度超过2m或岸坡以上存在荷载的情况下，要考虑采用土工格栅或拉筋等辅助措施帮助墙体稳定。

（2）梯形断面河渠护坡。梯形断面河渠边坡存在一定的坡比，坡比往往受渠坡地质情况和岸边空间影响，这里梯形断面渠坡主要讨论边坡可以自稳的渠道，对于边坡较陡，需要护坡帮助稳定的渠坡可以参考“矩形断面渠坡”相关内容。

梯形断面护坡依现有边坡铺设，可以选择的样式也较多，且渠坡也是人类活动和亲水的重要场所，城市梯形河渠边坡往往采用多种护坡型式和材质组合的方式布置。

在常水位以下采用防冲效果好，同时保留水生物栖息地功能的护坡，常用的有干砌石、垒石、材枕等。在接近常水位线的位置以耐水湿生植物为主，即草滤带，使上下有层次，左右相连接，根系深浅相错落，以千屈菜、海寿花等挺水植物为主。

而常水位与设计水位之间护坡往往采用植生块或格宾护坡，这类护坡表面种植耐淹性植物，护坡还可以结合亲水踏步和亲水平台布置，满足一定的抗冲性，同时可以保证人类亲近水体，保证岸坡生物与水体的交流。

而设计水位与洪水位之间往往设置植物性护坡，这两个水位之间遭遇洪水的几率小，平时为人群活动区域，洪水期短时遭遇水流。该部位是河道水土保持、植物绿化的亮点，是河道景观营造的主要区域。该河道两侧绿化景观一般应设置与城市人行道相接的人行步道，步道两侧有生长茂盛的白杨林、香樟、无患子、桂花、紫薇林，是生态环境较好的地方。

洪水位以上部分往往为河渠边缘，而城市河渠周边土地宝贵，有条件的地方应结合滨江公园、滨江走廊等设置植物性防护，种植一定植物，种植植物以春夏季绿叶植物为主，点缀色叶树种及常绿乔木，整体上形成高低错落、疏密有致的景观组团。使河道景色春意盎然、夏季繁华似锦、秋色绚丽、冬季不至单调。

4.城市河渠边坡缓冲区

城市河渠边坡以上往往为道路、房屋等，河水及水体蒸发造成河道两侧一定区域内空气湿度、能见度等指标与陆地条件不一样，对道路、人类活动、房屋存在一定影响，而人类活动的部分产物又会对河道产生不好的因素，故需要设置缓冲带，既能保证人水和谐，又减少两者之间的矛盾。

河渠岸边为道路区，为方便区分车辆行驶界限，也为河渠边坡提供一定的缓冲保护，同时减少车辆通行对河渠生物的影响，往往种植一定高度的灌木和乔木；同时为了减少路面污水的汇入河道，道路应设置排水沟，使污水集中排至专门场所处理。

有部分河渠边坡为居民房点，应该考虑房屋基础与河渠边坡的结合，既要保证渠坡和建筑物基础的稳定，同时应做到居民点产生的废气、废水、垃圾的处理，做到雨污分离，废物集中处理，防止生活污水对河渠边坡和河水的污染。对部分城市河道有条件布置滩地的，还应该结合浅滩设置湿地，可以对河道水质进一步进行净化，也为河道生物提供栖息地。

4.1.2.3　河渠水质保护与生态修复技术

良好的水质是河流生态健康的最基本要素，但在城市化过程中，城市河渠除了主要承担雨水调蓄排放，同时还接纳了合流制排放的点源、分散点源、初期雨水带来的面源、污水处理厂尾水以及城市生产生活与建筑垃圾带来的各种污染物。在城市发展初期或经济技术落后时期，为了降低城市建设成本，城市排水一般利用原有的自然河渠扩建，多分布于城市中的未开发区域或农村地区，两岸分布着农田和村庄，城市经济社会活动较弱，污染负荷水平低，水质污染程度较轻，未得到足够的重视。随着城市的逐步扩张和经济的快速发展，以往的农村河道逐渐变成城中河，并随着污染负荷的加大逐渐成为黑臭河，从欧美的进步到我国的发展，城市河渠治理已逐步纳入了城市市政基层设施建设序列。

1.一般要求

城市河道水质保护和改善应遵循“区域减源、系统截留、水系调控、水域净化、生态修复”的理念，以控污减排为前提、水功能区划为基础、限制排污总量为依据、河湖治理与生态修复为手段。在污染源的控制与治理的基础上，选择适宜的河湖治理与生态修复技术，进一步改善河湖水质。主要包括城市达标尾水通道工程、城市洼陷结构截污系统工程、调水引流水质改善工程、清淤和河床微生态系统修复工程以及河道水质强化净化工程等。

2.截污减排

城市污水收集处理系统虽然属于市政建设范畴，但因其是城市河道水质恶化的主要贡献者，在河道综合整治时，一般是沿河岸一侧或两侧修建截污箱涵，将污水直排口和雨水排口的初期雨水送往污水处理厂。

3.城市达标尾水通道工程

我国南部平原型城市河网以满足暴雨产流排放确定规模，尺度一般都较大，在无雨和小雨期，河水流动性极差，用其作为污水处理厂尾水通道时，极易形成黑臭河。为保护城市重点湖库或河段水环境质量，宜采用管道将城市达标尾水就近导入自净能力较大的外江（河、湖）水体或对达标尾水进行综合利用。

4.城市洼陷地域截污系统

城市中存在的人工湖、水塘、湿地、天然河道等洼陷结构，调节地表径流，依靠水、土壤、细菌、水生植物、水生动物、氧气、阳光等要素，利用水-土壤-微生物-植物系统的自我调控机制和各单元净化能力，对初期雨水进行净化，改善河湖水质。目前应用较普遍的有湿地截污处理系统、土地截污处理系统和水塘截污处理系统等洼陷结构截污技术。

5.调水引流水质改善工程

根据区域水资源情况选择调水引流水质改善技术，通过工程引流改善城市内部河道水动力条件，增加对污染物的稀释容量，提高局部水域净化能力，使水体达到相应的水质标准。

6.河床清淤和微生态系统修复工程

城市河道清淤疏浚是减少污染内源的主要手段，对清淤后的底泥采取妥善处置措施，并采取水生植物、水生动物和微生物措施及时修复河床受损的微生态系统，使河床微生态系统功能得到恢复。

7.河道水质强化净化技术

目前常用的有人工增氧技术、投菌技术（CBS技术、高效复合微生物菌群技术、固定化细菌技术等）、生物膜技术（人工填料接触氧化法、薄层流法、伏流净化法、砾间接触氧化法、生物活性炭净化法等）、植物植栽净化技术（挺水植物净化技术、沉水植物净化技术、植物浮岛净化技术、植物浮床净化技术等）、湿地净化技术（滨水湿地净化技术、旁侧湿地净化技术等）等河湖水质强化净化技术。

河道水质强化净化技术应用应注意与河湖功能的协调，保证城市防洪排涝需要，同时满足航运、供水、生态、景观等方面的要求。

河湖水质强化净化工程技术的选择应符合河宽、水深、流速、流量、水质等要求。

河湖水质强化净化工程宜使用当地物种和材料，防止造成外来物种入侵。

采用植物净化技术时，应注意对植物的定期收割，防止造成二次污染。

8.岸线绿化

河道岸线绿化是河道生态完整性的重要保障，是防止乱搭乱盖、乱丢乱弃和水土流失的有效途径，在城市河道两岸，主要采取园林化的形式建设带状公园，形成城市绿色生态廊道。