毛倩倩，邱小杰，楊蔚為

(上海市水利工程設計研究院有限公司，上海 20006)

隨著城市的高速化發(fā)展，農業(yè)、工業(yè)和人類活動對河道生態(tài)系統(tǒng)的破壞日益嚴重，大量的農業(yè)面源污染、工業(yè)廢水和生活污水等直接排入河道中，導致水質惡化，河道生態(tài)環(huán)境嚴重污染。傳統(tǒng)的河道整治工程，大量填埋自然河道兩側的溝塘，裁彎取直，使河道渠化嚴重，無滯洪區(qū)，大大減少了河道調蓄能力，容易引起城市內澇；鋼筋混凝土、漿砌塊石等硬質護岸和硬化的河道下墊面，阻隔了水陸物質和能量交換，破壞了生物多樣性，削弱了河道生態(tài)的自然修復功能。經(jīng)濟的飛速發(fā)展使得人類居住的城鎮(zhèn)范圍迅速擴大，土地資源的占用使得河道沿線的自然林地、濕地遭到了大范圍破壞，對植被緩沖帶的生物群體帶來很大負面影響。從河道水體到濱水區(qū)到陸域帶，河道原有自然生態(tài)系統(tǒng)的各個生態(tài)過程被割裂，生境破碎化，河道生態(tài)系統(tǒng)服務功能嚴重下降。因此，河道生態(tài)系統(tǒng)構建成為河道治理及城市生態(tài)建設的發(fā)展方向。

1 海綿城市理念

海綿城市(sponge city)是指城市像“海綿”一樣，在適應環(huán)境變化和應對自然災害等方面具有良好的“彈性”，下雨時吸水、蓄水、滲水、凈水，需要時將蓄存的水“釋放”并加以利用，是一種雨洪管理理念。我國住建部于2014年發(fā)布了建城函[2014]275號《海綿城市建設技術指南—低影響開發(fā)雨水系統(tǒng)構建(試行)》。

近年來，海綿城市也逐漸應用于河道生態(tài)系統(tǒng)建設中，通過加強城市規(guī)劃管理，充分發(fā)揮水系、綠地林帶和道路等生態(tài)系統(tǒng)對雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，緩解城市內澇與水資源短缺兩者的矛盾，貫徹“建設自然積存、自然滲透、自然凈化”的理念，構建健康的河道生態(tài)系統(tǒng)，提升地塊的景觀和價值。

2 基于海綿城市理念的河道生態(tài)系統(tǒng)構建

河道生態(tài)系統(tǒng)構建就可以利用海綿城市理念的方式，把沿河徑流、低洼地以及水塘規(guī)劃到建設范圍內，并歸入整個凈化系統(tǒng)以及雨洪調蓄中，打造分級雨洪凈化濕地，既可以有效緩解城市內澇，還可以提高河道景觀性。采用透水型生態(tài)護岸，讓地表徑流及雨水可以進入植被緩沖帶凈化后排放。落實海綿城市的“自然積存、自然滲透、自然凈化”的生態(tài)優(yōu)先原則，采用“滲、滯、蓄、凈、用、排”措施高效地運用雨水。

2.1 河道海綿城市建設的原則

河道海綿城市建設的重點是對城鎮(zhèn)徑流污染的治理與河湖水質和生態(tài)功能的提升，應符合以下原則：

(1)建設范圍為河道兩側陸域控制線范圍內，包括河道藍線范圍和陸域控制帶。

(2)建設治理的對象包含排入河道的雨水及地表徑流污染、河湖生境和濱岸綠化帶等。

(3)雨水等地表徑流漫流排放時，宜通過節(jié)流調蓄或沉淀、凈化后再排入水體。

(4)濱岸綠化帶宜設計為具有生態(tài)服務功能的植被緩沖帶，具有緩沖、攔截、吸附、水土保持等作用。

(5)通過增強水體的連通性、流動性和生態(tài)性，恢復健康良性的水生態(tài)系統(tǒng)，提高水體的凈化功能，提升水質。

2.2 構建方法

河道生態(tài)系統(tǒng)由河道水體、河岸帶兩部分組成，河道水體生態(tài)系統(tǒng)為水生動植物提供棲息場所；河岸帶生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)和河流生態(tài)系統(tǒng)進行物質、能量、信息交換的過渡地帶。河道生態(tài)系統(tǒng)的四維結構，可概括由河道水體及河岸邊高地組成的河道橫向結構、由河道上游至下游組成的縱向結構，由河道內地表水至地下水進行物質交換和能量流動的垂直結構，河道生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能呈現(xiàn)不同變化的時間結構。

因此，在河道生態(tài)系統(tǒng)構建過程中，應側重以下幾個方面的設計。

(1)河道平面形態(tài)

河道平面線型應考慮河道的蜿蜒特性，在滿足相關規(guī)劃情況下，宜依據(jù)現(xiàn)有河勢走向，把沿河低洼地以及水塘保留，恢復河道的自然彎曲形態(tài)，為濱水帶的動植物提供棲息空間。沿河設置一些調蓄和凈化等功能區(qū)，并布置在徑流和雨水排放口附近。在植被緩沖帶布置功能設施時，如防汛道路、慢道、親水平臺等，要結合海綿城市建設要求，使水體在場地內連通。同時，河道海綿城市建設應保證河道行洪排澇、引調水和通航等基本水利功能不受影響。

(2)河道橫向結構

生態(tài)型河道的橫向結構一般包含河道、河岸帶和陸域植被緩沖帶。河道主要是河道水體、河床內的水生植物和底棲動物及其生境組成；河岸帶主要包含生態(tài)護岸、岸邊的動植物及其環(huán)境，可以防止河岸沖刷，起到水土保持的作用，同時透水型護岸使河水與土壤相互滲透，增強河道水陸能量及物質交換；陸域植被緩沖帶主要為岸頂開闊植被地區(qū)，為動植物提供生長空間，構成完整的生態(tài)系統(tǒng)。良好的橫向空間結構能夠實現(xiàn)穩(wěn)定邊坡、攔截面源污染、保護生物多樣性、提高土地利用價值等多種功能。

(3)河道豎向結構

應解析河道整治所在地及周邊地塊規(guī)劃，針對不同地塊性質，按照海綿城市建設要求進行徑流分析。雨水及地表徑流通過總管收集后，先引入植被緩沖帶，通過凈化后排入水體。在滿足規(guī)劃斷面基礎上，結合河道生境構建要求，開展河道豎向設計，包括坡比、平臺要素、島嶼、深潭淺灘等多樣化的斷面樣式。構建完整的生態(tài)系統(tǒng)，從水體到陸域形成以沉水、浮葉、挺水和陸生植物一體的植被緩沖帶，為底棲動物、水生動物提供生存場所，構建健康生態(tài)型河流。

3 應用實例

3.1 工程概況

上海臨港新城位于東海之濱、上海東南長江口和杭州灣交匯處。2016年3月，上海市成為第二批14家海綿城市試點城市之一，其中，臨港新城作為上海市海綿城市試點區(qū)域，著力打造海綿城市3年行動。

臨港主城區(qū)以滴水湖為中心，目前已形成一湖七射四漣的河網(wǎng)結構，本次研究的河道綠麗港，是位于綠麗港春漣(內漣)與夏漣(中漣)之間的河段，規(guī)劃河口寬45m，陸域控制帶兩側各30m。根據(jù)《臨港主城區(qū)水利專業(yè)規(guī)劃》，主城區(qū)規(guī)劃預降水位2.2m，河網(wǎng)正常水位控制2.5～2.7m，除澇最高控制水位3.3m，按照相關規(guī)劃，堤頂設防高程取3.8m。

綠麗港現(xiàn)狀為渠化河道，漿砌塊石硬質護岸，阻隔了水陸能量及物質交換，水生態(tài)系統(tǒng)不健全，自凈能力不強，無法自我消納排入河道的污染負荷，不能有效維持或改善水質。

3.2 綠麗港生態(tài)系統(tǒng)構建

按照海綿城市的理念，結合海綿城市建設及生態(tài)河道建設的技術要求，在保障排澇安全的基礎上，從河道生態(tài)系統(tǒng)結構分析著手，對現(xiàn)狀護岸進行生態(tài)化改造、在河道兩側新建濱水緩沖帶、雨水生態(tài)化處理區(qū)，打通陸域水體生態(tài)通道，恢復不同種群的水生動植物，構建更為健康的生態(tài)系統(tǒng)。

3.2.1河道平面布置

本次河道平面線型設計在規(guī)劃河口線的基礎上，對河道岸線進行重新布置，以營造出自然蜿蜒的河道形態(tài)，且設計河口寬不小于規(guī)劃河口寬。另外，考慮海綿城市建設要求，為提高河道的自然生態(tài)性，滿足景觀視覺效果，在河道部分岸段布置濱河濕地等植被緩沖帶；為過濾和凈化雨水，布置若干雨水生態(tài)化處理區(qū)，結合沿線雨水排放口情況，在高程較低的雨水排放口處布置水下過濾墻處理段，并在雨水排放口上下游兩側布置攔截凈化平臺。河道平面布置如圖1所示。

圖1 河道平面布置示意圖

3.2.2濱水緩沖帶設計

(1)河濱濕地岸段

拆除原有漿砌塊石擋墻墻身，保留原基礎，將墻后2.5～25.18m范圍內開挖形成濕地，根據(jù)不同水深，種植沉水植物和挺水植物，濕地底高程為2.0m，并采用緩坡與堤頂相接，形成具有一定寬度的植被緩沖帶。

(2)雨水生態(tài)化處理區(qū)岸段

本工程入河排放口主要為道路雨水排放口。將各雨水排放口的初期雨水，匯入總管中，在總管下游設置雨水生態(tài)化處理區(qū)對排水進行進一步凈化。

為過濾和凈化雨水，結合沿線雨水排放口情況，對于雨水口高程較低的出口岸段，設置總管排口。拆除該段原有漿砌塊石擋墻墻身，在原擋墻基礎上布置箱型塊體，內部填充塊石和基質，上部種植挺水植物，形成一道攔截過濾帶。在現(xiàn)狀墻后開挖出雨水過濾塘，并設置透水性過濾墻、護坡和護底。

3.2.3生態(tài)化護岸材料

生態(tài)護岸可以使河水與土壤相互滲透，增強河道自凈能力，使水陸之間的物質流及能量流得到了加強，提高了河道生境多樣性，為多樣化生物的恢復提供良好的生境條件，并且具有一定自然景觀效果。本次研究的河道主要采用了生態(tài)砌塊和生態(tài)石籠。

生態(tài)砌塊具有較好地透水性和結構穩(wěn)定性；生態(tài)石籠為籠狀結構內使用石料填充。它們都有孔隙，利于水與物質交換；可以掛生物膜，具有一定的凈化作用；多孔結構可以提供生境通道，利于小型水生生物繁衍。

3.2.4生物多樣性的構建

構建健康水生態(tài)系統(tǒng)，首先要構建較為完整的水生植物系統(tǒng)及濱湖的濕生及陸生喬灌草系統(tǒng)，形成一個完整有序、自然過渡的河道植被系統(tǒng)，溝通陸域及水域的物質流、能量流。

(1)水生植物的配置

在一定程度上，超高深度取決于種植水生植物的種類。在水深0.2～0.5m處，種植挺水植物，起到凈化水質、護坡防沖刷的作用，根據(jù)植株的種類及特點進行配置，由岸邊向河內形成梯次，以形成良好的景觀效果?？蛇x擇水生美人蕉、梭魚草、菖蒲等，以提高河道生物多樣性。在水深0.5～1.5m處，種植沉水植物，起到凈化水質，吸附水中的氨、氮，可選擇金魚藻、苦草、眼子菜等。

(2)底棲動物的配置

河道水體中因地制宜地投放適量的水生動物，以螺、蚌等遷移較慢的底棲動物為主。即能有效去除水體中富余營養(yǎng)物質，又能通過水生動物攝食藻類來促使水變清。利用食物鏈關系進行有效的回收和利用資源，取得生態(tài)效果。

(3)岸坡的綠化

斜坡段的植物選擇應考慮邊坡的穩(wěn)定性和抗沖刷性，滿足行洪的要求，可以考慮草皮，草皮中間間種灌木叢。草皮護坡以喜光、根系較為發(fā)達、生長迅速的百慕大草坪為主，起到水土保持的效果。灌木選擇景觀效果較好的灑金桃葉珊瑚、紅花繼木、海桐等間植。岸頂陸域范圍內，可以增加植物種類，選擇喬木、灌木和草本組團栽種，構建較寬的植被緩沖帶。

4 結語

(1)本文探討了在海綿城市理念下，從河道平面形態(tài)、河道橫向結構及河道豎向結構著手，構建較為完整的水生植物系統(tǒng)，濱湖的濕生及陸生喬灌草系統(tǒng)，道路綠地等的雨水蓄滯、凈化和排放系統(tǒng)的方法，有助于恢復自然河道生態(tài)系統(tǒng)的服務功能。

(2)本文針對河道生態(tài)系統(tǒng)構建方法進行了初步研究，并加以實際應用。對于采用何種評價方式和評價指標，還需在未來進一步探索研究。

(3)目前，海綿城市理念在河湖治理方面的研究和應用較少，但河道生態(tài)治理與城市海綿城市建設的結合，具有顯著的經(jīng)濟效益、社會效益及生態(tài)環(huán)境效益，因此該方向的研究有著十分重要的意義，并具有一定的參考價值。