張 力，王麗君，王 寧，周小華，花劍嵐，李 萍

（南京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司，江蘇 南京210022）

0 引 言

河岸帶是河流生態(tài)系統(tǒng)與陸地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行物質(zhì)、能量、信息交換的一個(gè)重要過(guò)渡帶，并成為兩者相互作用的重要紐帶和橋梁。其生物群落的組成、結(jié)構(gòu)和分布格局對(duì)河流生態(tài)環(huán)境的改善有著重要的作用[1]。受傳統(tǒng)水利工程和城市防洪排澇需求的雙重影響，很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，普遍做法是用混凝土、預(yù)制塊、漿砌石、干砌石等硬質(zhì)材料修筑護(hù)岸及護(hù)底。這種硬化河道做法起到了一定的防洪防除的作用[2]。但是從生態(tài)角度考慮，硬質(zhì)護(hù)岸、護(hù)底等隔絕了水域與陸域生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)系，致使河、湖生態(tài)系統(tǒng)形成封閉，不利于河流生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水體自凈能力的發(fā)揮和自然生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)。

現(xiàn)結(jié)合南京市友誼河（秦淮段）工程對(duì)硬質(zhì)河底生態(tài)修復(fù)方案進(jìn)行探討。

1 工程概況

友誼河（秦淮段）位于南京市秦淮區(qū)，河道起于長(zhǎng)巷橋，于新石楊路橋位置處入秦淮河，全長(zhǎng)約2.4 km（見(jiàn)圖1）。河道流域范圍內(nèi)雨水主要通過(guò)沿線市政道路下雨水干管及排澇泵站排入友誼河，最終通過(guò)石楊路泵站排入秦淮河。河道全線除寧蕪鐵路沿線河道左岸河底未護(hù)砌，其余大多為雷諾護(hù)墊硬質(zhì)護(hù)底，局部為鋼筋混凝土及漿砌塊石硬質(zhì)護(hù)底。此外，河道內(nèi)現(xiàn)狀有約800 m2浮床，局部段散布挺水植物。

圖1 友誼河（秦淮段）河道區(qū)位示意圖

2020 年友誼河（秦淮段“下同”）水環(huán)境提升工程，擬對(duì)河道采取控源截污、環(huán)保清淤、生態(tài)修復(fù)等措施，提升友誼河水質(zhì)。

2 設(shè)計(jì)思路

大量研究表明，只有外源污染得到有效控制，水體富營(yíng)養(yǎng)化控制和生態(tài)修復(fù)才能花最小的代價(jià)實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)[3]。該項(xiàng)工程結(jié)合區(qū)域雨污分流改造工程、市政雨水泵站水質(zhì)凈化站等相關(guān)工程建設(shè)，通過(guò)控源截污工程完成友誼河截污。工程實(shí)施后無(wú)明顯點(diǎn)源污染源直排入河；并通過(guò)環(huán)保清淤將河道硬質(zhì)護(hù)底以上淤泥全部清除。從而，為水生態(tài)修復(fù)奠定了基礎(chǔ)。

依據(jù)河道周邊區(qū)域發(fā)展情況，友誼河處于中心城區(qū)，其生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)應(yīng)放在河道內(nèi)部的微地形構(gòu)建、護(hù)岸改造、水質(zhì)凈化及生態(tài)種植[4]。結(jié)合河道特點(diǎn)（護(hù)砌、護(hù)底）、綠化現(xiàn)狀及項(xiàng)目重點(diǎn)，水生態(tài)修復(fù)主要采用了增氧、浮床、水生植物（主要是沉水植物）等生態(tài)修復(fù)手段（見(jiàn)表1）。

3 工程設(shè)計(jì)

3.1 人工增氧

人工增氧是河道生態(tài)治理的一種有效技術(shù)手段[5]。常見(jiàn)的人工增氧主要分為表面曝氣、潛水射流曝氣及鼓風(fēng)曝氣等設(shè)備[6]。

（1）表面曝氣：主要利用機(jī)械的攪拌作用，使氣、水接觸界面不斷更新，將空氣中的氧氣不斷地向水體中轉(zhuǎn)移[7]。利用該原理制成的人工增氧設(shè)備主要包括葉輪式增氧機(jī)、水車式增氧機(jī)、噴泉式增氧機(jī)及涌浪式增氧機(jī)等，該類曝氣設(shè)備以漂浮式安裝為主。

（2）潛水射流曝氣：將來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)的壓縮空氣和來(lái)自水泵的加壓水在射流曝氣機(jī)的混合室里劇烈混合，然后高速地從射流器的噴嘴向外噴出，以達(dá)到提高水中溶解氧含量的目的[8]。潛水射流曝氣設(shè)備主要是漂浮式或沉水式安裝，空氣與水體在水面以下完成充分混合。

（3）鼓風(fēng)- 微孔曝氣系統(tǒng)：利用空壓機(jī)將壓縮空氣通過(guò)管道輸送至安裝在水體底部的空氣擴(kuò)散裝置，使空氣形成大小散亂的氣泡群，氣泡經(jīng)過(guò)上升和隨水循環(huán)流動(dòng)，最終在液面處破裂，以完成水體復(fù)氧。鼓風(fēng)曝氣的設(shè)備可以固定在岸上，也可以安裝在浮船上[6]。

表2 為不同人工增氧方式對(duì)比表。

對(duì)人工增氧各類型進(jìn)行比選，從氧轉(zhuǎn)移率角度出發(fā)，選擇了鼓風(fēng)- 微孔曝氣系統(tǒng)作為該工程的主要增氧方式，河道沿線設(shè)置鼓風(fēng)- 微孔曝氣系統(tǒng)，鼓風(fēng)機(jī)安裝在河岸上，曝氣盤配重后固定在硬質(zhì)護(hù)底上。

3.2 人工浮床

對(duì)于城市河道，挺水植物和浮水植物種植面積不宜大于治理河道水域面積的30%[9]。為保持景觀協(xié)調(diào)性，該工程人工浮床參照現(xiàn)狀浮床形式，沿河道兩岸在河道上、中游進(jìn)行布設(shè)。

3.3 沉水植物

結(jié)合工程投資，沉水植物主要設(shè)置在友誼河（秦淮段）中游總長(zhǎng)約190 m 的河道河底集中布置，品種主要選擇苦草，但河底為雷諾護(hù)墊硬質(zhì)護(hù)底，并不適宜沉水植物直接種植。對(duì)硬質(zhì)河底生態(tài)修復(fù)的方法進(jìn)行總結(jié)分析：

（1）再生式生態(tài)修復(fù)法：該方法是一種徹底的生態(tài)修復(fù)方案，需要拆除現(xiàn)有硬質(zhì)護(hù)岸，并對(duì)現(xiàn)狀進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)。根據(jù)河流自身特點(diǎn)與河道內(nèi)生物棲息、繁殖的需要，合理設(shè)置淺灘、濕地、綠化帶等，為生物創(chuàng)造棲息、繁殖空間，實(shí)現(xiàn)水陸生態(tài)再聯(lián)系[10]。

表1 河道類型及生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)重點(diǎn)分析一覽表[4]

表2 不同人工增氧方式對(duì)比表

（2）新槽開(kāi)挖技術(shù)：該技術(shù)是在現(xiàn)狀河道河底再次挖深，在挖深后形成的區(qū)域修復(fù)并營(yíng)造水生態(tài)環(huán)境[10]。

（3）一種硬質(zhì)河底的水生種植槽結(jié)構(gòu)：在網(wǎng)格箱體內(nèi)設(shè)置土工格室。土工格室內(nèi)置種植土及粒徑4～8 mm 的碎石，種植土填充于碎石的間隙中，并種植水生植物[11]（見(jiàn)圖2）。

圖2 一種硬質(zhì)河底的水生植物生態(tài)種植槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工現(xiàn)場(chǎng)組裝圖

（4）一種用于硬質(zhì)河底生態(tài)改造的系統(tǒng)：硬質(zhì)河底上鋪設(shè)若干塊由天然砂石制成的生態(tài)植草磚，磚上設(shè)有沉水植物的種植土層（見(jiàn)圖3）[12]。

圖3 一種用于硬質(zhì)河底生態(tài)改造的系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

基于歷史原因，雷諾護(hù)墊硬質(zhì)護(hù)底在該工程中不宜拆除。即：方法（1）、方法（2）難以應(yīng)用于該工程中；方法（4）一種用于硬質(zhì)河底生態(tài)改造的系統(tǒng)，需要制作特質(zhì)的生態(tài)植草磚，限制了施工進(jìn)度；方法（3）中所有材料都為市場(chǎng)上常見(jiàn)材料，施工難度也較低。經(jīng)綜合比選后，該工程選擇方法（3）一種硬質(zhì)河底的水生植物生態(tài)種植槽結(jié)構(gòu)作為沉水植物修復(fù)方法。

此外，沉水植物的生長(zhǎng)受光照強(qiáng)度、營(yíng)養(yǎng)鹽、底質(zhì)、懸浮物、水流、溫度等多種因素影響。其中，光照強(qiáng)度是水生植物，尤其是沉水植物生長(zhǎng)的主要限制因子[13]。在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，往往不是測(cè)量水體光強(qiáng)，而是測(cè)量水體透明度[14]。沉水植物種植區(qū)應(yīng)確保3 h 以上光照，透明度小于種植水深二分之一的水體不宜種植[15]。該工程沉水植物種植區(qū)域水深在3.4～3.8 m 左右，即：要求透明度達(dá)到1.9 m 以上時(shí)，沉水植物的構(gòu)建才具備可行性，而該河段水體的透明度在0.5 m 左右。因此，該工程必須采用輔助手段促進(jìn)沉水植物的恢復(fù)，即：設(shè)置了包括食藻蟲等可快速提高水體透明度的輔助技術(shù)手段[16]。

4 結(jié) 語(yǔ)

結(jié)合實(shí)際的工程案例，介紹了增氧、浮床、沉水植物等生態(tài)措施在硬質(zhì)河底、生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用。其設(shè)計(jì)方案具有一定代表性，可供類似工程參考。