重慶市萬州區(qū)密溪溝濱水區(qū)域生態(tài)工程應用研究

陳雅軒　譚欣　袁犁

摘要 以重慶市萬州區(qū)密溪溝濱水區(qū)生態(tài)工程為研究對象，通過對護岸工程的生態(tài)化處理以及河床和溢流堰的生態(tài)化處理技術的應用，打造生態(tài)化的濱水岸線；并通過密溪溝濕地公園的微地形、水生植物、水生動物和微生物等的共同作用，塑造生態(tài)化的城市濱水區(qū)。該研究在帶動密溪溝區(qū)域發(fā)展的同時也能夠對萬州區(qū)今后濱水區(qū)的生態(tài)建設提供參考。

關鍵詞 濱水區(qū)；規(guī)劃設計；生態(tài)修復

中圖分類號 TU984 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）17-0191-04

Abstract Taking the ecological engineering of the Mixi Gully waterfront in Wanzhou District of Chongqing as the research object， through the ecological treatment of the revetment project and the application of the ecological treatment technology of the river bed and the overflow weir， the ecological waterfront line is created， and through the micro topography， aquatic plants， aquatic animals and microbes， etc. to build an ecological urban waterfront. The study will help to promote the development of the Mixi Gully and provide a reference for the future ecological construction of the waterfront in Wanzhou.

Key words Waterfront；Planning and design；Ecological restoration

密溪溝位于重慶市萬州區(qū)江南新區(qū)，總用地面積4.71 km2，其中城市建設用地3.97 km2，水域及其他用地面積約0.74 km2。

密溪溝系天然形成的巨大沖溝，具有典型的山地地形特征，屬未建成區(qū)域，居住人口少，自然資源豐富，生態(tài)基底好。

筆者通過對生態(tài)護岸、河床及溢流堰的生態(tài)化處理技術的應用，打造生態(tài)化的濱水岸線，利用濕地公園對山體流入的污水進行水質凈化，塑造生態(tài)化的城市濱水區(qū)，帶動密溪溝區(qū)域發(fā)展。該生態(tài)工程研究點包括生態(tài)護岸工程、河床及溢流堰工程、水質凈化工程。

1 護岸工程生態(tài)化處理

1.1 護岸工程概況

河段總體長度為2.2 km，由濕地區(qū)（沿河長450 m）、單排木樁區(qū)（620 m單側）雙排木樁區(qū)（620 m單側）、三排木樁區(qū)（800 m）、小濕地區(qū)（330 m）以及10個溢流堰共同組成。

1.2 護岸工程布置

在前期實地考察和規(guī)劃設計的基礎上，根據(jù)地質結構和水文數(shù)據(jù)（10年一遇洪水流量為23.3 m3/s）沿河合理布設三排木樁護岸、雙排木樁護岸和單排木樁護岸工程（圖1），以實現(xiàn)近自然護岸的穩(wěn)定性。

1.3 護岸工程的結構組成

傳統(tǒng)護岸工程主要考慮到行洪和景觀等因素，常采用鋼筋、混凝土等剛性結構的護岸型式，工程造價高，且影響河岸帶生物棲息地功能的發(fā)揮[1]。在河流的生態(tài)護岸工程中，主要采取三排木樁+拋石+植物護岸、雙排木樁+拋石+植物護岸、單排木樁+拋石+植物護岸3種護岸型式（圖2～7）。在材料的選擇上，選用木樁、拋石和活柳枝[2]，材料規(guī)格如下：木樁1.80 m，胸徑0.18～0.22 m，木樁間距0.20～0.30 m，拋石粒徑0.35～0.40 m，兩木樁間活體柳枝平均枝數(shù)為2枝。

2 河床及溢流堰生態(tài)化處理

河流在溢流堰結構的設計上充分考慮到水流中的垃圾問題，因此未采用石籠結構，而是采用2種類型的溢流堰（圖8～9）。一種是位于河道中間的，間距為0.50 m雙排松木樁形式的堰結構（9個），堰體所用木樁長為1.80 m，直徑0.20 m，樁頭露出河道約0.50 m，且可被常流水淹沒。該結構下游采用自然拋石加固。溢流堰的設計結構突出點是在增加河流水流活力的同時也能使河流中的倒木、落葉及河道垃圾快速通過。另外一種是位于河道最下游（滾水壩處），與上述溢流堰的區(qū)別在于其所用木樁樁頭多露出河道0.50 m，即高出水面1.00 m，滾水壩處溢流堰的設計目的是在洪水期和常水位情況下有效地攔截上游倒木、落葉和各種生活垃圾[3]。

3 密溪溝典型濕地水質凈化生態(tài)工程

密溪溝心連心濕地公園占地面積6.96萬m2，通過濕地公園的微地形、水生植物、水生動物和微生物等共同作用下，有效提升從山體沖溝中流入的水質，打造濕地觀光和生態(tài)休閑的城市生態(tài)游憩空間。

3.1 背景分析

由于濕地公園緊接山體沖溝，水從山體沖溝到濕地公園具有極大的高差，可使?jié)竦毓珗@形成自然流動水面，成為濕地公園設計的基礎。濕地公園平均水深1.5 m，3個功能分區(qū)之間平均調和差為0.3 m，可形成平穩(wěn)低速的濕地水流。通過設計后的6.6萬m2的濕地公園，至少可提供1萬t污水在濕地公園內滯留凈化9～10 d，有利于通過栽植的蘆葦、美人蕉、風車草、鳶尾、菹草等水生植物對化學需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）和總磷（TP）等污染物進行吸收凈化，從而提高水質[4]。

3.2 水質凈化過程分析

水質凈化過程是通過心連心濕公園的3個功能區(qū)提升（圖10～11）。

3.2.1 進水沉淀區(qū).

進水沉淀區(qū)主要采用坑塘植物帶的模式進行沉淀和吸收凈化，其構成為坑塘帶和面流濕地帶，坑塘由向下挖深0.6～0.9 m所形成。

一般認為坑塘為坑和池塘的總稱，水體面積小而淺的稱為坑塘?？犹聊軌蛟诙虝r間內接納汛期集中降水產生的大量地面徑流，把雨水徑流的“洪峰”暫存其內，從而達到防洪排澇的目的[5]。同時還能促進水資源充分利用，從一定程度上解決地下水透支的問題[6]。還能維護生態(tài)平衡，塑造城市水系景觀，通過合理開發(fā)后還能進行養(yǎng)殖增收，淡化地下水源，改造鹽堿地。

3.2.2 自然凈化區(qū)。

初步凈化的污水進入自然凈化區(qū)，經(jīng)過蘆葦、風車草、美人蕉和鳶尾等污染物削減能力極強的水生植物的吸收凈化作用，可使水質得到明顯提升[7]。

3.2.3 跌水凈化區(qū)。

水體通過跌水凈化區(qū)的曝氧、多種水生植物的吸收凈化，進一步提升水質，以跌水瀑布的形式進入水上游樂區(qū)，在濕地公園與水上游樂區(qū)交界形成一個小型的跌水瀑布，不僅可以進一步曝氣，削減COD，提升水質，還具有極好的景觀功能。同時，跌水下方布置親水棧道，可供行人親水、游憩、賞景，形成一個休閑景點，可帶來其他社會經(jīng)濟效益。

3.3 水系污染消減計算模型

3.3.1 污染物消減模型。

根據(jù)我國地表水污染情況，在目前的水質規(guī)劃、預測和管理工作中一般認為水體中污染物的自凈降解符合一級反應動力學公式[8]。即：

Ct=C0×e-kt

式中，C0為某污染物的初始濃度（mg/L）；Ct為t時刻某污染物的濃度（mg/L）；k為污染物降解系數(shù)（d-1）；t為反應時間（d）。

計算公式中核心參數(shù)為污染物降解系數(shù)k和反應時間t，可通過下面公式計算得出，即：

t=A×H/Q

式中，t為水體滯留時間（d）；A為總水域面積（m2）；H為平均水深（m）；Q為平均流量（m3/d）。

3.3.2 模型應用。

該研究將選取密溪溝心連心濕地公園的為試驗對象，將根據(jù)上述水質凈化的分區(qū)，將進水沉淀區(qū)確定為A—B段，自然凈化區(qū)確定為B—C段，跌水凈化區(qū)確定為C—D段（圖12）。已知A—B段面積為7 362.7 m2，B—C段面積為5 927.6 m2，C—D段面積為884.4 m2，平均水深約12.0 m，平均流量約2萬m3/d。已知AA′斷面COD濃度為40 mg/L，每段河道內都種植1/3面積的沉水植物，1/3面積的挺水植物，每1 km設置一個曝氣器（平均覆蓋），并布有微生物激活素（平均覆蓋），預估未來DD′斷面的COD情況（k沉水=0.039 8，k挺水=0.009 6，k曝氣=0.020 0，k微生物激活素=0.057 6）。

根據(jù)上述的公式，經(jīng)過計算，該濕地區(qū)域持續(xù)穩(wěn)定過濾后，DD′斷面的COD濃度由40.00 mg/L降低至18.08 mg/L，水質類別由近Ⅴ類提升至Ⅲ類。具體結果見表1。

4 結語

通過對重慶市萬州區(qū)密溪溝濱水區(qū)生態(tài)工程應用研究，主張城市規(guī)劃、建設者應從尊重自然、保護生態(tài)的角度出發(fā)，避免大量地應用人工硬質的工程手法去處理濱水區(qū)。期望該規(guī)劃研究能夠為萬州區(qū)今后濱水區(qū)的生態(tài)建設提供參考。

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