北京市山區(qū)河道生態(tài)治理措施體系構(gòu)建

王 晶，于 杰，趙方瑩，張靈貴,王勁峰,張 峰

(1.北京市豐臺(tái)區(qū)水文和水土保持工作站，北京 100071； 2.北京圣海林生態(tài)環(huán)境科技股份有限公司，北京 100083；3.北京市豐臺(tái)區(qū)水務(wù)局，北京 100071)

河道治理是通過河底清淤、岸坡防護(hù)、兩岸綠化等措施，建設(shè)生態(tài)型河流，實(shí)現(xiàn)水清岸綠景美，保障河道的生態(tài)安全、水源安全和行洪安全。隨著河道治理力度逐年加大，河道生態(tài)修復(fù)、疏浚清理、截污管線改造等項(xiàng)目也逐漸增多，這些項(xiàng)目施工過程中的土石方開挖、回填及臨時(shí)防護(hù)措施不到位等勢(shì)必會(huì)破壞河道原生地貌和地表植被，并產(chǎn)生棄土棄渣，造成不同部位水土流失現(xiàn)象的發(fā)生，因而有必要對(duì)河道生態(tài)治理措施體系進(jìn)行系統(tǒng)研究，以引導(dǎo)和強(qiáng)化河道治理過程中的生態(tài)措施布設(shè)，減少施工過程中的水土流失。

目前，眾多學(xué)者對(duì)輸電線路、高速公路、煤礦區(qū)等開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的水土保持或生態(tài)治理措施體系進(jìn)行了大量的研究[1-10]，而對(duì)山區(qū)河道生態(tài)治理項(xiàng)目的措施體系研究甚少。基于此，我們依據(jù)不同地形、斷面、水文形態(tài)河道的水土流失特點(diǎn)，通過實(shí)地調(diào)查與文獻(xiàn)查閱相結(jié)合的方法，探索研究了北京市山區(qū)河道生態(tài)治理措施的體系構(gòu)建，旨在總結(jié)其成功經(jīng)驗(yàn)和不足之處，為今后山區(qū)河道的生態(tài)治理提供參考。

1 山區(qū)河道水土流失特點(diǎn)及生態(tài)防治要點(diǎn)

1.1 山區(qū)河道水土流失特點(diǎn)

山區(qū)河道人為活動(dòng)影響較小，水土流失主要由其特殊的地理?xiàng)l件而引發(fā)。山區(qū)地形起伏較大，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，氣候差異懸殊，暴雨集中且強(qiáng)度大，而山區(qū)河道坡降大，流域面積小，匯流時(shí)間短，汛期洪水位高，水流速度快，洪水?dāng)y沙能力和沖刷能力強(qiáng)，推移質(zhì)和懸移質(zhì)多，河岸抗沖刷能力差，一遇洪水，輕則河岸坍塌、滑坡，淤塞河槽等，重則損毀耕地、摧毀鄉(xiāng)鎮(zhèn)村莊等。

1.2 山區(qū)河道生態(tài)防治要點(diǎn)

依據(jù)山區(qū)河道水土流失特點(diǎn)，要做好其水土保持工作，就必須因地制宜，綜合考察上下游、左右岸，以及與整個(gè)流域的相互關(guān)系，統(tǒng)籌規(guī)劃，綜合治理。其生態(tài)防治要點(diǎn)主要有：清理淤泥、疏通河道、加強(qiáng)關(guān)鍵河段的岸坡防護(hù)和保護(hù)原有植被；加強(qiáng)施工過程中的攔擋、覆蓋、排水、沉沙等臨時(shí)防護(hù)措施的應(yīng)用，在施工結(jié)束后，要及時(shí)清除殘留在河槽內(nèi)的廢棄物，恢復(fù)施工臨時(shí)占地原貌，做好景觀綠化與植被恢復(fù)工作，保護(hù)河道生態(tài)環(huán)境。

2 山區(qū)河道生態(tài)治理措施體系

2.1 常水位以上坡面生態(tài)治理措施

常水位以上坡面雖不受水流的直接沖刷，但受人為活動(dòng)、降水和地表徑流的影響較大，因此應(yīng)采取綜合防護(hù)、排水、消能等措施，以減輕地表徑流沖刷，保護(hù)邊坡穩(wěn)定，減少泥沙淤積河道。

(1)生態(tài)植被毯結(jié)合植物護(hù)坡。生態(tài)植被毯是以稻草、麥秸、麻等植物纖維為原材料，依據(jù)特定的生產(chǎn)工藝制成，結(jié)構(gòu)分上網(wǎng)、植物纖維層、種子層、木漿紙層(無(wú)紡布層)、下網(wǎng)，同時(shí)在網(wǎng)內(nèi)加入肥料、保水劑等材料，為植物種子出苗、后期生長(zhǎng)提供良好的基礎(chǔ)條件，減少后期的養(yǎng)護(hù)管理工作量。在坡面鋪設(shè)生態(tài)植被毯能夠固定土壤，增加地面粗糙度，減少坡面徑流量，減緩徑流速度，緩解雨水對(duì)坡面表土的沖刷，且生態(tài)植被毯能夠生物降解，無(wú)污染，保水保墑，建植簡(jiǎn)易、快捷，維護(hù)管理粗放，養(yǎng)護(hù)管理成本低廉。生態(tài)植被毯結(jié)合植物護(hù)坡適用于坡比1∶1.5～1∶1的穩(wěn)定土質(zhì)邊坡。

(2)喬灌草生態(tài)護(hù)坡。坡面栽植固土能力強(qiáng)的喬木、灌木和草本等一系列護(hù)坡植物，營(yíng)造錯(cuò)落有致、層次豐富的植物空間結(jié)構(gòu)，構(gòu)造自然和諧的生態(tài)綠化景觀。植物優(yōu)先選用鄉(xiāng)土樹種，其次選擇固土保水效果好、色彩豐富景觀美的植物品種。喬灌草生態(tài)護(hù)坡適用于坡度較緩、坡面較長(zhǎng)的土質(zhì)坡面。

(3)生態(tài)緩沖過濾帶。在河道緩坡地帶種植喬、灌、草，形成穩(wěn)定的生態(tài)緩沖過濾帶，當(dāng)洪水經(jīng)過緩沖過濾帶時(shí)，在植被過濾帶的阻滯下，流速大為減慢，沖刷力也減弱，進(jìn)而減少緩坡地的土壤流失。河道生態(tài)緩沖過濾帶既能保持水土又能固土護(hù)坡，能提高岸坡土壤肥力、改善坡地生態(tài)環(huán)境。生態(tài)緩沖過濾帶適用于河幅寬闊、坡度較緩、坡面較穩(wěn)定、侵蝕不嚴(yán)重的自然式或近自然式斷面山區(qū)河道。

2.2 常水位以下坡面生態(tài)治理措施

常水位以下坡面是水陸交錯(cuò)區(qū)域，常年受水流的直接沖刷，水土流失嚴(yán)重，應(yīng)采用工程護(hù)岸與植物護(hù)岸相結(jié)合的方式，減緩水流對(duì)坡面的沖刷。

(1)石箱籠擋土墻護(hù)岸。采用鋼絲、鉛絲或聚合物編織成網(wǎng)格箱籠，內(nèi)裝填石塊或礫石修建成擋土墻。這種護(hù)岸方式具有極好的柔性、透水性，耐用性和耐沖刷能力強(qiáng)，多孔和粗糙的表面可為植物和水生動(dòng)物提供附著生長(zhǎng)條件和多樣的棲息環(huán)境，箱籠上覆土后可種植花草、灌木。石箱籠擋土墻護(hù)岸既能營(yíng)造生態(tài)環(huán)境的多樣性，又能提高坡面的穩(wěn)定性，是應(yīng)用比較廣泛的生態(tài)護(hù)岸形式之一，適用于水位較高、沖蝕嚴(yán)重、坡度較緩的山區(qū)河道。

(2)漿砌石擋土墻護(hù)岸。土質(zhì)較差時(shí)，底層基礎(chǔ)可采用混凝土澆筑；土質(zhì)一般時(shí)，可采用大塊石做基礎(chǔ)；土質(zhì)較好的坡面可采取鋪設(shè)級(jí)配砂石做基礎(chǔ)。無(wú)論采用何種基礎(chǔ)，其底部承載力應(yīng)足以支撐上層結(jié)構(gòu)體，以防止底部發(fā)生沉陷。墻體漿砌石和干砌石比例應(yīng)根據(jù)環(huán)境和地質(zhì)條件而定，設(shè)計(jì)高度應(yīng)和墻體寬度比例合理，墻體迎水面外觀應(yīng)砌筑平整美觀。漿砌石擋土墻護(hù)岸適用于暴雨、洪水頻繁的山區(qū)河道。

(3)水生植物護(hù)岸。水生護(hù)岸植物要根據(jù)水深、流速、水質(zhì)、土壤條件等選擇適宜的植物品種，宜選擇根系發(fā)達(dá)、固土能力強(qiáng)且具有觀賞性的水生植物。水生植物的抗沖刷和耐淘蝕能力一般，有的壽命較短，因此要多種植物綜合運(yùn)用。水生植物護(hù)岸適用于水流較緩慢、坡度平緩的山區(qū)河道。

(4)拋石結(jié)合植物護(hù)岸。將直徑5～36 cm的卵石、塊石等有層次地堆積或散置于斜坡式岸邊，并與坡面植物相結(jié)合構(gòu)成健全的坡面防護(hù)體系，在防治水土流失的同時(shí)，為水生生物提供繁衍、棲息的場(chǎng)所，構(gòu)建完善的河道生態(tài)系統(tǒng)。拋石結(jié)合植物護(hù)岸適用于河床坡度較緩、河岸相對(duì)廣闊的河道。

2.3 河床生態(tài)治理措施

(1)河道清理整治。結(jié)合河道兩側(cè)治理及河道邊坡防護(hù)等措施的實(shí)施，將河道內(nèi)堆積的垃圾和淤積的泥沙等進(jìn)行清除，清理出來(lái)的土、石等堆積起來(lái)，形成截流壩，在上面堆砌天然石，起到積蓄雨水和美化環(huán)境的效果。同時(shí)在河道蓄水段下游種植適量水生、濕生植物，營(yíng)造生物通道，提高水體的自凈能力，河道兩側(cè)點(diǎn)綴些花灌木，增強(qiáng)河道的觀賞性。

(2)石籠沉排護(hù)底。石籠沉排是一種較薄、較柔軟的石籠，塊石的間隙較多，其凹凸不平的表面可起到減緩流速和降低水流沖擊強(qiáng)度的作用，同時(shí)沉排上面可覆土撒播草籽或扦插柳條等耐水淹的植物，過水后一段時(shí)間植物可迅速生長(zhǎng)，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)河床的目的。石籠沉排護(hù)底適用于河幅寬闊、坡度較緩、水位較低的山區(qū)排洪河道。

(3)跌坎。跌坎是構(gòu)筑于河道中的橫向構(gòu)造物，建筑材料應(yīng)盡量采用大型天然石塊。跌坎應(yīng)避免全斷面阻隔，應(yīng)留高度適中的流水路，以利于水生動(dòng)物上下游的遷移；跌坎應(yīng)嵌入護(hù)岸底部，以抗擊水流沖擊；在河床坡度較陡處可連續(xù)設(shè)置幾道跌坎，形成階梯式落差，以降低上游流速、增加泥沙沉降，使其具有攔沙及穩(wěn)定河床的功能；跌坎的高低、寬窄應(yīng)視河流流速和水深情況而定。跌坎多用于山區(qū)水流平緩、水位低的河道。

(4)水質(zhì)凈化措施。依據(jù)河道所處區(qū)域，以及水質(zhì)情況和污染物來(lái)源等選擇植物或工程水質(zhì)凈化措施。應(yīng)用植物凈化水體時(shí)要根據(jù)水深、水質(zhì)、水流大小等選擇合適的植物種類；應(yīng)用工程措施攔污時(shí)，要注意水質(zhì)凈化措施不能影響河道功能的發(fā)揮。水質(zhì)凈化措施適用于風(fēng)景觀賞、郊野村落集中的河道。

2.4 建設(shè)期間生態(tài)治理措施

項(xiàng)目建設(shè)過程往往是產(chǎn)生水土流失或造成生態(tài)破壞的主要階段，應(yīng)在合理項(xiàng)目布局、優(yōu)化施工組織和施工工藝、加強(qiáng)土石方平衡利用的同時(shí)，遵循“先攔后棄”的原則，做好項(xiàng)目施工過程中的臨時(shí)防護(hù)措施，以減小施工擾動(dòng)區(qū)域，降低施工活動(dòng)造成的水土流失或生態(tài)破壞。

施工生產(chǎn)生活區(qū)、施工道路等臨時(shí)占地區(qū)域在施工過程中也會(huì)擾動(dòng)原有地貌，施工結(jié)束后應(yīng)及時(shí)做好恢復(fù)工作，并根據(jù)當(dāng)?shù)氐牧⒌貤l件進(jìn)行生態(tài)植被恢復(fù)。在綠化過程中，應(yīng)盡可能優(yōu)先選用當(dāng)?shù)剡m生的鄉(xiāng)土樹草種，采用喬灌草相結(jié)合的綠化模式，并與周圍的景觀協(xié)調(diào)一致。

3 結(jié) 語(yǔ)

北京市大部分山區(qū)河道生態(tài)治理取得了不小的成績(jī)，但也存在不少的問題，主要表現(xiàn)在對(duì)所采用的技術(shù)還缺乏生物科學(xué)、生態(tài)學(xué)及可持續(xù)發(fā)展理論的綜合運(yùn)用，所以還應(yīng)多吸取國(guó)外河道生態(tài)建設(shè)的有益經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合北京市河流生態(tài)系統(tǒng)自身的特點(diǎn)，因地制宜地提出一些切實(shí)可行的技術(shù)方法，以有效緩解硬質(zhì)護(hù)岸給河流生態(tài)系統(tǒng)造成的危害，為構(gòu)建生態(tài)和諧型城市河道，促進(jìn)城市人口資源與環(huán)境的協(xié)調(diào)、有序、可持續(xù)發(fā)展，提供一定理論依據(jù)和技術(shù)支持。就目前而言，北京市山區(qū)河道生態(tài)治理措施體系可概括為圖1。

圖1 北京市山區(qū)河道生態(tài)治理措施體系