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實現生態治河需要設計上的一次突破工學論文
隨著我國經濟建設突飛猛進的發展，人們對生存環境的要求越來越高，同時對城市河道環境的期望值也越來越高：希望河水是清潔的，河邊是綠樹、綠草成蔭的，人們可以到河邊休憩、玩耍、捕捉昆蟲，當然，下大雨時是排水通暢的。概括起來就是我們所說的是生態的、以人為本的。其實，這種要求并不高，是非常自然的。然而，現實卻是人類的活動一方面創造著極為豐富的物質財富、物質文明，一方面又在極大地破壞著我們賴以生存的環境，使人類又一次面對由此產生的新的生存危機。我們同許多西方發達國家一樣，走過了一條以犧牲環境來保證經濟發展的路。在城市河道的治理過程中，由于比較片面地強調防洪、排水，忽略了河道的其他功能，致使河道越挖越寬、越挖越深、越修越直，而河水越來越臭、越來越臟，同時由于全民環境意識不強，河道管理力度不夠，致使河邊雜草叢生，垃圾成堆，城市河道真正成了臭水溝。當自然界開始以不同方式對人類進行報復時，人們開始反思哪些做法是違背自然規律的，而做為水利工作者我們不禁自問，我們習以為常的做法中哪些是不正確的，是必須變革的。在此，我想就生態治河談談自己的幾點看法。
一、什么是生態治河
這里不想談生態治河的定義，只是談一些想法。所謂生態，就是指有生命的，適合生存的狀態，這種狀態既要適合人類的生存，也要適合各種小動物、昆蟲、魚類、藻類生存，還要適合植物——樹、草、花及各種水生植物的生長，即必須保持動物、植物的多樣性。人類與多種動物、植物互相依存，互促發展，才可能呈現一種生機勃勃的景象。而任何人造的生硬、呆板的環境，都不可能實現這種生物的多樣性，其生命力是有限的。對于河流來說，要提供這樣一種生態環境，其水流必須是清潔的，這是保證動、植物生存的基本條件；其流勢必須是自然的，蜿蜒曲折，既有淺灘，也有深潭，時快時慢，時動時靜；河中要有供植物扎根的土壤，河岸要創造保持空氣、水分流通、交換的利于植物生長的環境。同時這種多生物形態的河道必須能夠抵御洪水的沖刷，完全沒有防護功能的天然河道亦不能滿足要求。根據這些思想，我們必須對那些已變成臭水溝、垃圾場、排水渠的城市河道進行第二次改造，使其回歸自然，重新發揮其在城市總體生態環境中不可替代的作用。而近年來，人們環境意識的不斷提高，城市污水治理步伐的不斷加快，為我們生態治河的實踐提供了基本的保證。
近年來，設計院在生態治河的思想轉變和設計實踐中進行了艱苦的探索，將昆玉河、長河、清河、轉河等一項項治河成果呈交給廣大北京市民，但是與時俱進地分析、評價這些成果，總感到還存在一些不足，距生態治河的標準還有一定的距離。昆玉河是供水渠道，與河道的設計思路是不可能完全一致的，盡管我們已經充分地挖掘了其景觀功能和旅游功能，但是在北京嚴重缺水的今天，還是更多地強調了渠道的防滲功能和供水功能，追求以最小的斷面輸送最多的流量，采用了砼、石料對渠道全面進行護砌，而整齊劃一的石欄桿更使渠道顯得單調。或許待南水北調之水進京，北京的水資源危機得到根本緩解之后，我們可以將這種人工運河渠道改造得更加豐富多彩。清河治理中更多地貫徹了以人為本的思想，設計了鄰近水面的人行步道，漂亮的橋梁和閘房，使原來沿河臟、亂、差的環境得到了徹底的改觀，為沿河居民提供了一個很好的休閑場所，也與鄰河而過的五環路相得益彰。但清河治理中更多強調了防洪功能，所以河道筆直、順暢，砼護砌光滑、平整，特別是由于河水沒有徹底還清，不能經常保持高水位蓄水時，大量外露的砼護砌感觀差，容易形成熱島效應，其生態環境也必然是脆弱的。總體上來說，仍然是一條人工渠道，而不是一條天然河道。轉河整治邁出了更大的步伐，在狹窄的空間，更多地采用生態治河的方法，創造了一個更為豐富多彩的河道景觀，為生活在擁擠的市中心的市民創造了一個非常優美的環境，受到了廣泛的好評。但其缺陷在于場地過于狹窄，周邊約束條件太多，承載的期望內容過多、過高，因此，人工雕琢的痕跡較濃，還不是真正意義上的生態河道。而即將開工建設的涼水河，河道長，周邊場地更加開闊，為設計人員提供了施展才華的更廣闊舞臺，我們有理由相信，涼水河的整治、改造會向生態治河的目標大大地邁進。
二、對現行防洪標準的一些看法
北京市河道現行的防洪標準一般為20年一遇洪水設計，洪水位不淹沒主要雨水管內頂，50年或100年一遇洪水校核，河堤及橋梁要高于該水位一定的超高。規劃部門對規劃洪水流量的確定，主要是選擇一定的水平年，根據下墊面的情況，選用一定的徑流系數，采用多點匯流法進行計算。該方法計算成果曾用歷史洪水進行過復核。此方法從九十年代初確定采用，至今已延用十多年了，因城市化進程的影響，引起下墊面情況的變化，根據此套理論方法計算的同頻率洪水流量，均較原采用成果增加了許多，一般要增大30%—60%，有的甚至翻倍，并有逐年復核不斷增長的趨勢。為此，為了保證排水通暢，要求河道斷面不斷擴大，河底不斷挖深，規劃水位不得抬高。這對于寸土寸金的北京城市來說，難度相當大。河邊建筑已經建成，河道上口不可能無限制地加大，只能在減小糙率，變陡邊坡上做文章，因此，砼襯砌似乎成了河道治理的首選，緩坡改為了陡坡或直墻，給城市河道的治理工作造成了很大的壓力和束縛，對生態治河理念也提出了很大的挑戰。根據多年治河工作的體會，感到這其中有一些問題值得提出來研究和商榷。
1.水文系列及計算方法問題
目前采用的水文系列一般是到80年代的，近20多年的成果沒有計算進去，而近20多年又多是干旱年份，雖較整個水文系列來說，時段比較短，但對整個水文成果是否會產生一定影響，應通過多種方法驗算來回答。北京目前出現多條河流整治二、三十年，甚至四十多年，從來沒有發生過較大的洪水，而目前防洪標準仍不達標，還要繼續擴大、疏挖，人們不禁對洪水的理論計算值產生懷疑。看來，洪水流量不僅與降雨有關，還與流域內地下水的飽和程度及對水資源的開發、利用程度有關，而后兩項影響在水文計算中并沒有反映進去。
2.關于徑流系數問題
徑流模數的選取對洪水流量值的大小有非常大的影響，是一個關鍵參數。而目前采用的建成區的徑流系數是一種半經驗取值，是否能比較準確地反映真實的產流過程，值得商榷。因為過去通過歷史洪水驗證的是以大面積農田或小規模城鎮及散落的村莊為主的下墊面情況，現代化大都市為主的下墊面情況并沒有得到過有效驗證，應通過多種途徑進一步測算、驗證。近幾十年來，人類活動對下墊面的改變是多種多樣，非常復雜的，而且隨著人們對城市建設觀念的不斷更新、改變，下墊面的情況可能會更向多元化方向發展，以一程不變的值采用下去，恐怕計算結果會與實際情況發生較大誤差。
3.多元化途徑消納城市洪水
目前，越來越多的人認識到，城市雨水通過雨水管道收集后，全部、快速排入河道不是唯一的途徑，也不是一種完全可取的做法。通過多種方法，如綠地、透水路面入滲，小型集雨池、坑、塘收集，乃至大規模的濕地、滯洪區收集、滯蓄雨水，可產生明顯的削減洪峰，減少洪量的效果，也可大大減輕河道的壓力，遏制河道斷面無限制擴大的趨勢。而收集的雨水也成為寶貴的水資源。有關雨洪利用的初步法規已經出臺，預計今后若干年中，雨洪利用的力度會越來越大。
綜合考慮以上因素，洪水流量有可能減小，對河道斷面、糙率的要求有可能降低，治河措施施展的余地可能會更大些。
三、關于涼水河治理的一些設計思路
涼水河治理工程是今年市政府為人民辦的56件實事之一，開工在即，在涼水河治理工程中如何體現生態治河的理念呢？我感到有如下一些思路可與同行們一起探討。
1.建設蜿蜒曲折的水流形態。改變幾十年來慣用的治河幾條大直線的做法，根據河勢，制造豐富多變的河底線、河坡線，在有可能與河邊綠地相結合的地方，可修建蜿蜒曲折的的水路、水塘，創造較為豐富的水環境，改變原來呆板、單調的河道模式。
2.修建主槽與灘地相結合的斷面型式。涼水河平時是排泄經處理的城市污水，流量很小，只有汛期才可能發生較大流量的洪水，平時和汛期對河道斷面的需求差別很大。因此，有條件在河中修建主槽，平時使少量水體在主槽內流動，在灘地修建濕地或進行綠化，甚至可以提供人們休憩的場所，充分發揮河道的多項功能。
3.不再大量使用現澆砼、砼板、漿砌石等阻斷水和空氣交換的硬質護坡材料，改用干砌石、卵石籠、大塊石等更為通透的材料來防止水流的沖刷，并可在這些材料之間和表面復土，促進植物的生長。同時，適當開發利用“植物生長砌塊”、“火山巖植生材料”、“土工籠”等近年來逐漸興起的新型材料。
4.開發采用植物護坡做法，可采用木樁與植物梢、輥相結合的護岸型式，或在坡面分層栽種柳條等當地土生植物，形成植物為主的護坡工法。采用草坪草和野生草種相結合的做法，草坪草對管理要求高，需水量大，適宜在人群比較集中的場所栽種，野生草種生命力強，適宜各種不同的河邊環境，可在普通河段采用。
5.前幾年，北京地區治河普遍采用修建節制閘或橡膠壩，在河道內形成大面積水面的做法。但實踐證明，由于水量不足，水質沒有徹底改善，往往達不到設計的水位，即使水位達到了，由于水體不流動，很快造成水質惡化，不能達到預想的效果，且增加了很多管理人員，防洪時增加了調度的難度。因此，在涼水河治理中建議放棄建節制閘的做法，改為修建多處小型石材跌水的做法，這樣，既能在河道中形成深潭、淺灘等不同形態的變化，利于水生動、植物的生長，也能利用跌水形成多級瀑氣，對凈化水體大有好處。
四、結語
只要思路放開了，具體的設計手法是多種多樣的。幾年來的治河經驗也為我們積累了寶貴的經驗。歸納起來，實現生態治河應從幾方面共同努力：
1、不斷深化治河思想的轉變，對需要建成什么樣的城市河道要加強交流，不斷統一思想，逐漸形成一致的看法。
2、在設計上要有突破性改變，舍得放棄許多過去形成過共識的做法、想法，努力通過使用不同的材料，不同的手法來實現生態治河的目的。這需要不斷地學習、培訓、交流，才能使較為先進的設計理念逐漸為大多數人所接受，形成一套新的設計工法。
3、建設生態河道是一項系統工程，需要多部門、各行業共同努力，配合工作，需要全社會共同提高環境意識，才能真正實現水清、岸綠、環境優美的目標。
我們期望，幾年后，涼水河將以一條童年記憶中的故鄉小河的姿態展現在我們面前。
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