張 雄

（北京正和恒基濱水生態(tài)環(huán)境治理股份有限公司，北京 100084）

1 項目概況

瀟河位于山西省中東部，屬黃河流域，是汾河的第二大支流，也是山西瀟河產(chǎn)業(yè)園區(qū)最重要的河流，它自東向西流經(jīng)晉中和太原，最后在太原市小店區(qū)匯入汾河。瀟河區(qū)域面臨水資源短缺問題，流域人均水資源占有量173 m3，僅為全國人均水量的10%左右[3]。且降雨季節(jié)變化明顯，屬于季節(jié)性資源型缺水區(qū)域。山西瀟河產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)瀟河段受自然和人為影響面臨防洪能力低、水資源不足、水生態(tài)環(huán)境差、水景觀風貌不佳等問題。

通過基于自然的解決方案，堅持保護與發(fā)展并重，將瀟河打造成集防洪、生態(tài)、景觀、文化、旅游、休閑等功能于一體的高品質(zhì)生態(tài)河道，重塑瀟河的自然循環(huán)，恢復自然河道形態(tài)，在實現(xiàn)防洪安全的前提下，保障河道生態(tài)基流，提升入河河道水質(zhì)，修復瀟河的水生態(tài)系統(tǒng)。

2 治理理念

80 年代以來，我國北方地區(qū)的許多河道干流上修建了攔蓄水庫，因北方地區(qū)常年少雨，河道徑流量銳減[1]，導致地表水資源減少、流域地下水位逐年下降、部分河道在枯水期基本斷流、河流水資源短缺以及水生態(tài)急劇惡化。北方河流水資源短缺及生態(tài)的退化不僅限制了生物多樣性的發(fā)展，同時也制約了區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展?；谧匀坏慕鉀Q方案（Nature-based Solutions，簡稱NbS），作為一種修復和保護生態(tài)系統(tǒng)的創(chuàng)新理念，近年來在國際上得到積極實踐和發(fā)展，在應對氣候變化和生物多樣性保護方面發(fā)揮了重要作用，NbS模擬自然、建立組織系統(tǒng)進行適應性管理，提高生態(tài)系統(tǒng)的韌性，通過多專業(yè)融合、多部門系統(tǒng)統(tǒng)籌解決河流生態(tài)修復的問題。

NbS 被自然保護聯(lián)盟（IUCN）定義為“基于自然的解決方案，是保護、可持續(xù)管理和恢復被改變生態(tài)系統(tǒng)的行動，能有效和適應性地應對社會挑戰(zhàn)，同時提供人類福祉和生物多樣性效益”[2]。NbS 概念在20 世紀80 年代最早提出，提倡人類積極主動地保護、管理或恢復生態(tài)系統(tǒng)，應對一系列重大社會挑戰(zhàn)，而不是作為自然的被動受益者。世界銀行于2008 年正式提出NbS 概念，2010 年由IUCN、自然保護協(xié)會、聯(lián)合國開發(fā)署、野生動物保護協(xié)會、世界銀行和世界自然基金會共同出版自然解決方案，2019 年NbS 被聯(lián)合國應用于應對氣候變化的領(lǐng)域。

NbS 通過改善水質(zhì)、提高水量、降低涉水災害，創(chuàng)造額外的社會、經(jīng)濟和環(huán)境效益，從而強化整體水安全, 此類解決方案可促使不同政府部門達成共識和共贏。氣候變化導致極端降水的時間和有關(guān)洪水、干旱風險的增加，可將NbS 用于洪水管理，包括增加雨水下滲和減緩、降低洪水峰值，提高水系連通，增加泛洪區(qū)，提高洪水滯蓄和排泄能力。

隨著“山水林田湖草沙”綜合治理理念的推行，打造自然河流已成為河流治理的共識。河流生態(tài)治理不僅要考慮河流的生態(tài)化治理，還需要在景觀空間的尺度上，運用基于自然的解決方法，從河流的可持續(xù)發(fā)展和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的角度出發(fā)，建設(shè)安瀾、生態(tài)、健康、宜居的河流。本文采取基于自然的解決方案，對位于山西瀟河產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)的瀟河段，進行河流的生態(tài)系統(tǒng)整體修復設(shè)計實踐。

3 項目具體設(shè)計

瀟河生態(tài)修復的NbS 設(shè)計尺度，分為景觀尺度、生態(tài)尺度和場地尺度[4]，景觀尺度上完成項目問題識別與診斷，結(jié)合瀟河產(chǎn)業(yè)園區(qū)的發(fā)展，制定生態(tài)保護目標，劃定修復子項目；生態(tài)尺度上針對生態(tài)問題進行診斷，篩選恰當指標，確定修復措施；場地尺度完成對子項目的詳細設(shè)計，場地尺度的修復和景觀尺度進行協(xié)同設(shè)計，從而保障項目的整體性、系統(tǒng)系和關(guān)聯(lián)性。

3.1 景觀尺度

項目在考慮內(nèi)部防澇、土壤流失等生態(tài)問題、開發(fā)用地選擇需求時，首先應保證生態(tài)的安全與防洪排澇安全。在生態(tài)修復設(shè)計中，先對場地進行生態(tài)敏感性分析，再對水資源、植被、地形以及開發(fā)限值等因素進行評估，最后形成“一軸、三廊、多斑塊”的生態(tài)格局，如圖1所示。

圖1 區(qū)域生態(tài)格局示意圖

以瀟河藍綠生態(tài)軸為中心，保護瀟河生態(tài)空間；三廊為生物遷徙廊道和通風廊道；多斑塊為綠地和濕地斑塊。

嚴格保護瀟河藍線，形成防洪、排澇、生態(tài)、景觀、宜居的生態(tài)架構(gòu)核心，依托瀟河藍線、拓寬瀟河兩岸綠色生態(tài)軸線、串聯(lián)區(qū)域健康生態(tài)空間，實現(xiàn)生態(tài)優(yōu)化，恢復瀟河生態(tài)廊道功能，重塑瀟河新生態(tài)格局，宜居綠軸，生態(tài)綠軸創(chuàng)造多生境、多種類的濱水空間，營造適宜人居生活、動植物棲息的健康區(qū)域，慢行系統(tǒng)、水系藍網(wǎng)交織成瀟河生態(tài)軸線。

區(qū)域季節(jié)風向明顯，主導風向為東南風。結(jié)合規(guī)劃范圍地形特點，利用三條生物遷徙廊道打造南北風向主風廊道，并在瀟河沿線形成東西向的次風廊道，在產(chǎn)業(yè)園區(qū)北部形成聚風區(qū)，有效緩解冬季霧霾影響。

結(jié)合上位規(guī)劃，優(yōu)化項目區(qū)域綠地布局，減少生態(tài)景觀破碎，發(fā)揮最大的生態(tài)效益，增加綠地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、景觀服務(wù)等功能，構(gòu)建具有生物棲息、防護等功能綠地，構(gòu)建具有生態(tài)彈性及緩沖功能綠地，協(xié)調(diào)建設(shè)生態(tài)綠色基礎(chǔ)設(shè)施。

3.2 生態(tài)尺度

3.2.1 水安全

項目涉及河流防洪、水資源調(diào)度與利用、河道生態(tài)以及后期維護管理等因素，需要跨專業(yè)協(xié)同設(shè)計，因素多且復雜，設(shè)計團隊借助數(shù)學模型進行研究，探索平衡社會經(jīng)濟發(fā)展與河流生態(tài)修復的設(shè)計。

近天然復式斷面廣泛應用于河道治理中[5]，構(gòu)建瀟河復式河道斷面，典型的河道斷面見圖2，有利于恢復水陸交錯帶的水陸雙重功能。其次針對河道進行防洪模擬，水系水動力模型可對主河道的主槽形狀和坡度、淺水區(qū)和濕地的面積，以及生態(tài)工法護坡等生態(tài)組建的性質(zhì)在不同洪水的頻率下進行模擬，為河道的防洪和生態(tài)修復提供重要的設(shè)計參數(shù)。

圖2 典型河道斷面圖

針對河道在枯水期和洪水期的特點，創(chuàng)建多樣化的生態(tài)化河流斷面和結(jié)構(gòu)，設(shè)計河道在常水位、20 年一遇、50 年一遇和100 年一遇的洪水水位、流速以及對河岸和河床的沖刷程度，不同的水位可以為兩岸的生態(tài)建設(shè)和防洪提供設(shè)計依據(jù)，水位線見圖3，根據(jù)不同流速對河岸及河床的沖刷程度結(jié)果可以進行河道生態(tài)化護岸措施材料的選擇，有助于優(yōu)化河道建設(shè)投入，以最低的成本實現(xiàn)防洪安全。

圖3 不同洪水頻率下洪水位線

3.2.2 水資源

基于生態(tài)需水目標，建立統(tǒng)籌上游松塔水庫、再生水、雨水、黃河水等多種水源的流域統(tǒng)一優(yōu)化配置體系，并結(jié)合現(xiàn)在的水資源和防洪調(diào)度，形成多水源背景下瀟河流域水資源優(yōu)化配置。

黃河水源和上游松塔水庫水質(zhì)優(yōu)良，但是指標有限，再生水水量較大，水質(zhì)較差，需要深度凈化才能使用，目前北方區(qū)域大部分都在使用再生水進行河道補水，通過再生水回用河道可以為瀟河提供有保障的水資源。

再生水主要來源于汾東污水處理廠和陽光污水處理廠、晉中第二污水處理廠，根據(jù)上位規(guī)劃，可以使用陽光污水處理廠再生水，通過新建濕地，為瀟河提供水源，汾東污水處理廠、陽光污水處理廠和晉中第二污水處理廠每天分別補充水量2 萬m3、6 萬m3、2 萬m3，通過構(gòu)建濕地凈化后補充瀟河。

其次通過閘壩的蓄水調(diào)度，充分利用水資源，保障在上游無來水的情況下，河道依然有一定的水，滿足河道動植物生態(tài)需水量。

3.2.3 水生態(tài)環(huán)境

針對瀟河受損的生態(tài)基底進行水生態(tài)修復，全面推進瀟河生態(tài)修復，打造濱水生態(tài)體系，構(gòu)建優(yōu)美和諧的生態(tài)水網(wǎng)，提升水系濕地生態(tài)系統(tǒng)、保護生物多樣性、恢復自然生態(tài)環(huán)境。營造洲、灣、溪、灘、湖、濕地多元水系形態(tài)。通過三種典型的水系區(qū)段，形成九種水系形態(tài)。在濕地保育區(qū)形成洲、灘、濕地、島、灣，達到婉轉(zhuǎn)自然；在以開放活力區(qū)的城市段，形成湖、瀑，主湖面大氣磅礴，溢流堰疊瀑潺潺。在水岸活力區(qū)段則以溪、澗河塘為主，承襲主河道的大氣可觀及內(nèi)溪的蜿蜒靈動。詳見圖4。

圖4 水系形態(tài)設(shè)計理念模式圖

為構(gòu)建穩(wěn)定的瀟河水生態(tài)系統(tǒng)，通過面源攔截、濕地調(diào)蓄凈化和生態(tài)環(huán)境三大系統(tǒng)為瀟河構(gòu)建一道屏障，將部分污染物攔截在瀟河之外。水生態(tài)系統(tǒng)的打造在確保水質(zhì)量達標基礎(chǔ)上，結(jié)合水生態(tài)景觀對河道進行治理，打造水安全、水資源、水生態(tài)環(huán)境、水景觀為一體、具有生命力的河流。

3.3 場地尺度

3.3.1 堰設(shè)計

瀟河具有典型北方河流的特征，河道坡降相對較大，河流水量受季節(jié)性降雨和上游水庫調(diào)蓄的影響。為有效解決因上游來水量偏小而出現(xiàn)河道缺水斷流的情況，科學、合理地應用梯級蓄水生態(tài)小堰壩的方法，在設(shè)計中依托堰壩的周邊環(huán)境和立地條件，提煉瀟河地域文化元素進行充分的融合，進而形成反映人與自然、人與人相互作用的積極智慧的結(jié)晶。修文堰位于修文村附近，臨近瀟河上游文旅小鎮(zhèn)，提取篆書中“瀟河”之“瀟”字形態(tài)，演化營造曲水流觴的漫流景觀，展現(xiàn)水的柔美，見圖5。

圖5 修文堰設(shè)計圖

3.3.2 駁岸設(shè)計

在駁岸設(shè)計中，采用不同的生態(tài)工法駁岸，構(gòu)建河流與陸域之間自然的生態(tài)岸線。在穩(wěn)固河堤的同時可以維護河流的自然與植物生長演替；恢復營養(yǎng)物質(zhì)的流通循環(huán)，改善水質(zhì)；增加棲息地與生物多樣性，保障生態(tài)系統(tǒng)完整性，具體做法見圖6。

圖6 不同類型駁岸示意圖

硬質(zhì)平臺駁岸通過多層硬質(zhì)平臺設(shè)計，在下一層預留較平坦的場地，采取硬質(zhì)鋪裝，形成濱水活動空間。所有人為活動設(shè)施均設(shè)置在20 年一遇水位線之上，降低人類活動對河流的擾動同時保障游人的安全，護岸通過石籠護岸軟化岸線。

濱水道路駁岸穿越場地，采用透水鋪裝材料保持岸坡的生態(tài)完整性，道路距離河面預留安全距離，駁岸較為平緩，多用水生植物護岸。

坡式入水駁岸整體為一段緩坡，在臨近路的區(qū)域種植喬、灌、草復層綠化，濱水區(qū)域種植草本地被和水生植物，綠地中架設(shè)棧道。護岸結(jié)構(gòu)采用自然護岸，可置石抗沖刷。

生態(tài)濕地駁岸在堤頂?shù)胶影毒€之間設(shè)置濕地、生態(tài)島，堤頂和濕地之間為淺灘，種植水生植物，上架設(shè)棧道，護岸結(jié)構(gòu)采用自然護岸。

將河流要素與地域文化的特點相融合，在基于水安全的前提下，保障原有河流流態(tài)豐富的基礎(chǔ)上豐富場地的生態(tài)服務(wù)功能，創(chuàng)造更加自然的生態(tài)基底，促進區(qū)域生態(tài)環(huán)境改善，通過良好的生態(tài)基底融入本地文化，持續(xù)改善區(qū)域的生態(tài)環(huán)境，提高區(qū)域的經(jīng)濟與社會發(fā)展。

4 結(jié)論

面對防洪威脅、水資源短缺、水生態(tài)退化、休閑游憩等諸多挑戰(zhàn)，設(shè)計不僅需要遵從科學理論知識，也需要融合當?shù)厣鷳B(tài)文化，使瀟河為居民和游客提供一處休閑游憩的空間。由于該方案的落地實施還依賴于生態(tài)監(jiān)測和評估系統(tǒng)的建立，所以希望有更多的利益相關(guān)方能夠參與到項目中，并與設(shè)計方建立長期跨專業(yè)的合作關(guān)系，以進一步檢驗設(shè)計方法、優(yōu)化設(shè)計和實施步驟，從而使基于自然的解決方案在河流生態(tài)修復中真正落地。