李三民,賀環(huán)宇,王詞重

(中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001)

城市河流指發(fā)源或流經(jīng)城區(qū)的天然河流或河流段落，以及歷史上由人工開鑿形成，并經(jīng)長(zhǎng)期演化而具有自然河流特征的運(yùn)河、渠道[1]。在城市的形成與發(fā)展過程中，城市河流作為重要的資源和環(huán)境載體，關(guān)系到城市的生存和發(fā)展[2]。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快和暴雨侵襲，城市洪澇災(zāi)害、雨水徑流污染、水資源流失等問題愈發(fā)嚴(yán)重，建設(shè)海綿城市，重構(gòu)城市水生態(tài)迫在眉睫。本文以鄭州航空港區(qū)梅河水系生態(tài)治理工程為例，基于海綿城市理論，分別從宏觀、中觀、微觀層面探討城市河流治理的策略和途徑，以充分發(fā)揮城市河流在雨洪控制與利用中的作用，為海綿城市建設(shè)和城市發(fā)展提供保障。

1 快速城市化的城市河流現(xiàn)狀

自古以來，人們就知道擇水而居，河流兩岸成為人類繁衍生息的主要場(chǎng)所[3]。城市河流是城市生態(tài)系統(tǒng)中自然因素密集、生態(tài)變化過程豐富的地域，同時(shí)也是人類活動(dòng)與自然過程相互作用最為強(qiáng)烈的地帶之一。伴隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，城鎮(zhèn)規(guī)模急劇擴(kuò)張，河流兩側(cè)土地被開發(fā)利用，影響了河流的自然形態(tài)、水系結(jié)構(gòu)、調(diào)蓄能力等，從而導(dǎo)致河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能無法正常發(fā)揮[4]。此外，河流沿線的商業(yè)、工礦用地和居住區(qū)用地也與城市河流水污染存在較大的相關(guān)性，已是城市河流水質(zhì)惡化的重要污染源[5]。針對(duì)上述問題，傳統(tǒng)的治理方式片面追求河流的防洪排澇功能，忽視了河流的生態(tài)功能，導(dǎo)致河流被硬化、渠化，不僅增加了生態(tài)環(huán)境的脆弱性，更給城市景觀帶來了負(fù)面影響。

2 海綿城市視野下城市河流治理意義

海綿城市建設(shè)思想是基于低影響開發(fā)理論，在確保生態(tài)優(yōu)先，保障城市排水防澇安全的前提下，通過加強(qiáng)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)管理，充分發(fā)揮水系、綠地和濕地等對(duì)雨水的吸納、蓄滲和緩釋作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市雨水徑流的有效控制，促進(jìn)水資源的合理利用和環(huán)境保護(hù)[6]。

城市河流作為城市自然生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，具備防洪行泄和雨水調(diào)蓄等功能，加強(qiáng)城市河流治理是海綿城市建設(shè)水利工作的重要內(nèi)容[7]，對(duì)修復(fù)城市水生態(tài)、提高城市水安全、改善城市水環(huán)境、涵養(yǎng)城市水資源具有不可替代的重要作用。其中，在水生態(tài)方面，城市河流生態(tài)系統(tǒng)退化是全球性生態(tài)環(huán)境問題，保護(hù)和修復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)是海綿城市建設(shè)的基本要求。在水安全方面，城市河流是構(gòu)成海綿城市的主體框架，其將建筑與小區(qū)、城市道路、城市綠地等有機(jī)聯(lián)系一起，形成科學(xué)的城市防洪排澇體系。在水環(huán)境方面，城市河流是蓄、泄雨水徑流的主要場(chǎng)所和通道，是實(shí)現(xiàn)海綿城市滯留、蓄滲、凈化洪澇水等功能的基本條件。在水資源方面，城市河流是水源涵養(yǎng)和調(diào)控基地，對(duì)保障海綿城市水資源承載能力發(fā)揮積極作用。

3 以建成海綿城市理念實(shí)施城市河流治理的途徑

海綿城市建設(shè)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，跨尺度的建設(shè)策略構(gòu)建是解決城市水問題的前提[8]。建設(shè)海綿城市要從宏觀、中觀、微觀三個(gè)不同層面進(jìn)行承接和配合，既要通過建設(shè)區(qū)域性生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施，保障城區(qū)水生態(tài)安全格局，又要充分利用城市河湖水系串聯(lián)，局部積水點(diǎn)和匯水區(qū)形成海綿系統(tǒng)，并將水生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)技術(shù)具體應(yīng)用到公園、道路、居住區(qū)等集水單元建設(shè)上來[9]。因此，從海綿城市建設(shè)理念出發(fā)，城市河流治理途徑主要為：構(gòu)建以河流為骨架的生態(tài)水網(wǎng)體系、優(yōu)化以河流為紐帶的海綿系統(tǒng)、開發(fā)以河流為載體的海綿體三個(gè)方面。首先，應(yīng)將海綿工程設(shè)計(jì)與城市規(guī)劃方案進(jìn)行銜接，控制區(qū)域內(nèi)的自然生態(tài)本底，構(gòu)建路網(wǎng)、綠網(wǎng)、水網(wǎng)相互交織串聯(lián)的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)；然后以城市河流為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主軸，整合綠地、道路等水域空間，布局雨水疏排系統(tǒng)；最后利用低影響開發(fā)技術(shù)措施，加強(qiáng)對(duì)雨水徑流的凈化、消納，有效減少徑流總量。

4 基于海綿城市理念的鄭州航空港區(qū)梅河水系生態(tài)治理

4.1 項(xiàng)目概況

鄭州航空港區(qū)地處河南省會(huì)鄭州市的東南部，是以新鄭國(guó)際機(jī)場(chǎng)為核心的航空都市區(qū)，總面積約368km2(不含空港核心區(qū))，除機(jī)場(chǎng)核心區(qū)外，主要分為東港、南港、北港三大板塊。梅河發(fā)源于航空港區(qū)薛店鎮(zhèn)大吳莊西北約200m處，自西北向東南流經(jīng)南港地區(qū)，最終匯入雙洎河，見圖1。梅河作為航空港區(qū)規(guī)劃建設(shè)的一條主要生態(tài)景觀廊道，目前現(xiàn)狀水量很小，寬度僅1～3m左右，由于是季節(jié)性排洪河道，全年變化幅度很大，且水質(zhì)沒有保證，河道周邊為廣袤的農(nóng)耕區(qū)，伴有疏落的樹木覆蓋，形成一條狹小的斷斷續(xù)續(xù)的綠化帶，雖然具備一定的生態(tài)基礎(chǔ)，但缺乏綜合治理、開發(fā)利用及保護(hù)。面對(duì)南區(qū)日益凸顯的城市水問題，在梅河生態(tài)治理中應(yīng)充分結(jié)合海綿城市建設(shè)來開展，發(fā)揮河流的綜合效益，促進(jìn)城市河流治理和生態(tài)修復(fù)。

圖1 梅河現(xiàn)狀水系區(qū)位圖

圖2 梅河現(xiàn)狀水系與規(guī)劃河道對(duì)比圖

4.2 梅河水系生態(tài)治理思路

4.2.1宏觀層面——構(gòu)建以河流為骨架的生態(tài)水網(wǎng)體系

根據(jù)《鄭州市海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃(2017—2030年)》，航空港區(qū)南部將建設(shè)規(guī)劃以雙鶴湖為核心的海綿城市示范區(qū)，梅河既是示范區(qū)重點(diǎn)建設(shè)的水系之一，又是航空港區(qū)南部整體規(guī)劃水系系統(tǒng)“七縱、四橫、雙湖”中的重要組成部分。在結(jié)合航空港區(qū)總體規(guī)劃的基礎(chǔ)上，構(gòu)建“水網(wǎng)+路網(wǎng)+綠網(wǎng)”的生態(tài)水網(wǎng)體系，形成“藍(lán)、灰共生，藍(lán)、綠交融”的新型城市生態(tài)本底。其中，水系作為“藍(lán)網(wǎng)”貫通海綿城市空間脈絡(luò)，能迅速控制雨后城市秩序、有效組織正常人居生活。而梅河便是整體水網(wǎng)格局構(gòu)建中的一支重要河流，在生態(tài)治理過程中，現(xiàn)狀梅河河道走向基本不變，并適當(dāng)進(jìn)行河線的截彎取直，保持梅河干流與高路河上游連通部分不變，并在下游與新修橫向渠道雙鶴湖中央公園水系相連通；梅河支流上游與新增園博園水系、如意河橫向貫通，進(jìn)而連接黎明河、浮清河使之形成網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，高路河中部新挖蓮鶴湖與黎明河中段新修翔鶴湖，也共同承擔(dān)著城市中央雨洪系統(tǒng)調(diào)蓄樞紐的重任，大大促進(jìn)了城市行洪與排澇功能的發(fā)揮，見圖2。

城市道路是城市生產(chǎn)、生活的物質(zhì)基礎(chǔ)，對(duì)城市經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、社會(huì)進(jìn)步和居民生活具有重要影響。然而，在道路建設(shè)過程中也不可避免地對(duì)自然景觀和生態(tài)系統(tǒng)造成諸多負(fù)面影響。一方面，城市道路作為貫穿城市的線性系統(tǒng)，切割和侵占了城市水系；另一方面，城市道路作為匯水面的重要組成部分，也是城市受納水體非點(diǎn)源污染的主要污染源之一[10]。因此，為減輕道路建設(shè)對(duì)城市水污染和水循環(huán)的不利影響，基于現(xiàn)有規(guī)劃的水網(wǎng)與路網(wǎng)系統(tǒng)整合便顯得至關(guān)重要。在確保城市道路功能正常發(fā)揮的前提下，以路網(wǎng)為空間介質(zhì)，聯(lián)結(jié)梅河周邊水系與城市功能分區(qū)，同時(shí)結(jié)合城市管網(wǎng)設(shè)施與水利防洪工程措施的銜接，引導(dǎo)雨水沿管道安全進(jìn)入水系，實(shí)現(xiàn)以道路為骨架的城市空間和以河流為骨架的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)融合共生，見圖3。

圖3 共生路網(wǎng)空間結(jié)構(gòu)圖

城市綠地作為土地利用類型之一，是城市生態(tài)環(huán)境和景觀的重要載體，在維持城市生態(tài)平衡和改善城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量方面起著十分重要的作用[11]。在海綿城市建設(shè)中，利用城市綠地系統(tǒng)對(duì)雨水的吸納、儲(chǔ)蓄、下滲、凈化能力，能緩解城市排水和污水處理的巨大壓力，但綠地面積有限，尤其是在暴雨極端天氣下，綠地“海綿效果”并不明顯，對(duì)徑流與洪峰的控制仍需依賴于城市水網(wǎng)系統(tǒng)。這就要求城市水網(wǎng)與綠網(wǎng)有機(jī)融合，將城市河流“快排快泄”和綠地“慢排緩釋”相結(jié)合，化解城市雨洪危機(jī)。梅河在航空港區(qū)藍(lán)脈綠網(wǎng)生態(tài)格局建立上有著不可替代的作用，通過梅河兩側(cè)綠地建設(shè)形成河流生態(tài)廊道，向城市內(nèi)部滲透，與梁州大道等城市道路生態(tài)廊道建立縱橫交錯(cuò)的廊道網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，協(xié)同發(fā)揮城市綠廊的多重功能。而針對(duì)大型公園綠地斑塊相對(duì)孤立、連接度差的問題，則以梅河串聯(lián)園博園等城市級(jí)綜合公園以及梅河體育公園等專類公園，并通過園林理水手法引水來增加水系連接度，形成區(qū)域間良性的水文循環(huán)，使水系與有限的綠地各自發(fā)揮出最大的生態(tài)功能，見圖4。

4.2.2中觀層面——優(yōu)化以河流為紐帶的雨水疏排系統(tǒng)

在整合水網(wǎng)、綠網(wǎng)和路網(wǎng)體系的基礎(chǔ)上，將雨水排放系統(tǒng)與城市物質(zhì)空間規(guī)劃設(shè)計(jì)相結(jié)合，構(gòu)建涵蓋源頭低影響開發(fā)系統(tǒng)、小排水系統(tǒng)、大排水系統(tǒng)、終端水域系統(tǒng)完整的城市河流海綿系統(tǒng)。使暴雨徑流從道路和綠地等，經(jīng)過多個(gè)層次的蓄滲、凈化和再利用，導(dǎo)向城市排水管線，最后匯入城市河流，從而達(dá)到雨水資源的綜合利用和無害化目的。

針對(duì)航空港區(qū)梅河匯水區(qū)域雨水疏排系統(tǒng)的優(yōu)化方式，以鄭州航空港經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)2016—2018年片區(qū)城市基礎(chǔ)設(shè)施一級(jí)開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目三標(biāo)段(以下簡(jiǎn)稱“三標(biāo)”)區(qū)域?yàn)槔M(jìn)行分析，見圖5。

首先，從源頭對(duì)梅河生態(tài)敏感區(qū)內(nèi)的入河雨水進(jìn)行截污減排，通過建設(shè)滲透路面、透水廣場(chǎng)等促進(jìn)雨水下滲；其次，綜合利用濱河綠地空間，將路

圖4 藍(lán)、綠、灰融合的網(wǎng)絡(luò)化水生態(tài)空間格局

圖5 三標(biāo)區(qū)域梅河水系圖

圖6 海綿城市下雨水疏排系統(tǒng)圖(梁州大道-倉儲(chǔ)五街交叉處)

圖7 濱河游步道透水混凝土、透水磚鋪裝結(jié)構(gòu)圖

面雨水徑流通過植草溝等生態(tài)排水設(shè)施有組織的引入周圍下沉式綠地、雨水濕塘進(jìn)行過濾和流量控制，以進(jìn)一步減少地表徑流總量、增加地表蓄滲速率；對(duì)于超出徑流水量、水質(zhì)控制范圍的，利用城市雨水排放管網(wǎng)自身的調(diào)蓄容量，排入雨水收集池等地下調(diào)蓄構(gòu)筑物，進(jìn)行集中滯蓄、收集和生態(tài)處理，最終排入梅河受納水體，見圖6。

4.2.3微觀層面——開發(fā)以河流為載體的綠色海綿體

開發(fā)城市海綿體是海綿城市建設(shè)的關(guān)鍵內(nèi)容，海綿體的建設(shè)要以天然河湖等大型海綿體的保護(hù)和修復(fù)為基礎(chǔ)，具體到項(xiàng)目實(shí)踐上，應(yīng)因地制宜地開展海綿城市技術(shù)應(yīng)用，以最終實(shí)現(xiàn)水資源保護(hù)、水環(huán)境改善、水污染控制和城市內(nèi)澇防治的綜合目的。根據(jù)三標(biāo)項(xiàng)目中梅河支流生態(tài)治理工程實(shí)踐，施工中采用了多種實(shí)用的生態(tài)工程技術(shù)措施，構(gòu)建了不同規(guī)模和作用的綠色海綿體。

透水路面——針對(duì)常規(guī)硬化路面阻隔雨水下滲的弊端，梅河支流兩側(cè)園路、廣場(chǎng)建設(shè)均采用抗壓強(qiáng)度較高、孔隙率較大、透水性良好的材料鋪地，包括透水磚、透水混凝土等多種材料和形式見圖7。透水鋪裝能夠增加地面對(duì)自然降水的滲透功能，使雨水及時(shí)下滲土壤，達(dá)到削減地表徑流并補(bǔ)充地下水的目的。

植草溝——與傳統(tǒng)圬工結(jié)構(gòu)的排水溝相比，植草溝兼具雨水轉(zhuǎn)輸和凈化的功能。根據(jù)場(chǎng)地雨水管理標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合道路周圍綠化微地形整理，在梅河支流綠地園路一側(cè)設(shè)置植草溝見圖8，使雨水自然下滲后產(chǎn)生的徑流沿路緣自然漫流至植草溝，再借助重力流經(jīng)導(dǎo)流渠排入梅河兩側(cè)雨水濕地，以保證雨水入河前的多級(jí)調(diào)蓄和深度凈化。

圖8 路側(cè)植草溝結(jié)構(gòu)圖

下沉式綠地——對(duì)于污染較嚴(yán)重、雨水徑流量較大的區(qū)域，應(yīng)適當(dāng)降低周圍綠地高程，以蓄積、過濾鄰近地面雨水徑流，形成天然的蓄水池。而梅河濱水開放空間恰與多處城市道路交叉口相鄰，是雨污控制和徑流匯集的主要節(jié)點(diǎn)。因此，在梅河支流臨近梁州大道等適宜綠化區(qū)域，依道路線形建設(shè)面積不等的沉降式綠地見圖9，使其地面高程降低到路面以下，形成適宜的水流落差，并在綠地底部敷設(shè)盲管或溢流口，保證超過綠地下滲量和存儲(chǔ)量的雨水能及時(shí)排入市政雨水系統(tǒng)。另外，為打造雨水儲(chǔ)蓄狀態(tài)下良好的景觀和凈化效果，施工中通過回填種植土改良土壤理化性質(zhì)，并選擇耐澇抗旱、去污能力強(qiáng)、觀賞性高的濕生植物進(jìn)行種植，避免了只重雨水管理而忽視綠地本身景觀效果的問題產(chǎn)生。

雨水濕地——作為海綿城市低影響開發(fā)系統(tǒng)的末端調(diào)蓄設(shè)施，雨水濕地是構(gòu)成城市水系的重要組成部分見圖10，對(duì)管理雨洪、控制水質(zhì)、保護(hù)河道意義重大。在梅河支流生態(tài)治理工程中，每個(gè)雨水濕地依據(jù)周邊匯水區(qū)域匯入雨水量進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)結(jié)合綠地空間種植濕生植物，使雨水依靠沉淀、植物攔截和土壤過濾滲入地下，在發(fā)揮暴雨天氣調(diào)蓄功能的同時(shí)創(chuàng)造優(yōu)美的景觀環(huán)境空間。

生態(tài)駁岸——就我國(guó)城市河道駁岸建設(shè)而言，傳統(tǒng)的單一硬質(zhì)化駁岸對(duì)河道生態(tài)系統(tǒng)和景觀環(huán)境造成巨大的負(fù)面影響，建設(shè)滿足防洪安全與景觀生態(tài)功能相結(jié)合的駁岸迫在眉睫。梅河支流河岸除針對(duì)特殊立地條件下的防洪安全要求外，分別建設(shè)了自然草坡駁岸、水生植物駁岸、梯式駁岸、格賓石籠駁岸4種仿自然生態(tài)駁岸見圖11。通過坡面植物種植和景觀置石，形成了迎水坡面的軟覆蓋，充分保證了河岸與河道水體之間的水分交換和調(diào)節(jié)功能，較好地發(fā)揮了駁岸的緩沖消能作用，減少了雨水徑流對(duì)河岸的侵蝕，提高了護(hù)岸穩(wěn)定性。

5 結(jié)語

城市河流治理是海綿城市建設(shè)中不可分割的一部分，在緩解城市內(nèi)澇、改善城市水生態(tài)環(huán)境中發(fā)揮著重要作用。結(jié)合鄭州航空港區(qū)梅河生態(tài)治理工程實(shí)踐，筆者認(rèn)為城市河流治理不僅要采取合理的低影響開發(fā)設(shè)施，還要基于水生態(tài)、水安全、水環(huán)境、水資源的原則指導(dǎo)，從河流水網(wǎng)總體布局、雨水疏排系統(tǒng)構(gòu)建等多維度踐行海綿城市理念，充分發(fā)揮河流的生態(tài)、環(huán)境、景觀和文化功能，使河流成為城市“蓄泄兼籌、豐枯調(diào)劑、引排自如、多源互補(bǔ)、生態(tài)健康、環(huán)境優(yōu)美”的海綿型生態(tài)廊道。

圖9 下沉式綠地結(jié)構(gòu)圖

圖10 雨水濕地結(jié)構(gòu)圖

圖11 生態(tài)駁岸結(jié)構(gòu)圖