龔玉鋒 張茂林 樊仕寶

(深圳市廣匯源環(huán)境水務(wù)有限公司，廣東 深圳 518001)

在高質(zhì)量推進(jìn)治水工作的大背景下，深圳市境內(nèi)的主要河流相繼開展了水環(huán)境綜合整治工程。深圳市水務(wù)發(fā)展“十三五”規(guī)劃中，將金龜河列入了生態(tài)清潔型小流域治理任務(wù)，要求從流域系統(tǒng)考慮，開展綜合整治。2018年底，深圳市廣匯源環(huán)境水務(wù)有限公司承擔(dān)了金龜河綜合整治的可行性研究工作，后續(xù)作為EPC總承包完成了初步設(shè)計(jì)及施工圖。目前，此項(xiàng)工作正在有序推進(jìn)中，現(xiàn)就前期規(guī)劃設(shè)計(jì)階段進(jìn)行的思考與體會(huì)予以分享，以期拋磚引玉供技術(shù)探討更好地提升治河效果[1]，構(gòu)建健康安全的生態(tài)環(huán)境。

1 工程概況

金龜河發(fā)源于深圳坪山區(qū)田心山南部，屬典型兩山夾一溝的山區(qū)雨源性河道。金龜河流域面積約6.85km2，總河長5.4km，其生態(tài)本底好，孕育了種類豐富的動(dòng)植物，曾吸引眾多本地及外地民眾前來休閑納趣。

金龜河河道狹長，地勢(shì)起伏，部分河道防洪標(biāo)準(zhǔn)低，見圖1。每逢暴雨洪水，沖刷的泥沙進(jìn)入淤積河道，進(jìn)一步加劇了洪澇災(zāi)害，破壞了生態(tài)環(huán)境。此外，沿岸生活有千余戶居民，部分民宿和農(nóng)家樂甚至架設(shè)河上，不足的河道斷面、不當(dāng)?shù)暮拥涝O(shè)施、不和諧的人類活動(dòng)，都給河道的行洪安全帶來直接的挑戰(zhàn)，健康安全的生態(tài)環(huán)境受到潛在的威脅，下游的赤坳水庫水質(zhì)也難以得到保障。

圖1 金龜河小流域總體平面

金龜河治理工程針對(duì)小流域水安全、水環(huán)境、水生態(tài)、水管理等方面的痛點(diǎn)，首先明確綜合整治切入點(diǎn)，貫徹“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的科學(xué)發(fā)展觀，踐行“金山銀山就是綠水青山”的環(huán)保理念，并將其落到具體的工程措施中，促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)文明建設(shè)，保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。

2 金龜河總體目標(biāo)和設(shè)計(jì)理念

深圳市朝著建設(shè)中國特色社會(huì)主義先行示范區(qū)的方向前行，正努力創(chuàng)建“綠色、宜居、低碳、可持續(xù)發(fā)展”的粵港澳大灣第一新城。其城市河道治理與改造不僅標(biāo)準(zhǔn)更高，理念也要更超前、更生態(tài)。在河道防洪治理的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境的生態(tài)修復(fù)，讓身處都市生活圈的人們也能親山親水、親近田園，讓小橋溪流、星點(diǎn)螢火、池塘綠蛙、魚翔淺底都不再只是記憶的畫面，而是觸手可及、徒步可達(dá)的真實(shí)場(chǎng)景，在流域治理設(shè)計(jì)之初就被立為工程治理的總體目標(biāo)。

設(shè)計(jì)理念則按照發(fā)展及豐富各河段的生境特色，提煉和強(qiáng)化各河段的水力活力，適宜徒步等戶外活動(dòng)的郊野阡陌，打造一條河暢、水清、岸綠、景美，追憶鄉(xiāng)愁的鄉(xiāng)村水道，同時(shí)兼顧宣傳展示與生態(tài)觀教育的自然溪流。

3 綜合整治策略研究

與深圳市大沙河景觀提升工程致力于打造為城市的豪華“會(huì)客廳”不同，金龜河的綜合整治是努力成為河道治理的另一類典范——健康、自然、可持續(xù)的生態(tài)清潔型溪流。結(jié)合以上治理目標(biāo)，梳理并融入 “源于自然、高于自然、自然做功、隱于自然”的要求，恢復(fù)河流原貌，同時(shí)利用水流泥沙自然協(xié)同做功，嵌入智慧管理系統(tǒng)，形成一條安全且有活力，秀美且智慧的河流。

整治工程設(shè)計(jì)因地制宜地進(jìn)行靜謐且有活力的潺潺流水的恢復(fù)，安全且可靠的行洪通道的建立，和諧共存的生物環(huán)境的保育，阡陌暢行的田園交通的改造，生態(tài)且文明的宣傳平臺(tái)的展示，安全逃生警示必要的設(shè)置，健康且現(xiàn)代的生活方式的融入。具體而言，其整治策略包括以下六大系統(tǒng)。

3.1 水文過程動(dòng)力系統(tǒng)

改變傳統(tǒng)河道治理的“截彎取直”，摒棄簡(jiǎn)單束縛水流的設(shè)計(jì)，保留金龜河曲流或汊流的動(dòng)力形態(tài)，使河道有一定的騰展空間，利用水流自然沖淤塑造河流形態(tài)，形成自然的深泓槽和深潭、淺灘，為生物提供更多的生態(tài)棲息空間。

通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，金龜河干流河段中曲流河段約占45%，分汊河段約占40%，直流河段僅為15%，河道形態(tài)分布見圖2。

圖2 金龜河河道形態(tài)示意

3.2 矢量護(hù)岸做功系統(tǒng)

金龜河為山區(qū)季節(jié)性河流，枯水期基流小，豐水期洪量大，因此利用壅水維持水流季節(jié)連續(xù)性，利用跌水形成河道動(dòng)力。

根據(jù)地形條件，在河道縱坡較大的河段設(shè)置集中跌水11處；為確保河道的水深，為動(dòng)植物生長提供足夠的水域環(huán)境，設(shè)置5處壅水堰，見圖3。

圖3 金龜河跌水、壅水平面布置

3.3 魚類棲息洄游系統(tǒng)

根據(jù)金龜河水生生物多樣性調(diào)查，共有10余種本土及外來魚種、18種底棲動(dòng)物、百余種浮游生物、58種水生植物。工程結(jié)合跌水、丁壩、護(hù)岸設(shè)施，構(gòu)建魚道11處。設(shè)置魚類棲息空間10余處，共采用4種形式。其中，適用于彎曲河道凸岸位置的魚巢磚形式4 處，適用于河道較開闊河段的置大石形式2 處，適用于跌水形成的深潭處仿木樁形式3 處，適用于較平直河段半原木掩蓋形式5處，擬建設(shè)的魚道、魚槽分布見圖4。

魚道、魚槽的設(shè)計(jì)結(jié)合了濕地建設(shè)，嚴(yán)格現(xiàn)有河道濕地的監(jiān)管，確保濕地面積不減少，增強(qiáng)了濕地生態(tài)功能。

圖4 金龜河魚道、魚槽分布平面布置

3.4 藍(lán)綠慢行橋梁系統(tǒng)

工程沿河新建步道3.7 km，結(jié)合現(xiàn)有村道實(shí)現(xiàn)全河貫通，并連接上游坪頭嶺綠道，實(shí)現(xiàn)流域藍(lán)綠慢行系統(tǒng)交融。步道寬度設(shè)計(jì)為1.5～2.5m，材料就地選用毛石、卵石，打造鄉(xiāng)村郊野型步道，沿河綠道材質(zhì)見圖5。

圖5 金龜河沿河綠道材質(zhì)

此外，擬拆除重建8座橋梁，最上游的8號(hào)橋利用現(xiàn)狀高差，形成三面環(huán)水的靜謐冥想之地。伴隨著流動(dòng)的水聲，置身橋下靜靜地觀賞魚兒洄游的樂趣。5號(hào)、6號(hào)、7號(hào)橋三梁串聯(lián)，將河道沿線特有的田園風(fēng)光、戲水淺灘、休閑步道整合為一個(gè)系統(tǒng)，在橋頭處設(shè)置供人停留和活動(dòng)的廣場(chǎng)，形成阡陌田園的整體意境。4號(hào)橋跌水為幕，三面圍合，形成四水歸堂的特有意境。圍坐臺(tái)階，聽潺潺水聲、淌涓涓溪流、看魚群洄游。最下游的1號(hào)橋遙望赤坳水庫，野趣漫徑，浮想聯(lián)翩。通過綠道與橋梁的重新打造，在金龜河流域形成暢行的藍(lán)綠通道。

3.5 生態(tài)理念教育系統(tǒng)

小流域治理不僅重在短時(shí)的建與治，而且重在長時(shí)的護(hù)與理，這個(gè)過程需要社會(huì)大眾的參與。而大眾的參與力度及效果與個(gè)體的環(huán)保理念和身體力行直接相關(guān)[2]。

該工程通過構(gòu)建水翁保護(hù)生態(tài)島、露營基地體驗(yàn)區(qū)、淺灘戲水親水區(qū)，增設(shè)水翁保護(hù)、魚道、螢火蟲護(hù)岸、魚類棲息地等生態(tài)科普教育展示牌(見圖6)，使人們?cè)谟H近大自然的體驗(yàn)中樹立生態(tài)倫理觀，使水脈、綠脈、心脈三脈交融，形成自覺保護(hù)河流、保護(hù)生態(tài)的價(jià)值觀。

圖6 金龜河沿岸教育展示點(diǎn)布置

沿河設(shè)置2處下河戲水點(diǎn)，總長約230m，寬度約15～25m。營造一個(gè)由草皮緩坡到塊石河灘再到卵石河床的親水戲水區(qū)，再結(jié)合跌水、溢流堰、丁壩、汀步、魚道和岸上田園菜地、金龜橘林等建設(shè)，打造一個(gè)浸入式鄉(xiāng)愁野趣體驗(yàn)區(qū)。

同石橋下游河段，水翁樹群相對(duì)集中，面積約1700m2，兩岸采用喬灌木植被，形成錯(cuò)落有致的生態(tài)空間，打造一個(gè)水翁保護(hù)、鳥類和兩棲生物棲息的生態(tài)島。

同石橋上游河段，打造露營基地體驗(yàn)區(qū)，布置約500m2的生態(tài)塘，約4000m2的開闊草坪。河岸采用滿足螢火蟲棲息要求的生態(tài)護(hù)岸，靠近溪水處種植水芹和艾蒿，構(gòu)建螢火蟲蟲卵和幼蟲繁殖場(chǎng)所，打造一個(gè)“枕溪數(shù)星斗，螢火伴蛙鳴”的體驗(yàn)區(qū)。

3.6 安全預(yù)警逃生系統(tǒng)

金龜河位于田頭山與犁壁山兩山之間，夏季洪水頻發(fā)且具有暴漲暴落的特點(diǎn)，對(duì)當(dāng)?shù)氐木用窕蛴稳藰?gòu)成了潛在的安全威脅。因此，進(jìn)行提前預(yù)警或設(shè)置必要的逃生設(shè)施是該工程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容之一。

在金龜河小流域綜合整治工程中，沿河設(shè)置相應(yīng)的逃生設(shè)施，見圖7。下河戲水點(diǎn)布設(shè)下河階梯，并設(shè)置清晰的逃生路線圖。涉水路段設(shè)置隔離柱、警示告示牌，禁止車輛在洪水漫頂時(shí)通行。堤頂?shù)缆穬蓚?cè)設(shè)置隔離柱、自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，結(jié)合氣象云平臺(tái)數(shù)據(jù)，當(dāng)降雨達(dá)到一定級(jí)別時(shí)，通過擴(kuò)音器喇叭發(fā)出警示，提醒周邊人員撤離。

4 生態(tài)工法

生態(tài)工法(Ecological engineering methods)是基于對(duì)物種保育、生物多樣性及可持續(xù)發(fā)展而提出的一種施工技術(shù)，內(nèi)涵包括少用或不用硬質(zhì)材料進(jìn)行河道整治，從而使得施工后的河道仍具有自然河岸的“可滲透性”。在滿足工程功能的同時(shí)，設(shè)計(jì)與施工中最大可能地考慮河道水流的自然特點(diǎn)，生物遷徙、繁衍的規(guī)律，并兼顧生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)要求。

4.1 河床

在河道治理中，過度強(qiáng)調(diào)自然，對(duì)傳統(tǒng)的“硬化、白化、渠化”護(hù)坡技術(shù)完全摒棄是不可取的。生態(tài)工法則是通過自然再生技術(shù)，將混凝土、砌石等人工結(jié)構(gòu)“隱于自然、高于自然”。如需對(duì)河床進(jìn)行硬化處理的河段，應(yīng)避免簡(jiǎn)單全斷面鋪設(shè)混凝土，可在深泓線交替處設(shè)立沙洲或淺灘，為魚類等水生生物以及兩棲動(dòng)物提供安全的繁衍生息空間。

圖7 金龜河安全逃生系統(tǒng)布置

在未鋪設(shè)混凝土的河床，為防止河水對(duì)河床的淘刷，可向河底投入大塊徑的石塊，石籠、木工沉床或直接堆沙。水流較快的河道中要貼著石籠和栽種袋設(shè)排樁或者打入錨釘，使左右兩岸交錯(cuò)配置的沙洲成為不會(huì)被水流沖走的骨架。

在水流緩慢的河流中，把構(gòu)成沙洲骨架大小形狀不同的石塊和沙袋，沿左右兩岸交錯(cuò)配置，如果配置間隔相差數(shù)米左右，將使河床結(jié)構(gòu)變得多樣化。如使用的石塊太大，水流將無法把泥沙帶走，會(huì)有許多堆積在石塊周圍，有可能使水生植物或耐潮濕的泡泡草和大竹草等生長得過于茂盛，因此石塊的大小應(yīng)能在漲水時(shí)隨水流移動(dòng)并與泥沙同時(shí)留下為準(zhǔn)。為確認(rèn)石塊大小是否合適，可于漲水時(shí)觀察沿岸擺放的石塊是否會(huì)隨水流移動(dòng)，將不動(dòng)的大石塊挑揀出來，這樣構(gòu)造的再生工程，無論是石籠還是混凝土鋪就的河床，雖然比天然河床規(guī)模小一些，但也會(huì)逐漸形成淺灘和沙洲。

4.2 護(hù)岸型式

按照多樣性要求，盡可能減少對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成的傷害，因地制宜地進(jìn)行河道護(hù)岸的建設(shè)。既提升了護(hù)岸的穩(wěn)定性，又建立了水-岸一體、水域向陸域協(xié)調(diào)過渡的自然景觀效果。該工程中擬采用的6種生態(tài)型護(hù)岸見圖8。

為兼具過水面積以及生態(tài)景觀性要求，城市河道一般設(shè)計(jì)為復(fù)合式斷面，采用土坡與一級(jí)或多級(jí)小擋墻相結(jié)合，擋墻設(shè)置在水位變動(dòng)區(qū)，采用生態(tài)砌塊、木樁、漿砌塊石等材料砌筑，既可增大河道過水?dāng)嗝?，防止岸坡受水流侵蝕、沖刷，又能保證水生動(dòng)植物的繁衍、生息。擋墻頂基本控制在正常水位處，上部設(shè)綠化土坡，使水面以上的岸坡呈現(xiàn)自然、生態(tài)的濱水景觀。

結(jié)合河道現(xiàn)狀條件，以生態(tài)護(hù)岸、就地取材、物盡其用為理念，以安全、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和易于施工為原則，對(duì)河道護(hù)岸進(jìn)行改造。該工程采用網(wǎng)箱、植物扦插、植物纖維墊等6種護(hù)岸措施新建生態(tài)護(hù)岸1252m，保留護(hù)岸2030m。

4.3 丁壩結(jié)構(gòu)

在彎曲河段為避免水流沖刷破壞岸坡，沿凹岸設(shè)置丁壩群，引導(dǎo)水流流向凸岸改善水流流態(tài)，共設(shè)置3座丁壩。丁壩平面采用扇形或直線形，頂面由高到低向河道內(nèi)側(cè)設(shè)置，采用天然大塊石干砌堆砌。

圖8 生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)斷面

彎曲段設(shè)置小微丁壩群5處，直線段設(shè)置原木及堆石結(jié)構(gòu)挑流設(shè)施，設(shè)置效果見圖9。

圖9 小微丁壩設(shè)置效果

4.4 魚槽

魚槽建設(shè)為魚類等水生生物以及兩棲動(dòng)物提供了安全的繁衍生息空間。另外，彎折多孔的空間兼顧了護(hù)岸的作用，可部分消除水流對(duì)護(hù)岸的沖刷，形成河流生態(tài)系統(tǒng)與陸域生態(tài)系統(tǒng)之間的銜接地帶。

該工程結(jié)合沿線跌水共新建魚道11座。采用適合該河道魚類特性的梯級(jí)槽式魚道，梯級(jí)流動(dòng)的水流產(chǎn)生的水花和水聲吸引魚類找到魚道的進(jìn)口，魚槽凈寬為1.0 m，梯級(jí)高差為0.1 m，池室長0.3m，為魚類洄游時(shí)提供短暫停留休憩空間，魚槽結(jié)構(gòu)斷面見圖10。

圖10 魚槽結(jié)構(gòu)斷面

4.5 水翁保護(hù)

金龜河小流域綜合整治工程中水翁等保護(hù)性樹種沿岸生長或位于堤坡、河床中，耐濕性強(qiáng)，有一定的抗污染能力。由于金龜河水位變動(dòng)較為劇烈，水翁根系土壤防沖刷能力需要重點(diǎn)考慮。

對(duì)于同石橋下游比較集中的水翁，通過堆石筑島方式構(gòu)建生態(tài)保護(hù)島。而對(duì)于沿河散落生長在堤坡或河床中的水翁，設(shè)置疏排松木樁或仿木樁進(jìn)行單獨(dú)保護(hù)，既有利于水流及營養(yǎng)成分的滲透，看起來整齊美觀，又可以最大程度地保護(hù)水翁的生長?？山Y(jié)合水土交換條件及岸后綠化配置酌情選擇如土工格室、水土保護(hù)毯和三維土工網(wǎng)等不同的保護(hù)類型。

5 結(jié) 語

小流域治理是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的系統(tǒng)工程，涉及現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)利益與長遠(yuǎn)的生態(tài)效益。因此，全面策劃、制定合理的整治策略尤為重要[3]，也決定了其治理目標(biāo)能否可持續(xù)地實(shí)現(xiàn)。金龜河小流域綜合整治工程治理意義在于：

a.通過系統(tǒng)思考，建立起涵蓋水文動(dòng)力、矢量護(hù)岸、生物洄游、藍(lán)綠慢行、生態(tài)教育、安全預(yù)警等多目標(biāo)要素，將人工治理與自然修復(fù)相結(jié)合，打造一個(gè)自我生長、自我發(fā)展、自我修復(fù)的良性生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，可使區(qū)域內(nèi)水土資源得到有效保護(hù)、動(dòng)植物資源自然孕育、人與自然和諧共存。

b.依托EPC建設(shè)模式，將上述設(shè)計(jì)理念落實(shí)到工程實(shí)施中。精心策劃，精心施工，確保將金龜河重塑為深圳市安全、生態(tài)、文化共生的健康溪流典范。

c.針對(duì)河道綜合整治進(jìn)行的思考可為其他工程提供參考和借鑒，特別是對(duì)于城市郊野河道。生態(tài)工法可為河道景觀增添自然的風(fēng)采，應(yīng)因地制宜、與時(shí)俱進(jìn)地進(jìn)行進(jìn)一步的運(yùn)用和完善。