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實現(xiàn)生態(tài)治河需要設(shè)計上的一次突破工學(xué)論文
隨著我國經(jīng)濟建設(shè)突飛猛進的發(fā)展，人們對生存環(huán)境的要求越來越高，同時對城市河道環(huán)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(dāng)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(tài)的、以人為本的。其實，這種要求并不高，是非常自然的。然而，現(xiàn)實卻是人類的活動一方面創(chuàng)造著極為豐富的物質(zhì)財富、物質(zhì)文明，一方面又在極大地破壞著我們賴以生存的環(huán)境，使人類又一次面對由此產(chǎn)生的新的生存危機。我們同許多西方發(fā)達國家一樣，走過了一條以犧牲環(huán)境來保證經(jīng)濟發(fā)展的路。在城市河道的治理過程中，由于比較片面地強調(diào)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(huán)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(dāng)自然界開始以不同方式對人類進行報復(fù)時，人們開始反思哪些做法是違背自然規(guī)律的，而做為水利工作者我們不禁自問，我們習(xí)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(tài)治河談?wù)勛约旱膸c看法。
一、什么是生態(tài)治河
這里不想談生態(tài)治河的定義，只是談一些想法。所謂生態(tài)，就是指有生命的，適合生存的狀態(tài)，這種狀態(tài)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(fā)展，才可能呈現(xiàn)一種生機勃勃的景象。而任何人造的生硬、呆板的環(huán)境，都不可能實現(xiàn)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(tài)環(huán)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(chuàng)造保持空氣、水分流通、交換的利于植物生長的環(huán)境。同時這種多生物形態(tài)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(jù)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(fā)揮其在城市總體生態(tài)環(huán)境中不可替代的作用。而近年來，人們環(huán)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(tài)治河的實踐提供了基本的保證。
近年來，設(shè)計院在生態(tài)治河的思想轉(zhuǎn)變和設(shè)計實踐中進行了艱苦的探索，將昆玉河、長河、清河、轉(zhuǎn)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(tài)治河的標(biāo)準(zhǔn)還有一定的距離。昆玉河是供水渠道，與河道的設(shè)計思路是不可能完全一致的，盡管我們已經(jīng)充分地挖掘了其景觀功能和旅游功能，但是在北京嚴(yán)重缺水的今天，還是更多地強調(diào)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(diào)�；蛟S待南水北調(diào)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(shè)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(huán)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(huán)路相得益彰。但清河治理中更多強調(diào)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(jīng)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(yīng)，其生態(tài)環(huán)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(zhuǎn)河整治邁出了更大的步伐，在狹窄的空間，更多地采用生態(tài)治河的方法，創(chuàng)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(chuàng)造了一個非常優(yōu)美的環(huán)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(nèi)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(tài)河道。而即將開工建設(shè)的涼水河，河道長，周邊場地更加開闊，為設(shè)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(tài)治河的目標(biāo)大大地邁進。
二、對現(xiàn)行防洪標(biāo)準(zhǔn)的一些看法
北京市河道現(xiàn)行的防洪標(biāo)準(zhǔn)一般為20年一遇洪水設(shè)計，洪水位不淹沒主要雨水管內(nèi)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(guī)劃部門對規(guī)劃洪水流量的確定，主要是選擇一定的水平年，根據(jù)下墊面的情況，選用一定的徑流系數(shù)，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(fù)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(jù)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(fù)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(guī)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(dāng)大。河邊建筑已經(jīng)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(tài)治河理念也提出了很大的挑戰(zhàn)。根據(jù)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(chǎn)生一定影響，應(yīng)通過多種方法驗算來回答。北京目前出現(xiàn)多條河流整治二、三十年，甚至四十多年，從來沒有發(fā)生過較大的洪水，而目前防洪標(biāo)準(zhǔn)仍不達標(biāo)，還要繼續(xù)擴大、疏挖，人們不禁對洪水的理論計算值產(chǎn)生懷疑�？磥�，洪水流量不僅與降雨有關(guān)，還與流域內(nèi)地下水的飽和程度及對水資源的開發(fā)、利用程度有關(guān)，而后兩項影響在水文計算中并沒有反映進去。
2.關(guān)于徑流系數(shù)問題
徑流模數(shù)的選取對洪水流量值的大小有非常大的影響，是一個關(guān)鍵參數(shù)。而目前采用的建成區(qū)的徑流系數(shù)是一種半經(jīng)驗取值，是否能比較準(zhǔn)確地反映真實的產(chǎn)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(nóng)田或小規(guī)模城鎮(zhèn)及散落的村莊為主的下墊面情況，現(xiàn)代化大都市為主的下墊面情況并沒有得到過有效驗證，應(yīng)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(fù)雜的，而且隨著人們對城市建設(shè)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(fā)展，以一程不變的值采用下去，恐怕計算結(jié)果會與實際情況發(fā)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(rèn)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(guī)模的濕地、滯洪區(qū)收集、滯蓄雨水，可產(chǎn)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(guān)雨洪利用的初步法規(guī)已經(jīng)出臺，預(yù)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(guān)于涼水河治理的一些設(shè)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(xiàn)生態(tài)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(shè)蜿蜒曲折的水流形態(tài)。改變幾十年來慣用的治河幾條大直線的做法，根據(jù)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(jié)合的地方，可修建蜿蜒曲折的的水路、水塘，創(chuàng)造較為豐富的水環(huán)境，改變原來呆板、單調(diào)的河道模式。
2.修建主槽與灘地相結(jié)合的斷面型式。涼水河平時是排泄經(jīng)處理的城市污水，流量很小，只有汛期才可能發(fā)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(nèi)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(fā)揮河道的多項功能。
3.不再大量使用現(xiàn)澆砼、砼板、漿砌石等阻斷水和空氣交換的硬質(zhì)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(fù)土，促進植物的生長。同時，適當(dāng)開發(fā)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(fā)采用植物護坡做法，可采用木樁與植物梢、輥相結(jié)合的護岸型式，或在坡面分層栽種柳條等當(dāng)?shù)赝辽参�，形成植物為主的護坡工法。采用草坪草和野生草種相結(jié)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(huán)境，可在普通河段采用。
5.前幾年，北京地區(qū)治河普遍采用修建節(jié)制閘或橡膠壩，在河道內(nèi)形成大面積水面的做法。但實踐證明，由于水量不足，水質(zhì)沒有徹底改善，往往達不到設(shè)計的水位，即使水位達到了，由于水體不流動，很快造成水質(zhì)惡化，不能達到預(yù)想的效果，且增加了很多管理人員，防洪時增加了調(diào)度的難度。因此，在涼水河治理中建議放棄建節(jié)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(tài)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(jié)語
只要思路放開了，具體的設(shè)計手法是多種多樣的。幾年來的治河經(jīng)驗也為我們積累了寶貴的經(jīng)驗。歸納起來，實現(xiàn)生態(tài)治河應(yīng)從幾方面共同努力：
1、不斷深化治河思想的轉(zhuǎn)變，對需要建成什么樣的城市河道要加強交流，不斷統(tǒng)一思想，逐漸形成一致的看法。
2、在設(shè)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(xiàn)生態(tài)治河的目的。這需要不斷地學(xué)習(xí)、培訓(xùn)、交流，才能使較為先進的設(shè)計理念逐漸為大多數(shù)人所接受，形成一套新的設(shè)計工法。
3、建設(shè)生態(tài)河道是一項系統(tǒng)工程，需要多部門、各行業(yè)共同努力，配合工作，需要全社會共同提高環(huán)境意識，才能真正實現(xiàn)水清、岸綠、環(huán)境優(yōu)美的目標(biāo)。
我們期望，幾年后，涼水河將以一條童年記憶中的故鄉(xiāng)小河的姿態(tài)展現(xiàn)在我們面前。
【實現(xiàn)生態(tài)治河需要設(shè)計上的一次突破工學(xué)論文】相關(guān)文章：
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