1 引言

河流是地区生态系统重要的组成部分，对于相对干旱的中国北方来说，河流为居民生活和农业灌溉提供必不可少的的水资源。从生态角度来看，河流不仅具有环境调节功能和生态效益，而且作为多种野生动植物赖以生存、繁衍的栖息地，对于我国生物多样性的保护起到了至关重要的作用。随着几十年来人类活动的发展，树木被大量砍伐加剧水土流失，蒸发、蒸腾减弱从而影响降水量，造成河道干涸。加上河道内沉积、淤积，使得生物栖息地变少、质量变差，严重影响生物生存繁衍，致使部分对生态环境要求较高的动植物数量骤减或濒临灭绝。

对于中国北方河流而言，河道多以季节性降雨补给为主，流域多呈现降雨历时短、范围小、强度大等特点；在冬季枯水期，河道流量急剧缩小，并且污染物浓度明显升高，仅通过河道自身的自净能力难以达到基本水质的标准。目前针对北方河道整治的部分建设，没有对其生态特征进行深入的分析，且在设计上注重景观效果而忽略了前期研究规划与后期管护，导致河道整治后各种问题依然层出不穷。

基于此，本研究将对以太原市杏花岭区北沙河与北涧河河道为例，对河道现状问题进行分析，通过再生水补水工程首先解决河道缺水问题。进而在河道上游构建人工潜流湿地，生态水文调控增加水域面积，进一步改善再生水水质，调节河道径流，改善河道生态环境稳定性。在满足防洪的前提下，在河道内新建复式河槽、消力池、固河底坎、河道护岸等堤内河道工程，通过进一步调节河道径流，改善河道生态环境，从而实现杏花岭区“两河”清水复流，改善河道沿线的生态系统。

2 研究对象概述

2.1杏花岭区北沙河与北涧河概述

杏花岭区位于太原盆地的东山山地丘陵区，由北向南拱卫汾河（太原段），是汾河东侧重要的生态屏障，辖区内北沙河、北涧河是“九河”中极具代表性的两条入汾支流。据《杏花岭区北沙河河道治导线规划报告》，北沙河和北涧河城区段现状河道已经过治理，发生50年一遇洪水时洪水约束在堤防内，但由于河道缺失维护，仍然存在防洪问题。除行洪安全问题外，两河河道现状还存在河道缺水、河道生境退化、雨污分流不彻底三大问题，由此造成天然湿地萎缩，物种单一、自然岸线减少，水生态系统破坏严重。

2.2现状问题研判

1）流域水生态格局

北沙河发源于东山杏岭坪，自东向西流经孟家井、杨家峪、剪子弯进入市区，于杏花岭区胜利桥南400米处入汾河。河流仍为自然径流，其最高点海拔1089.87米，最低点海拔787.90米，入汾口至建设路交叉点内河流坡度小，高差约24米，往东坡度较陡，高差大。

北涧河自东向西流，源头在东山大梁山，北与小返河、南与北沙河为邻，于杏花岭区胜利桥东社区胜利桥上游300米左右汇入汾河。河流仍为自然径流，其最高点海拔1141.19米，最低点海拔788.39米，入汾口至涧河路交叉点内河流坡度小，高差约28米，往东坡度较陡，高差大。

北沙河和北涧河均为汾河的一级支流，且属季节性河流，基本无自然径流，枯水季河道干涸，洪水期水位暴涨。经过河道、河岸快速化改造后，城区内自然河流的面貌已经被人造景观代替，河堤采用混凝土护岸，河床仍为自然河床。

图1  北沙河与北涧河河道现状

2）现状问题分析

从河道形态、驳岸、水质、水生植物、生态空间等方面分析河道生态现状问题。

（1）天然湿地萎缩物种单一，河道内无水生动物，生境退化严重，河岸滩涂有杂草及零星灌木，植物物种群落结构不稳定问题较突出。

（2）河道生态空间挤占严重，河岸两侧多被城市快速路阻隔，河道生态严重退化，缺乏滨水空间，“两河”河道和快速路改造后，河道两侧部分区域雨污分流不彻底，雨洪排口会有少量生活污水溢出，进入河道污染河流水质；农田侵占滩地，产生农业面源污染。

（3）“两河”基本无自然径流，流域水生态系统脆弱。“两河”为季节性河流，河道主要功能以行洪为主，基本无自然径流，枯水季节，河道干涸或为一潭死水；洪水季节，河水暴涨爆落，行洪压力大。

3 河道修复策略与整治措施

3.1修复策略

1）以季节性多源头补水和净水为首要目标

针对山西缺水地区河道主槽生态基流小，河道干涸的现状，应该以“补水”作为解决问题的首要措施。针对北方典型的季节性河流，应按照不同的季节需求，对河道需水量进行精确计算，制定动态的补水方案；通过生态蓄水设施，调控上下游水量分布。如：应对冬春季的农灌以及冬季的低温封冻，在雨季如6月-9月，河道基流量大则补水量小甚至不补水，旱季基本无基流时则加大补水量。同时，除季节外，需根据河道上下游的不同情况，进行分段差异性供水。主要针对河道的不同宽度，堤内湿地的建设情况，对水资源进行高效的利用。

2）以保水与显水为目的河道整治方案

保水与显水方案通过生态化改造以恢复河流强效的原始形态，最大化储留补充流量。主要做法有构建多样的地貌、改变河道形态，形成深潭浅滩来减缓水流速度。同时，结合挺水、沉水植物在河道保水中的重要作用：①直接吸收利用污水中可利用的营养物质、吸附和富集重金属和一些有毒有害物质；②为根区好氧微生物输送氧气；③增强和维持介质的水力传输。根据项目区的需求，可选择种植耐污能力强、净化效果好、根系发达、并具有极强的耐寒能力的湿地植物作为修复河道环境的手段。

图2  两河复流重点工程布局

3.2治理措施

1）补水措施

多源头补水策略提出，维持河道的生态流量可以靠水利调度和控制，考虑水量的季节性变化特征和项目地的地理特征，构建出近、中、远期不同的补水方案。

在近期，做好中水回用，再生水的科学循环利用，能够为杏花岭区两河复流项目提供最可靠的水源基础。根据《太原市再生水回用九河工程设计方案》，杨家堡污水处理厂再生水通过东部输水网络，补充北沙河河道生态用水3.6万m3/d；北郊污水处理厂再生水通过东部输水网络，补充北涧河河道生态用水4.0万m3/d。在中期，主要依靠太原东、西山调水工程，通过输水管道与泵站输送地下水，可解决生态基流不足问题。远期，通过海绵城市建设，包括高架桥收水、雨水调蓄池、雨水花园及生物滞留池供给河道。首先进行沿河市政道路海绵改造，在河道补水同时，能解决沿河市政路内涝问题。将海绵系统扩展到两河周边小区，尽可能的收集更多雨水，用来河道补水。

2）净水措施

补水水源由于部分质量不达标需要进行进一步处理。本项目的处理对象为城镇生活污水处理厂中水。目前，将污水处理厂尾水进行提标至地表水Ⅲ类的工艺主要有：①人工快渗技术；②膜深度处理；③人工湿地生态技术；④一体化水处理设施等。

其中，人工湿地系统具有投资省，运行费用低，管理简单等优点，改善和提高河道生态功能。缺点是占地面积较大，冬季水量不稳定。同时，一体化处理设施抗冲击负荷的能力强，占地面积小，可以根据实际需求调节设备的构造，污泥产量少并且方便处理。

由于一体化处理设施对环境有一定要求，冬天需要防冻，夏天需要防洪，设备有一定局限性。因此，本方案建议将堤外潜流人工湿地方案与一体化水处理设施方案相结合，进行季节性净水分配，分段差异性实施再生水处理。

本项目综合处理工艺优缺点，考虑处理后外排水水质达到预定标准，结合当地的现状地形地貌和水源情况，选择水平潜流人工湿地类型。与表面流人工湿地相比，水平潜流人工湿地的水力负荷大，对CODcr、SS、重金属等污染指标的去除效果好，能有效解决北方寒冷地区的冬季防冻问题，水源主要来自于城镇生活污水处理厂尾水。

图3  水平潜流人工湿地

3）保水措施

针对河道内上中下游不同分段的水流速，制定规划各段不同的河道改善目标。河道上游流速快，含沙量大，首要目标是分段控制河道水位，减缓河流流速、抵御水流冲击，实现水质净化。为解决洪水冲刷问题，宜垂直于水流方向布置消力池。

河道中游横跨城镇区与主城区，全段较长，由于两河河床目前仍为自然河床，为保证河道基流下泄过程中不过量渗漏，应设置主槽防渗，当河道为基流时，河道行洪时河道全断面过水，不隔断河道水流与地下水的联系。

本项目防渗方案主要为设置与河槽同宽的景观堰，采用钢筋混凝土结构，设格网石笼防护，在形成浅水湿地的同时，起到防止河道下切、固定河床的作用；也可积极有效的进行洪水的蓄存和利用汛期洪水，促进河流恢复生态功能，保障下游河道生态基流。

4）显水措施

河道下游主要均经过主城区，除保水外，更需要考虑其景观效果。可选取此部分河段灵活布置分流岛、景观堰，形成大水面，让补水显出明显效果。此策略通过多道壅水设施提升水位，解决草滩内陆化问题，引导局部水深与水流急缓产生变化，以接近天然河道的“深潭”、“浅潭”结构，还可为不同动物提供良好的生存环境。

此外，通过修复生物栖息地、改变湿地植物配置、实施防汛墙的近自然改造也可达到景观显水的效果。可以在河道中打造深水区、浅水区、卢苇床、湿地等多种类型的栖息地，以增加水生生物多样性。

4 结论与讨论

在北沙河与北涧河等此类北方季节性河流生态治理中，解决干涸河道的复流问题、河道渗漏问题、干涸河道的水环境问题至关重要。本文梳理总结目前北方季节性河道治理和改造的现状与问题，提出通过“补水、净水、保水、显水”四大环节来解决此类河道治理面临的一系列典型问题，从补水水源、河道工程、湿地工程和生物措施四个方面进行河道生态治理，采取适合的生态治理模式的理念，为今后的此类治理工程提出借鉴依据。此外，纵观目前现存的各类河道治理相关研究，还存在以下问题，建议今后逐步完善。

（1）缺少河道方案设计的完整规划和体系

目前针对各地不同的河道修复活动，根据项目本身提出建设内容的模式比较常见，这种模式由于缺乏完整的规划体系，容易出现投用后使用效果差的问题，如存在遇洪水有河道构筑物以及栈道被被淹没后无法使用的风险。根据近年北沙河、北涧河汛期行洪情况来看，堤内表流湿地及景观工程存在被洪水冲毁、蓄积淤泥等风险，可能会产生较多的重建、清淤等维护费用。因此，规划设计前应进行充分调研，分析各个河道及其各季节水位差异，对项目实际运用的构筑物的结构与安全性提出相应的要求。

（2）缺少对前期调查内容及河道生态修复的评价

通过前期调研，不仅是为了获得项目基本数据，更是对现存问题进行分类归纳，整理影响后续规划设计的部分，针对问题有逻辑地提出方案，而不是罗列常见河道修复工程中经常采取的措施。为了有效提高今后河道修复工程的效率及合理性，应归纳总结出核心问题，提出常见的应对方式，提炼出适用于各种河道营造设计的样本模型。

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Discussion on the Technical Scheme for River Restoration and Comprehensive Regulation

SU Zeying

 （1.中交第二公路勘察设计研究院院有限公司 , 武汉  邮编 430100,国别；中国2.CCCC SECOND HIGHWAY CONSULTANTS CO.,LTD.,Wuhan 430100,China）

Abstract：Rivers are an important component of regional ecosystems, carrying important functions such as maintaining residents' livelihoods and biodiversity. At present, there is no in-depth analysis of the ecological characteristics of some river training projects, and the design focuses on landscape effects while neglecting early research planning and later management, resulting in various problems still emerging after river training. This study is based on the example of river training in  Beisha River and Beijian River in Xinghualing District, Taiyuan City, and combines the seasonal characteristics of the river with the differences in its upstream, middle, and downstream sections to demonstrate in detail the implementation methods of river training strategies.

Key words：River channels; Ecological restoration; Wetlands; Hydrological regulation

苏泽莹（1996.2—），女，初级设计师，汉族，硕士学位，中交和美环境生态建设有限公司，策划规划所；

专业方向：环保生态

电话：15071247600，E-mail：505113097@qq.com

邮寄地址：湖北省武汉市蔡甸区沌口经济技术开发区立业路18号中交第二公路勘察设计研究院有限公司