【摘 要】河道的生态化治理是一个可持续发展的系统工程，如何选择合理的设计方案，对工程的安全、投资、管理、效益关系重大，因此，本文就此问题做了进一步的探讨。
【关键词】河道；生态；治理；设计
广义的河道生态治理设计与狭义的生态治理设计有着含义上的不同，广义的河道生态治理涵盖着对河流全流域进行工程措施、生物措施、生态措施合理的、全方位的规划、设计和实施，对局域生态环境起着重要的影响。而狭义的河道生态治理只是对应某一城市段河流，或者某一特定河段进行的。不具备生态效应，透彻的说，是治标不治本的工程。因为工程措施的合理性，是决定生物多样性的主要因素。
河道的生态治理效果应该达到：“在控制洪水风险的基础上突出生态建设，兼顾经济效益，因地制宜、统一规划、分区实施。使工程逐步达到防洪安全、岸线清晰、管理有序、水清、草绿、林茂的绿色生态通道”。[1]生态治理是一个系统工程，每一个设计元素都应该为生态恢复创造条件，从而形成生态化河道，即通过人工物化，使治理后的河道能够贴近自然原生态，体现人与自然和谐相处，才能逐步形成草木丰茂、生物多样、河岸固定、两岸安宁、自然野趣、水质改善、物种种群相互依存，并使河流达到自我净化、自我修复的河道工程。因此，设计者的设计理念应该多利用自然的抗干扰、自我修复的能力来处理人与自然的关系，而不是利用混凝土来隔断人与自然的联系，这是生态设计与传统设计理念的根本区别。
1. 河道平面设计
（1）笔者曾经对自然河段、城市河段的治理进行过大量的实地调查发现，城市段的治理一般都从景观入手，领导者的政绩出发，加之城市用地相对紧缺，治理后的滨河地块价值增长速度较快等因素的影响，致使侵占城市段河道行为日甚，为了解决行洪的需要，保证过水断面的尺寸，只好为河道束腰，这样，造成护岸工程的大量增加，建设费用逐渐加大，特别应该指出的是；加深后的河段，人为的改变了河床比降，虽然在设计过程中满足了设计流量的通过，事实上是一种自欺欺人的做法，自然法则是不以人的意志为转移的，在治理段上下游的河道比降无变化的情况下，挖深段的河床会迅速淤积，淤积后的河道断面不能满足行洪的需要，极容易造成人为的次生灾害的发生。
（2）在乡村的自然河段同样存在着诸多弊端。渠道式的河道形状是人们头脑中的固定模式。河道的裁弯取直，混凝土堤防、干砌石、浆砌石护面的堤防的应用，隔绝了堤外的湿地，使河道生态功能逐步减退，大量生物种群灭绝，本来就脆弱的生态环境进一步恶化。堤防的设计因为缺乏统一的规划标准和施工质量的低劣，还有人为的占滩造林、乱采乱挖、两岸争地、争滩修建丁坝，又使河道的不安全因素进一步扩大。
（3）自然蜿蜒的河道和近河湿地为各种生物提供了适宜的生存环境，是生命多样性的景观基础，生态治理的目的，一是改善人类的生活条件，改善生活环境，为其它生物的生命繁衍增加湿地、河湾、浅滩、深潭、沙洲等半自然化的人工形态，既增添了自然美感，又可利用河流形态的多样性来改善生活环境的多样性，从而改善生物环境的多样性。自然曲折的河岸设计从功能上提高了水中的含氧量和增加曝气量，使河流降解污染物的空间相应延长。
（4）从工程角度分析，自然曲折天然河道布局能够起到延长洪峰的行进速度，削减洪水能量的作用，所以，也减小了洪水对河岸的冲刷，对岸线的稳定、险工险段起到保护作用，合理的退耕还河、退林还河使河道回归自然，顺应河势，因河制宜，在工程经济方面也是非常合理的。
2. 河道断面的确定
河道断面的选择除了要考虑河道的主导功能，土地利用情况之外，还应综合河岸的景观，体现亲水性，尽量为水陆生态系统的连续性创造条件。[2] 笔者对以往的河道断面设计方案进行了比较。
2.1 矩形断面：以防洪、保护村屯、耕地为主要功能的农村河道和平原河网区的河道，应以险工险段为治理的主要对象，在设计洪水水面线以下，采用格宾石笼进行防护，这种逐层缩进的石笼结构（堤岸低于1.5m时可以不缩进），具有稳定性好，施工速度快、抗冲刷能力强、投资省的特点。但这样会导致水生态系统与陆地生态系统隔离，两栖动物无法跃上河岸，生物群落的繁殖受到人为的阻隔。
2.2 梯形断面的河道在断面形式上解决了水陆生态系统的连续性问题，但是亲水性较差，陡坡断面对于生物的生长仍有一定的阻碍，而且不利于景观的布置，而缓坡断面又受到建设用地的限制。复式断面在正常水位以下部分可以采用矩形或者梯形断面，在正常水位以上部分可以设置缓坡或者二级护岸，在枯水期流量小的时候，水流归主河道，洪水期流量大，允许洪水漫滩，所以复式断面既解决了正常水位时亲水性的要求，又满足了汛期泄洪的要求，为滨水区的景观设计提供了空间，而且由于降低了河岸护岸高度，结构抗力减小，护岸结构不需要采用浆砌块石、混凝土等刚性结构，设计水面线以上部位可以采取雷诺垫、格宾石笼一些低强度的柔性护岸形式，上部覆盖种植土，植以草皮或灌木进行绿化防护，景观效果也很明显。人类活动较少的区域，在满足河道功能的前提下，应减少人工治理的痕迹，尽量保持天然河道面貌，使原有的生态系统不被破坏。所以在河道断面的选择上，应尽可能保持天然河道断面，在保持天然河道断面有困难时，，按复式断面、梯形断面、矩形断面的顺序进行选择。然而在河道治理的过程中，也应该避免断面的单一化。不同的过水断面能使水流速度产生变化，增加曝气作用，从而加大水体中的含氧量。多样化的河道断面有利于产生多样化的生态景观，进而形成多样化的生物群落。
3. 河道护岸的结构形式
3.1 植物护岸。在建设生态河道的设计过程中，对于河岸比较固定、且土壤结构紧密的地段，尽量采取植物护岸，比如采用大叶速生槐等，植物根系对保持滨岸区域土壤岸滩的稳定性具有重要作用。根系对土壤所施加的压力引起附近土粒分离，并使土壤单体挤压在一起，形成团聚体；根际周围水分被植物吸收时，土壤水分的减少有利于土壤颗粒聚集形成水稳性团聚体；植物根系的分泌物对土壤的胶结作用，将根系附近的小团聚体粘聚形成大团聚体； 根系残体及其他生命活动的各种产物能增加土壤有机质含量，有机质含量的增加能凝聚、胶结更多水稳性的团聚体。在土壤较板结的重粘土、重壤土等重质土壤的岸滩，根系对土壤水文效应的改善是固岸作用的重点。植物根系对岸滩水文的影响包括根系对土壤渗透性和土壤含水量的影响。根系的存在能增加土壤的渗透性和调节土壤含水量，减小土壤中正孔隙水压，提高土壤基质吸力（负孔隙水压），从而提高土体的抗剪强度[3]。
【关键词】河道；生态；治理；设计
广义的河道生态治理设计与狭义的生态治理设计有着含义上的不同，广义的河道生态治理涵盖着对河流全流域进行工程措施、生物措施、生态措施合理的、全方位的规划、设计和实施，对局域生态环境起着重要的影响。而狭义的河道生态治理只是对应某一城市段河流，或者某一特定河段进行的。不具备生态效应，透彻的说，是治标不治本的工程。因为工程措施的合理性，是决定生物多样性的主要因素。
河道的生态治理效果应该达到：“在控制洪水风险的基础上突出生态建设，兼顾经济效益，因地制宜、统一规划、分区实施。使工程逐步达到防洪安全、岸线清晰、管理有序、水清、草绿、林茂的绿色生态通道”。[1]生态治理是一个系统工程，每一个设计元素都应该为生态恢复创造条件，从而形成生态化河道，即通过人工物化，使治理后的河道能够贴近自然原生态，体现人与自然和谐相处，才能逐步形成草木丰茂、生物多样、河岸固定、两岸安宁、自然野趣、水质改善、物种种群相互依存，并使河流达到自我净化、自我修复的河道工程。因此，设计者的设计理念应该多利用自然的抗干扰、自我修复的能力来处理人与自然的关系，而不是利用混凝土来隔断人与自然的联系，这是生态设计与传统设计理念的根本区别。
1. 河道平面设计
（1）笔者曾经对自然河段、城市河段的治理进行过大量的实地调查发现，城市段的治理一般都从景观入手，领导者的政绩出发，加之城市用地相对紧缺，治理后的滨河地块价值增长速度较快等因素的影响，致使侵占城市段河道行为日甚，为了解决行洪的需要，保证过水断面的尺寸，只好为河道束腰，这样，造成护岸工程的大量增加，建设费用逐渐加大，特别应该指出的是；加深后的河段，人为的改变了河床比降，虽然在设计过程中满足了设计流量的通过，事实上是一种自欺欺人的做法，自然法则是不以人的意志为转移的，在治理段上下游的河道比降无变化的情况下，挖深段的河床会迅速淤积，淤积后的河道断面不能满足行洪的需要，极容易造成人为的次生灾害的发生。
（2）在乡村的自然河段同样存在着诸多弊端。渠道式的河道形状是人们头脑中的固定模式。河道的裁弯取直，混凝土堤防、干砌石、浆砌石护面的堤防的应用，隔绝了堤外的湿地，使河道生态功能逐步减退，大量生物种群灭绝，本来就脆弱的生态环境进一步恶化。堤防的设计因为缺乏统一的规划标准和施工质量的低劣，还有人为的占滩造林、乱采乱挖、两岸争地、争滩修建丁坝，又使河道的不安全因素进一步扩大。
（3）自然蜿蜒的河道和近河湿地为各种生物提供了适宜的生存环境，是生命多样性的景观基础，生态治理的目的，一是改善人类的生活条件，改善生活环境，为其它生物的生命繁衍增加湿地、河湾、浅滩、深潭、沙洲等半自然化的人工形态，既增添了自然美感，又可利用河流形态的多样性来改善生活环境的多样性，从而改善生物环境的多样性。自然曲折的河岸设计从功能上提高了水中的含氧量和增加曝气量，使河流降解污染物的空间相应延长。
（4）从工程角度分析，自然曲折天然河道布局能够起到延长洪峰的行进速度，削减洪水能量的作用，所以，也减小了洪水对河岸的冲刷，对岸线的稳定、险工险段起到保护作用，合理的退耕还河、退林还河使河道回归自然，顺应河势，因河制宜，在工程经济方面也是非常合理的。
2. 河道断面的确定
河道断面的选择除了要考虑河道的主导功能，土地利用情况之外，还应综合河岸的景观，体现亲水性，尽量为水陆生态系统的连续性创造条件。[2] 笔者对以往的河道断面设计方案进行了比较。
2.1 矩形断面：以防洪、保护村屯、耕地为主要功能的农村河道和平原河网区的河道，应以险工险段为治理的主要对象，在设计洪水水面线以下，采用格宾石笼进行防护，这种逐层缩进的石笼结构（堤岸低于1.5m时可以不缩进），具有稳定性好，施工速度快、抗冲刷能力强、投资省的特点。但这样会导致水生态系统与陆地生态系统隔离，两栖动物无法跃上河岸，生物群落的繁殖受到人为的阻隔。
2.2 梯形断面的河道在断面形式上解决了水陆生态系统的连续性问题，但是亲水性较差，陡坡断面对于生物的生长仍有一定的阻碍，而且不利于景观的布置，而缓坡断面又受到建设用地的限制。复式断面在正常水位以下部分可以采用矩形或者梯形断面，在正常水位以上部分可以设置缓坡或者二级护岸，在枯水期流量小的时候，水流归主河道，洪水期流量大，允许洪水漫滩，所以复式断面既解决了正常水位时亲水性的要求，又满足了汛期泄洪的要求，为滨水区的景观设计提供了空间，而且由于降低了河岸护岸高度，结构抗力减小，护岸结构不需要采用浆砌块石、混凝土等刚性结构，设计水面线以上部位可以采取雷诺垫、格宾石笼一些低强度的柔性护岸形式，上部覆盖种植土，植以草皮或灌木进行绿化防护，景观效果也很明显。人类活动较少的区域，在满足河道功能的前提下，应减少人工治理的痕迹，尽量保持天然河道面貌，使原有的生态系统不被破坏。所以在河道断面的选择上，应尽可能保持天然河道断面，在保持天然河道断面有困难时，，按复式断面、梯形断面、矩形断面的顺序进行选择。然而在河道治理的过程中，也应该避免断面的单一化。不同的过水断面能使水流速度产生变化，增加曝气作用，从而加大水体中的含氧量。多样化的河道断面有利于产生多样化的生态景观，进而形成多样化的生物群落。
3. 河道护岸的结构形式
3.1 植物护岸。在建设生态河道的设计过程中，对于河岸比较固定、且土壤结构紧密的地段，尽量采取植物护岸，比如采用大叶速生槐等，植物根系对保持滨岸区域土壤岸滩的稳定性具有重要作用。根系对土壤所施加的压力引起附近土粒分离，并使土壤单体挤压在一起，形成团聚体；根际周围水分被植物吸收时，土壤水分的减少有利于土壤颗粒聚集形成水稳性团聚体；植物根系的分泌物对土壤的胶结作用，将根系附近的小团聚体粘聚形成大团聚体； 根系残体及其他生命活动的各种产物能增加土壤有机质含量，有机质含量的增加能凝聚、胶结更多水稳性的团聚体。在土壤较板结的重粘土、重壤土等重质土壤的岸滩，根系对土壤水文效应的改善是固岸作用的重点。植物根系对岸滩水文的影响包括根系对土壤渗透性和土壤含水量的影响。根系的存在能增加土壤的渗透性和调节土壤含水量，减小土壤中正孔隙水压，提高土壤基质吸力（负孔隙水压），从而提高土体的抗剪强度[3]。