通惠河(通州段)河道生態治理探析

凌玉梅 黎國文

(北京市北運河管理處,北京 101100)

通惠河位于北京市城區東部,西起東便門,流經朝陽區,于永通橋(俗稱八里橋)入城市副中心,向東至北關閘上,與溫榆河、小中河、運潮減河、北運河形成“五河交匯”,是北京市的主要排水河道,擔負著城區及東部地區的排洪排澇、排污任務[1]。

通惠河屬北運河水系,河道全長20.1km,流域總面積264km2,其中通州段河道長4.3km,流域面積3.46km2,起點為永通橋,終點為向東入北運河河口,河段內有7座橋,分別為新八里橋(永通橋)、舊八里橋、京承鐵路橋、篩子莊橋、通惠橋、北關大道跨通惠河橋、通濟橋(臥虎橋)。全部位于城市副中心155km2范圍內。

1 通惠河(通州段)河道治理歷史

新中國成立后,水行政主管部門對通惠河(通州段)進行過多次治理,包括清淤疏浚及結合河道現狀進行功能強化與提升方面進行的工程措施治理。1949年后,針對河道泄洪排水不暢狀況,通過多次疏浚及整治——疏浚清淤、加擴河床、打通卡口、增大排水泄洪能力等,提高了河流整體排洪排澇能力[2]。1997—1998年,重點疏挖治理了通惠河通州段,共開挖土方36萬m3,回填土方20萬m3,河道清淤5萬m3,該次治理全段采用硬質護砌,基本解決了流域的防洪排水問題,為抵御歷次洪水發揮了重要作用;從2012年5月開始,實施通惠河水環境綜合整治一期工程,即通州段部分的通惠橋至臥虎橋段共1.2km的整治工程。整治后,河道防洪標準達到50年一遇。

2 河道現狀亟須修復與治理的問題

通惠河(通州段)自新中國成立以來歷經了多次疏浚、截污、護砌、環境整治,承擔著排洪、排澇、排污任務,成為北京城市副中心的城市內河,在多年的控制運用中,因歷史條件的局限性和現階段新的功能定位的需要,現狀河段在排水、水資源生態利用、周邊環境協調性、水韻文化傳承與發揚等諸多方面存在著不同程度的問題,結合新的北京城市副中心規劃要求,亟須工程與非工程措施相結合的符合現代發展趨勢標準要求的生態化治理與修復。

a.20世紀90年代的河床、岸、坡的硬化護砌阻隔了河水下滲,破壞了水的自然循環;而通州段處于通惠河的下段,上段調控調度的水量下泄后又受入北運河河口處北關攔河閘的調度制約,因此河道水體流動性較差,淤積較嚴重。

b.河床、岸、坡的硬化護砌阻礙了地下水補給,破壞了河流自然環境,水體不能稀釋凈化,淤泥中的營養物質釋放到水中,使水體污染;河道和河岸、堤、坡硬質護砌減弱了水體與濱河區域陸地之間的空氣環流,加劇了“城市熱島效應”。

c.通惠河濱河路距常水位18.9m高差近5m,沿河景觀綠化單一,景觀效果差,現狀河道整體環境存在弱生態、親水性差、功能單一的問題,與規劃中的北京城市副中心的標準要求不適應。

3 治理措施

3.1 通惠河(通州段)全河段疏浚清淤

3.1.1 河道淤積致典型暴雨泄洪不暢

根據《北京市防洪排澇規劃》,通惠河功能定位為城市排洪排澇河道,主要承接本流域內澇水,本段河道排澇標準為50年一遇防洪標準,通惠河通州段河道接北運河入河口,其防洪標準應滿足北運河入河口100年一遇洪水不漫溢的要求,堤防頂高程不低于北運河入河口100年一遇洪水位[3]。通惠河通州段(除一期整治1.2km通惠橋至臥虎橋段)現狀防洪標準為20年一遇洪水設計,50年一遇洪水校核。而下游北運河防洪標準為50年一遇洪水設計,100年一遇洪水校核。通惠河現狀功能狀態已遠遠不能滿足實際運用需要。

20世紀90年代期間該段河段的疏浚治理采用河道連鎖板護砌2.8萬m2,河坡六角磚護砌4.2萬m2,直墻混凝土澆筑1.8萬m3。這些硬質護砌成為河水下滲的完全阻隔層,并且河槽與原有的自然河岸應有的橫向水文聯系被破壞,河流的水文特征和流量也改變了[3],垂直又高深的河槽使水體的徑流量、流速和泥沙量都顯著增加,雨洪裹挾著泥沙流向下游,有關部門曾于2011年、2017年、2019年幾次對河道不同位置進行了釬探,河道兩側護坡坡腳處大部分淤積0.25～0.45m,河道中心地帶高程低而淤泥較厚,普遍淤積0.6～1.2m,最大厚度超過2m。

對“2012·7·21”和“2016·7·20”兩次暴雨洪水下泄過程的對比暴露出來淤積河泥嚴重影響了河道排洪排澇能力。通惠河(通州段)洪峰流量成果見表1。

表1 通惠河八里橋—北運河入河口段(通州段)洪峰流量成果

“2012·7·21”大雨,北運河流域平均降雨量179.1mm,北關攔河閘最高水位20.48m,已接近10年一遇洪水位20.50m,閘門工況為全部提出水面泄洪,通惠河最大流量516m3/s;而4年后在“2016·7·20”暴雨河道泄洪過程中卻突出顯現了河道淤積致泄洪不暢的問題。這次暴雨北運河流域平均降雨量254.3mm,通惠河(通州段)入北運河河口處攔河閘上游最高水21.18m,已超過20年一遇設計洪水位21.00m,閘門工況也同樣提出水面泄洪。通州段20年一遇設計排洪泄流量為611m3/s,而實際最大下泄流量只有507m3/s,該河段左岸中上游京承鐵路橋下面堤路積水點因河面壅水導致道路積水不能順利排入河中,緊急調度應急搶險隊伍用水泵抽取道路積水排入河道,從而避免了因道路交通阻塞和路面積水過深而導致的危險情況。

3.1.2 河道未來規劃匯水流量

2016年水利部審查通過的《北京市防洪排澇規劃》中,根據河道現狀及規劃雨水管網匯水范圍、2020年規劃下墊面以及雨水管道排水標準提高至3～5年一遇等因素,采用多點入流匯流法,以及基于SWMM軟件建立的降雨產匯流模型等方法,對通惠河河道的規劃流量進行復核分析,復核后,通惠河干流各斷面20年一遇流量增加18%～32%,50年一遇流量增加10%～24%,100年一遇流量增加3%～19%[3]。

3.1.3 河道疏浚治理措施

上述河道運行和調度情況及規劃流量增加數據都充分表明河道淤積使雨洪下泄流速減緩、流量減小、河道水位升高,一定程度上增加了區域排洪壓力。

因此對河道進行疏浚、擴挖、清淤并按照設計標準填筑堤防等工程措施已經成為此河段治理首先面臨的問題,而且在河道常年調度控制運用的過程中,應將此項工作常態化開展,要定期巡查、觀測、匯總、分析,及時實施,通過疏挖整治及兩岸堤防填筑,盡可能拓寬行洪斷面,進一步增加過流能力,從而提高河道行洪排水能力,以確保河道排洪排澇的安全。

3.1.4 部分河段整塑恢復自然形態

對于篩子莊橋上下游河道以及臥虎橋部分河段因原來局限于占地問題導致狹窄而陡直的過流斷面位置,利用兩岸規劃防護綠帶拓寬河道上口寬度,盡可能地將河道由原“裁彎取直”變為彎曲流態,以騰出更多的空間容納水體,避免淤積形成;同時將河道設計與規劃綠帶融為一體,對河岸形態進行自然整塑,使河道與河岸空間相互協調。

3.2 大力推進并加強實施“海綿城市建設”技術

3.2.1 規劃實施河段流域性“海綿城市”系統建設

通惠河(通州段)是通州新城內河,生態修復與治理應首先建設城市海綿網絡系統,并使之與社會化生態基礎設施系統緊密結合。在通州城小流域的層面把河道和沿河流域范圍內環境設施聯系起來,從周邊住宅社區、單位等社會小單元的雨水花園、街心小花園到道路綠化帶和水系景觀再到城市大公園和林帶,全面建設生態基礎設施系統,形成“海綿城市”生態網絡并統一調控管理。由此促進河道周邊城市區域的雨水利用和生態環境改善。

3.2.2 拆除硬質護砌,建設生態河道、岸、坡

河岸與河床的硬質護砌阻礙且大大減少了地下水的補給,硬化襯砌的駁岸阻隔了河道與河畔植被的水和氣的相互循環,使岸上的植物和大多數的水生動物失去了生存空間,自然環境遭到了破壞。同時淤積的河泥吸附了大量污水中的物質,當泄洪量大時河中淤泥擾動泛起而污染物質被釋放到水里,使水體渾濁并惡化造成污染。

在濱河區域因水陸下墊面不同,對太陽輻射的吸收和反射程度不同,開敞河面的水體能夠吸收和存儲大量的太陽輻射能,而熱容量遠遠比濱河區域陸地大,升降溫度很慢,由此水體與兩岸陸地之間會形成空氣環流,而混凝土硬質護砌切斷了河堤、岸、坡的土體與其上部空間的水氣交換和循環,一定程度上減弱了空氣環流[4],從而加劇了區域內的“城市熱島效應”。

根據通惠河(通州段)的河道、岸坡、巡河堤路及濱河空間的實際,削減上述不利因素的治理措施首先是拆除河道、河坡、駁岸的硬質護砌,使河水能夠自由侵蝕和滲漏,在一定程度上恢復河水的自凈能力,在堤防、河岸和河坡的護砌工程中采用泥土、卵石、塊石或石材等天然材料,以便于臨河地帶水生植物生長,恢復其應有的自然生態環境。另外還可以采用近年來日本研制的一種可生長水草和其他植物的新型環?；炷?以恢復自然生態和保護環境[5]。通過岸坡生態改造、濱水景觀提升等措施,營造水綠共融的親水空間,為河道兩岸城市建設創造良好的水生態環境。

3.2.3 運用“海綿城市”技術生態治河,減少“城市熱島效應”

通惠河(通州段)河水源于雨水和上游來水,如果河水因上段水資源不足而不能充分稀釋,或人為亂扔垃圾等原因而使水質標準不達標滲入地下污染地下水,就得不償失了。通惠河(通州段)沿河北岸京承鐵路橋下游因有八里橋大型農產品批發市場,橋下水面經常有大量垃圾堆積,水環境差,嚴重影響兩岸居民生活環境。沿岸居民是通惠河(通州段)的水環境主要惠及對象和主力維護者,但由于現狀生態環境的制約和發展的相對滯后而加劇了河岸生態破壞,而且受上游來水影響通惠河水質總體呈總氮、總磷較高的狀況。因此為進一步提高河道水質標準,增強河流親水性,就應把“海綿城市建設”的理念融匯落實到“生態治河”的工程實踐中,借鑒國內外先進經驗推進“海綿城市建設”,盡快恢復河流生態,使河道服務社會?！昂＞d城市建設”是國際國內都大力提倡的一種預防城市內澇、緩解水資源短缺、加強雨洪管理的城市建設新模式,推進海綿城市建設早已成為我國城鎮化建設的重點[6]。

針對通惠河(通州段)現狀實際情況以及河道生態治理建設的需要,可在河段上游新、舊八里橋(永通橋)兩岸開闊灘地和篩子莊橋下游自然彎道處以及坡腳低洼處建設人工濕地,種植一些如鳳眼蓮和空心蓮子草、風車草、燈芯草、水燭等吸收氮磷較強的水生植物;也可以在河底自然土質較好的河段灘地處建設天然濕地,種植蘆葦、菖蒲和睡蓮、苦草、軟水草、鳶尾等吸收水中營養物較強且自然繁衍能力較快的水生植物以達到凈化水質的目的。同時大力挖掘區域土地資源潛力,在岸上、堤外原建筑房屋騰退后有可利用空地的條件下,還可以建設濱河公園和小型人工濕地[7],加強水體與兩岸陸地之間的空氣環流,加速水氣交換和循環,一定程度上減輕“城市熱島效應”,改善濱河兩岸區域居民社區和商業辦公聚集區的環境,正可謂一舉多得。

3.3 融匯歷史、生態、人文,打造綠色生態水環境景觀河段

3.3.1 通惠河(通州段)水環境規劃

根據《通州區綠地系統規劃》,未來通州新城行政轄區綠地布局結構為“一城四區、二河多廊、五片四鎮”。其中通惠河(通州段)位于多廊規劃范圍內,沿通惠河建立通州區綠色生態廊道[8]。

3.3.2 通惠河(通州段)水環境現狀

通惠河(通州段)兩岸住宅密集,分布著近20個住宅小區和多家商業店鋪,且毗鄰通州萬達廣場和國泰百貨大型商業場所,人口相對較為集中,且河岸附近的居民有對良好環境的渴望,但由于基礎建設的缺失,使得每天與他們朝夕相處的通惠河現狀堪憂,水體和水環境不能成為人們休閑納涼、親水宜人的樂游之地。如果生態治理和綠色生態廊道建設能夠早日實施,河流附近的棚戶區改造在政府政策支持下加快進度,必將大大提升河流周邊環境,為居民提供一個高大上的親水休閑娛樂場所,增加沿河居民的生活幸福指數。

3.3.3 通惠河(通州段)水環境生態治理措施

通惠河(通州段)處在運河核心區,地理位置優越而關鍵,其4.3km河道在未來北京城市副中心建設中將會成為通州新城的城市內河河道,河道的功能定位在滿足區域防洪排水的要求前提下,兼具休閑、景觀、生態及文化教育等功能[9]。因此河道景觀的設計,應從利于人們親近自然、親近水流的思路出發,把河岸堤路、構筑物、濕地小花園、綠化帶、親水空間等有機結合,最大限度實現河岸自然化形態;將千年古河的漕運文化、水利文化、歷史文化古韻融入其中,并充分考慮河流與通州新城相融相益、相輔相成、相得益彰,統籌實施水環境、水資源、水生態治理,充分發揮“水生態效益”和“水環境效益”,切實做到生態打底、文化筑基、產業興城,使河道融入并服務于城市,成為新城核心區的亮麗景觀河。

4 結 語

近年來國際國內對于受損傷河流生態系統的修復研究日益廣泛且成果顯著。本文結合該研究領域的理論觀點并從實際出發,基于通惠河(通州段)河道嚴重淤積、水體污染、水環境生態的現狀成因分析和對其控制運用產生的不利影響,探討了在現階段河道新的功能定位條件下進行生態修復與治理的設計思路與技術實施措施,以期能夠在通惠河(通州段)河道整治工程中提供參考,并希望引起社會各方對河道生態修復與治理的關注,建設可持續發展的生態水環境,讓綠水青山成為金山銀山。