通惠河(通州段)河道生态治理探析

凌玉梅 黎国文

(北京市北运河管理处,北京 101100)

通惠河位于北京市城区东部,西起东便门,流经朝阳区,于永通桥(俗称八里桥)入城市副中心,向东至北关闸上,与温榆河、小中河、运潮减河、北运河形成“五河交汇”,是北京市的主要排水河道,担负着城区及东部地区的排洪排涝、排污任务[1]。

通惠河属北运河水系,河道全长20.1km,流域总面积264km2,其中通州段河道长4.3km,流域面积3.46km2,起点为永通桥,终点为向东入北运河河口,河段内有7座桥,分别为新八里桥(永通桥)、旧八里桥、京承铁路桥、筛子庄桥、通惠桥、北关大道跨通惠河桥、通济桥(卧虎桥)。全部位于城市副中心155km2范围内。

1 通惠河(通州段)河道治理历史

新中国成立后,水行政主管部门对通惠河(通州段)进行过多次治理,包括清淤疏浚及结合河道现状进行功能强化与提升方面进行的工程措施治理。1949年后,针对河道泄洪排水不畅状况,通过多次疏浚及整治——疏浚清淤、加扩河床、打通卡口、增大排水泄洪能力等,提高了河流整体排洪排涝能力[2]。1997—1998年,重点疏挖治理了通惠河通州段,共开挖土方36万m3,回填土方20万m3,河道清淤5万m3,该次治理全段采用硬质护砌,基本解决了流域的防洪排水问题,为抵御历次洪水发挥了重要作用;从2012年5月开始,实施通惠河水环境综合整治一期工程,即通州段部分的通惠桥至卧虎桥段共1.2km的整治工程。整治后,河道防洪标准达到50年一遇。

2 河道现状亟须修复与治理的问题

通惠河(通州段)自新中国成立以来历经了多次疏浚、截污、护砌、环境整治,承担着排洪、排涝、排污任务,成为北京城市副中心的城市内河,在多年的控制运用中,因历史条件的局限性和现阶段新的功能定位的需要,现状河段在排水、水资源生态利用、周边环境协调性、水韵文化传承与发扬等诸多方面存在着不同程度的问题,结合新的北京城市副中心规划要求,亟须工程与非工程措施相结合的符合现代发展趋势标准要求的生态化治理与修复。

a.20世纪90年代的河床、岸、坡的硬化护砌阻隔了河水下渗,破坏了水的自然循环;而通州段处于通惠河的下段,上段调控调度的水量下泄后又受入北运河河口处北关拦河闸的调度制约,因此河道水体流动性较差,淤积较严重。

b.河床、岸、坡的硬化护砌阻碍了地下水补给,破坏了河流自然环境,水体不能稀释净化,淤泥中的营养物质释放到水中,使水体污染;河道和河岸、堤、坡硬质护砌减弱了水体与滨河区域陆地之间的空气环流,加剧了“城市热岛效应”。

c.通惠河滨河路距常水位18.9m高差近5m,沿河景观绿化单一,景观效果差,现状河道整体环境存在弱生态、亲水性差、功能单一的问题,与规划中的北京城市副中心的标准要求不适应。

3 治理措施

3.1 通惠河(通州段)全河段疏浚清淤

3.1.1 河道淤积致典型暴雨泄洪不畅

根据《北京市防洪排涝规划》,通惠河功能定位为城市排洪排涝河道,主要承接本流域内涝水,本段河道排涝标准为50年一遇防洪标准,通惠河通州段河道接北运河入河口,其防洪标准应满足北运河入河口100年一遇洪水不漫溢的要求,堤防顶高程不低于北运河入河口100年一遇洪水位[3]。通惠河通州段(除一期整治1.2km通惠桥至卧虎桥段)现状防洪标准为20年一遇洪水设计,50年一遇洪水校核。而下游北运河防洪标准为50年一遇洪水设计,100年一遇洪水校核。通惠河现状功能状态已远远不能满足实际运用需要。

20世纪90年代期间该段河段的疏浚治理采用河道连锁板护砌2.8万m2,河坡六角砖护砌4.2万m2,直墙混凝土浇筑1.8万m3。这些硬质护砌成为河水下渗的完全阻隔层,并且河槽与原有的自然河岸应有的横向水文联系被破坏,河流的水文特征和流量也改变了[3],垂直又高深的河槽使水体的径流量、流速和泥沙量都显著增加,雨洪裹挟着泥沙流向下游,有关部门曾于2011年、2017年、2019年几次对河道不同位置进行了钎探,河道两侧护坡坡脚处大部分淤积0.25～0.45m,河道中心地带高程低而淤泥较厚,普遍淤积0.6～1.2m,最大厚度超过2m。

对“2012·7·21”和“2016·7·20”两次暴雨洪水下泄过程的对比暴露出来淤积河泥严重影响了河道排洪排涝能力。通惠河(通州段)洪峰流量成果见表1。

表1 通惠河八里桥—北运河入河口段(通州段)洪峰流量成果

“2012·7·21”大雨,北运河流域平均降雨量179.1mm,北关拦河闸最高水位20.48m,已接近10年一遇洪水位20.50m,闸门工况为全部提出水面泄洪,通惠河最大流量516m3/s;而4年后在“2016·7·20”暴雨河道泄洪过程中却突出显现了河道淤积致泄洪不畅的问题。这次暴雨北运河流域平均降雨量254.3mm,通惠河(通州段)入北运河河口处拦河闸上游最高水21.18m,已超过20年一遇设计洪水位21.00m,闸门工况也同样提出水面泄洪。通州段20年一遇设计排洪泄流量为611m3/s,而实际最大下泄流量只有507m3/s,该河段左岸中上游京承铁路桥下面堤路积水点因河面壅水导致道路积水不能顺利排入河中,紧急调度应急抢险队伍用水泵抽取道路积水排入河道,从而避免了因道路交通阻塞和路面积水过深而导致的危险情况。

3.1.2 河道未来规划汇水流量

2016年水利部审查通过的《北京市防洪排涝规划》中,根据河道现状及规划雨水管网汇水范围、2020年规划下垫面以及雨水管道排水标准提高至3～5年一遇等因素,采用多点入流汇流法,以及基于SWMM软件建立的降雨产汇流模型等方法,对通惠河河道的规划流量进行复核分析,复核后,通惠河干流各断面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

上述河道运行和调度情况及规划流量增加数据都充分表明河道淤积使雨洪下泄流速减缓、流量减小、河道水位升高,一定程度上增加了区域排洪压力。

因此对河道进行疏浚、扩挖、清淤并按照设计标准填筑堤防等工程措施已经成为此河段治理首先面临的问题,而且在河道常年调度控制运用的过程中,应将此项工作常态化开展,要定期巡查、观测、汇总、分析,及时实施,通过疏挖整治及两岸堤防填筑,尽可能拓宽行洪断面,进一步增加过流能力,从而提高河道行洪排水能力,以确保河道排洪排涝的安全。

3.1.4 部分河段整塑恢复自然形态

对于筛子庄桥上下游河道以及卧虎桥部分河段因原来局限于占地问题导致狭窄而陡直的过流断面位置,利用两岸规划防护绿带拓宽河道上口宽度,尽可能地将河道由原“裁弯取直”变为弯曲流态,以腾出更多的空间容纳水体,避免淤积形成;同时将河道设计与规划绿带融为一体,对河岸形态进行自然整塑,使河道与河岸空间相互协调。

3.2 大力推进并加强实施“海绵城市建设”技术

3.2.1 规划实施河段流域性“海绵城市”系统建设

通惠河(通州段)是通州新城内河,生态修复与治理应首先建设城市海绵网络系统,并使之与社会化生态基础设施系统紧密结合。在通州城小流域的层面把河道和沿河流域范围内环境设施联系起来,从周边住宅社区、单位等社会小单元的雨水花园、街心小花园到道路绿化带和水系景观再到城市大公园和林带,全面建设生态基础设施系统,形成“海绵城市”生态网络并统一调控管理。由此促进河道周边城市区域的雨水利用和生态环境改善。

3.2.2 拆除硬质护砌,建设生态河道、岸、坡

河岸与河床的硬质护砌阻碍且大大减少了地下水的补给,硬化衬砌的驳岸阻隔了河道与河畔植被的水和气的相互循环,使岸上的植物和大多数的水生动物失去了生存空间,自然环境遭到了破坏。同时淤积的河泥吸附了大量污水中的物质,当泄洪量大时河中淤泥扰动泛起而污染物质被释放到水里,使水体浑浊并恶化造成污染。

在滨河区域因水陆下垫面不同,对太阳辐射的吸收和反射程度不同,开敞河面的水体能够吸收和存储大量的太阳辐射能,而热容量远远比滨河区域陆地大,升降温度很慢,由此水体与两岸陆地之间会形成空气环流,而混凝土硬质护砌切断了河堤、岸、坡的土体与其上部空间的水气交换和循环,一定程度上减弱了空气环流[4],从而加剧了区域内的“城市热岛效应”。

根据通惠河(通州段)的河道、岸坡、巡河堤路及滨河空间的实际,削减上述不利因素的治理措施首先是拆除河道、河坡、驳岸的硬质护砌,使河水能够自由侵蚀和渗漏,在一定程度上恢复河水的自净能力,在堤防、河岸和河坡的护砌工程中采用泥土、卵石、块石或石材等天然材料,以便于临河地带水生植物生长,恢复其应有的自然生态环境。另外还可以采用近年来日本研制的一种可生长水草和其他植物的新型环保混凝土,以恢复自然生态和保护环境[5]。通过岸坡生态改造、滨水景观提升等措施,营造水绿共融的亲水空间,为河道两岸城市建设创造良好的水生态环境。

3.2.3 运用“海绵城市”技术生态治河,减少“城市热岛效应”

通惠河(通州段)河水源于雨水和上游来水,如果河水因上段水资源不足而不能充分稀释,或人为乱扔垃圾等原因而使水质标准不达标渗入地下污染地下水,就得不偿失了。通惠河(通州段)沿河北岸京承铁路桥下游因有八里桥大型农产品批发市场,桥下水面经常有大量垃圾堆积,水环境差,严重影响两岸居民生活环境。沿岸居民是通惠河(通州段)的水环境主要惠及对象和主力维护者,但由于现状生态环境的制约和发展的相对滞后而加剧了河岸生态破坏,而且受上游来水影响通惠河水质总体呈总氮、总磷较高的状况。因此为进一步提高河道水质标准,增强河流亲水性,就应把“海绵城市建设”的理念融汇落实到“生态治河”的工程实践中,借鉴国内外先进经验推进“海绵城市建设”,尽快恢复河流生态,使河道服务社会。“海绵城市建设”是国际国内都大力提倡的一种预防城市内涝、缓解水资源短缺、加强雨洪管理的城市建设新模式,推进海绵城市建设早已成为我国城镇化建设的重点[6]。

针对通惠河(通州段)现状实际情况以及河道生态治理建设的需要,可在河段上游新、旧八里桥(永通桥)两岸开阔滩地和筛子庄桥下游自然弯道处以及坡脚低洼处建设人工湿地,种植一些如凤眼莲和空心莲子草、风车草、灯芯草、水烛等吸收氮磷较强的水生植物;也可以在河底自然土质较好的河段滩地处建设天然湿地,种植芦苇、菖蒲和睡莲、苦草、软水草、鸢尾等吸收水中营养物较强且自然繁衍能力较快的水生植物以达到净化水质的目的。同时大力挖掘区域土地资源潜力,在岸上、堤外原建筑房屋腾退后有可利用空地的条件下,还可以建设滨河公园和小型人工湿地[7],加强水体与两岸陆地之间的空气环流,加速水气交换和循环,一定程度上减轻“城市热岛效应”,改善滨河两岸区域居民社区和商业办公聚集区的环境,正可谓一举多得。

3.3 融汇历史、生态、人文,打造绿色生态水环境景观河段

3.3.1 通惠河(通州段)水环境规划

根据《通州区绿地系统规划》,未来通州新城行政辖区绿地布局结构为“一城四区、二河多廊、五片四镇”。其中通惠河(通州段)位于多廊规划范围内,沿通惠河建立通州区绿色生态廊道[8]。

3.3.2 通惠河(通州段)水环境现状

通惠河(通州段)两岸住宅密集,分布着近20个住宅小区和多家商业店铺,且毗邻通州万达广场和国泰百货大型商业场所,人口相对较为集中,且河岸附近的居民有对良好环境的渴望,但由于基础建设的缺失,使得每天与他们朝夕相处的通惠河现状堪忧,水体和水环境不能成为人们休闲纳凉、亲水宜人的乐游之地。如果生态治理和绿色生态廊道建设能够早日实施,河流附近的棚户区改造在政府政策支持下加快进度,必将大大提升河流周边环境,为居民提供一个高大上的亲水休闲娱乐场所,增加沿河居民的生活幸福指数。

3.3.3 通惠河(通州段)水环境生态治理措施

通惠河(通州段)处在运河核心区,地理位置优越而关键,其4.3km河道在未来北京城市副中心建设中将会成为通州新城的城市内河河道,河道的功能定位在满足区域防洪排水的要求前提下,兼具休闲、景观、生态及文化教育等功能[9]。因此河道景观的设计,应从利于人们亲近自然、亲近水流的思路出发,把河岸堤路、构筑物、湿地小花园、绿化带、亲水空间等有机结合,最大限度实现河岸自然化形态;将千年古河的漕运文化、水利文化、历史文化古韵融入其中,并充分考虑河流与通州新城相融相益、相辅相成、相得益彰,统筹实施水环境、水资源、水生态治理,充分发挥“水生态效益”和“水环境效益”,切实做到生态打底、文化筑基、产业兴城,使河道融入并服务于城市,成为新城核心区的亮丽景观河。

4 结 语

近年来国际国内对于受损伤河流生态系统的修复研究日益广泛且成果显著。本文结合该研究领域的理论观点并从实际出发,基于通惠河(通州段)河道严重淤积、水体污染、水环境生态的现状成因分析和对其控制运用产生的不利影响,探讨了在现阶段河道新的功能定位条件下进行生态修复与治理的设计思路与技术实施措施,以期能够在通惠河(通州段)河道整治工程中提供参考,并希望引起社会各方对河道生态修复与治理的关注,建设可持续发展的生态水环境,让绿水青山成为金山银山。