重庆市万州区密溪沟滨水区域生态工程应用研究

陈雅轩　谭欣　袁犁

摘要 以重庆市万州区密溪沟滨水区生态工程为研究对象，通过对护岸工程的生态化处理以及河床和溢流堰的生态化处理技术的应用，打造生态化的滨水岸线；并通过密溪沟湿地公园的微地形、水生植物、水生动物和微生物等的共同作用，塑造生态化的城市滨水区。该研究在带动密溪沟区域发展的同时也能够对万州区今后滨水区的生态建设提供参考。

关键词 滨水区；规划设计；生态修复

中图分类号 TU984 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2018）17-0191-04

Abstract Taking the ecological engineering of the Mixi Gully waterfront in Wanzhou District of Chongqing as the research object， through the ecological treatment of the revetment project and the application of the ecological treatment technology of the river bed and the overflow weir， the ecological waterfront line is created， and through the micro topography， aquatic plants， aquatic animals and microbes， etc. to build an ecological urban waterfront. The study will help to promote the development of the Mixi Gully and provide a reference for the future ecological construction of the waterfront in Wanzhou.

Key words Waterfront；Planning and design；Ecological restoration

密溪沟位于重庆市万州区江南新区，总用地面积4.71 km2，其中城市建设用地3.97 km2，水域及其他用地面积约0.74 km2。

密溪沟系天然形成的巨大冲沟，具有典型的山地地形特征，属未建成区域，居住人口少，自然资源丰富，生态基底好。

笔者通过对生态护岸、河床及溢流堰的生态化处理技术的应用，打造生态化的滨水岸线，利用湿地公园对山体流入的污水进行水质净化，塑造生态化的城市滨水区，带动密溪沟区域发展。该生态工程研究点包括生态护岸工程、河床及溢流堰工程、水质净化工程。

1 护岸工程生态化处理

1.1 护岸工程概况

河段总体长度为2.2 km，由湿地区（沿河长450 m）、单排木桩区（620 m单侧）双排木桩区（620 m单侧）、三排木桩区（800 m）、小湿地区（330 m）以及10个溢流堰共同组成。

1.2 护岸工程布置

在前期实地考察和规划设计的基础上，根据地质结构和水文数据（10年一遇洪水流量为23.3 m3/s）沿河合理布设三排木桩护岸、双排木桩护岸和单排木桩护岸工程（图1），以实现近自然护岸的稳定性。

1.3 护岸工程的结构组成

传统护岸工程主要考虑到行洪和景观等因素，常采用钢筋、混凝土等刚性结构的护岸型式，工程造价高，且影响河岸带生物栖息地功能的发挥[1]。在河流的生态护岸工程中，主要采取三排木桩+抛石+植物护岸、双排木桩+抛石+植物护岸、单排木桩+抛石+植物护岸3种护岸型式（图2～7）。在材料的选择上，选用木桩、抛石和活柳枝[2]，材料规格如下：木桩1.80 m，胸径0.18～0.22 m，木桩间距0.20～0.30 m，抛石粒径0.35～0.40 m，两木桩间活体柳枝平均枝数为2枝。

2 河床及溢流堰生态化处理

河流在溢流堰结构的设计上充分考虑到水流中的垃圾问题，因此未采用石笼结构，而是采用2种类型的溢流堰（图8～9）。一种是位于河道中间的，间距为0.50 m双排松木桩形式的堰结构（9个），堰体所用木桩长为1.80 m，直径0.20 m，桩头露出河道约0.50 m，且可被常流水淹没。该结构下游采用自然抛石加固。溢流堰的设计结构突出点是在增加河流水流活力的同时也能使河流中的倒木、落叶及河道垃圾快速通过。另外一种是位于河道最下游（滚水坝处），与上述溢流堰的区别在于其所用木桩桩头多露出河道0.50 m，即高出水面1.00 m，滚水坝处溢流堰的设计目的是在洪水期和常水位情况下有效地拦截上游倒木、落叶和各种生活垃圾[3]。

3 密溪沟典型湿地水质净化生态工程

密溪沟心连心湿地公园占地面积6.96万m2，通过湿地公园的微地形、水生植物、水生动物和微生物等共同作用下，有效提升从山体冲沟中流入的水质，打造湿地观光和生态休闲的城市生态游憩空间。

3.1 背景分析

由于濕地公园紧接山体冲沟，水从山体冲沟到湿地公园具有极大的高差，可使湿地公园形成自然流动水面，成为湿地公园设计的基础。湿地公园平均水深1.5 m，3个功能分区之间平均调和差为0.3 m，可形成平稳低速的湿地水流。通过设计后的6.6万m2的湿地公园，至少可提供1万t污水在湿地公园内滞留净化9～10 d，有利于通过栽植的芦苇、美人蕉、风车草、鸢尾、菹草等水生植物对化学需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）和总磷（TP）等污染物进行吸收净化，从而提高水质[4]。

3.2 水质净化过程分析

水质净化过程是通过心连心湿公园的3个功能区提升（图10～11）。

3.2.1 进水沉淀区.

进水沉淀区主要采用坑塘植物带的模式进行沉淀和吸收净化，其构成为坑塘带和面流湿地带，坑塘由向下挖深0.6～0.9 m所形成。

一般认为坑塘为坑和池塘的总称，水体面积小而浅的称为坑塘。坑塘能够在短时间内接纳汛期集中降水产生的大量地面径流，把雨水径流的“洪峰”暂存其内，从而达到防洪排涝的目的[5]。同时还能促进水资源充分利用，从一定程度上解决地下水透支的问题[6]。还能维护生态平衡，塑造城市水系景观，通过合理开发后还能进行养殖增收，淡化地下水源，改造盐碱地。

3.2.2 自然净化区。

初步净化的污水进入自然净化区，经过芦苇、风车草、美人蕉和鸢尾等污染物削减能力极强的水生植物的吸收净化作用，可使水质得到明显提升[7]。

3.2.3 跌水净化区。

水体通过跌水净化区的曝氧、多种水生植物的吸收净化，进一步提升水质，以跌水瀑布的形式进入水上游乐区，在湿地公园与水上游乐区交界形成一个小型的跌水瀑布，不仅可以进一步曝气，削减COD，提升水质，还具有极好的景观功能。同时，跌水下方布置亲水栈道，可供行人亲水、游憩、赏景，形成一个休闲景点，可带来其他社会经济效益。

3.3 水系污染消减计算模型

3.3.1 污染物消减模型。

根据我国地表水污染情况，在目前的水质规划、预测和管理工作中一般认为水体中污染物的自净降解符合一级反应动力学公式[8]。即：

Ct=C0×e-kt

式中，C0为某污染物的初始浓度（mg/L）；Ct为t时刻某污染物的浓度（mg/L）；k为污染物降解系数（d-1）；t为反应时间（d）。

计算公式中核心参数为污染物降解系数k和反应时间t，可通过下面公式计算得出，即：

t=A×H/Q

式中，t为水体滞留时间（d）；A为总水域面积（m2）；H为平均水深（m）；Q为平均流量（m3/d）。

3.3.2 模型应用。

该研究将选取密溪沟心连心湿地公园的为试验对象，将根据上述水质净化的分区，将进水沉淀区确定为A—B段，自然净化区确定为B—C段，跌水净化区确定为C—D段（图12）。已知A—B段面积为7 362.7 m2，B—C段面积为5 927.6 m2，C—D段面积为884.4 m2，平均水深约12.0 m，平均流量约2万m3/d。已知AA′断面COD浓度为40 mg/L，每段河道内都种植1/3面积的沉水植物，1/3面积的挺水植物，每1 km设置一个曝气器（平均覆盖），并布有微生物激活素（平均覆盖），预估未来DD′断面的COD情况（k沉水=0.039 8，k挺水=0.009 6，k曝气=0.020 0，k微生物激活素=0.057 6）。

根据上述的公式，经过计算，该湿地区域持续稳定过滤后，DD′断面的COD浓度由40.00 mg/L降低至18.08 mg/L，水质类别由近Ⅴ类提升至Ⅲ类。具体结果见表1。

4 结语

通过对重庆市万州区密溪沟滨水区生态工程应用研究，主张城市规划、建设者应从尊重自然、保护生态的角度出发，避免大量地应用人工硬质的工程手法去处理滨水区。期望该规划研究能够为万州区今后滨水区的生态建设提供参考。

参考文献

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[2]关春曼，张桂荣，程大鹏，等.中小河流生态护岸技术发展趋势与热点问题[J].水利水运工程学报，2014（4）：75-81.

[3] 张学明，袁斌.倒木清理在新疆森林资源保护工作中的重要意义[J].中国林业，2008（8）：57.

[4] 聂磊，贺漫媚，代色平.十种湿地挺水植物净化广州河涌污水的生理生态效应分析[J].湖北农业科学，2011，50（9）：1776-1780.

[5] 王纪坤，王永刚，王迎新，等.发挥坑塘在新农村水环境建設中的重要作用[J].地下水，2009，31（1）：109-110.

[6] 董英魁.现存坑塘景观生态化改造研究：以安阳老城为例[D].保定：河北农业大学，2011.

[7] 陈永华，吴晓芙，蒋丽鹃，等.处理生活污水湿地植物的筛选与净化潜力评价[J].环境科学学报，2008，28（8）：1549-1554.

[8] 张世坤，张建军，田依林，等.黄河花园口典型污染物自净降解规律研究[J].人民黄河，2006，28（4）：46-47.