首页注释：随着城市化进程的加快，河道污染问题日益严重，水环境治理成为城市可持续发展的关键任务。河道治理不仅需要解决当前的污染问题，还需要考虑生态系统的长期恢复与保护。本案例以瀼渡河为例，从河道护岸和水生态修复方面的新技术进行分析。作者：强跃，男，汉，工学硕士，教授（三级），硕士生导师，主要从事三峡库区地质灾害防治研究，工作单位：重庆三峡学院。在此特别指出，本案例仅用于教学，在编制过程中参阅了前人成果，收集了部分单位一线资料，在此致以衷心的感谢和美好的祝福，若涉及侵权，请联系删除，QQ邮箱：652344220@qq.com。
摘要：随着城市化进程的加快，河道作为城市生态系统的重要组成部分，其治理工作日益受到重视。传统的河道治理方法往往存在效率低下、成本高昂及易产生二次污染等问题。近年来，随着科技的不断进步，一系列创新技术在河道治理中得到了广泛应用，为改善水质、恢复生物多样性提供了有力支持。
关键词：水生态修复技术，河道护岸技术，可持续发展
引言：在地球的蔚蓝脉络中，河流不仅是自然生态系统的重要组成部分，也是人类文明发展的摇篮。它们滋养了万物，见证了历史的变迁，同时也是水资源循环与生态平衡的关键环节。然而，随着工业化、城市化的快速推进，河道污染、生态退化、洪水频发等问题日益严峻，对人类社会的可持续发展构成了严峻挑战。因此，探索并实施高效的河道治理新技术，恢复河道健康，维护生态平衡，已成为当代社会不可回避的重要课题。
背景介绍：传统的河道治理方法多侧重于工程手段，如河道疏浚、堤防加固、截污治污等，这些方法在一定程度上缓解了河道面临的问题，但也暴露出诸多局限性。比如，过度的硬化处理破坏了河道的自然形态和生物多样性，影响了河流的自净能力；单一的治污方式往往难以应对复杂多变的污染源；而传统的防洪工程虽能减轻洪水灾害，但也可能改变水流方向，影响周边生态环境。面对传统治理方法的不足，以及社会对生态环保、可持续发展需求的日益增长，河道治理新技术应运而生。这些新技术融合了现代科技、生态学、环境科学等多学科知识，旨在以更加科学、环保、高效的方式解决河道治理难题。随着大数据、云计算、物联网、人工智能等前沿技术的快速发展，河道治理领域迎来了前所未有的创新机遇。
内容：
一、工程总体布置
根据区域现状情况，本次治理范围是：起点位于分水中学，终点至正兴街下游，总治理长度10.56km。起点桩号K0+000河道中心中心点控制的坐标为X=34000047.396，Y=5078779.357，终点桩号K10+560河道中心点控制的坐标为X=3404288.690，Y=515471.734。工程总平面布置图如图1所示。
图1工程总平面布置图
（1）河道护岸工程
瀼渡河分水段本次河道护岸工程治理总长9.243km，其中左岸治理河长为4.228km，右岸治理河长为5.015km。河道护岸工程河段桩号范围为K2+500～K10+560，设计洪水流量84.7m3/s～218m3/s，设计河底纵坡坡率为0.66%，植生块护坡边坡坡率1∶2，河底高460.78m～423.04m，河底宽0m～15m，设计洪水水深2.01m～5.36m。起点桩号K2+500河道中心点的坐标为X=3401182.210，Y=509661.832，终点桩号K10+560河道中心点的坐标为X=3404288.690，Y=515471.734。
（2）水生态修复工程
瀼渡河因长期纳污，积存了大量高浓度的污染物，水质要真正改善，还需要一段时间的自我修复及自净过程。针对瀼渡河的特点，本方案主要采用自净强化措施、水生植物生态系统构建、人工湿地等综合措施，修复和改善河流水质。水生态修复工程修复水生植物面积8.5万m2。
二、河道护岸工程
2.1治理范围
瀼渡河分水段本次河道护岸工程治理总长9.243km，其中左岸治理河长为4.228km，桩号范围为：K2+637～K2+700，K3+500-K3+715，K4+729～K5+519，K5+700～K6+956，K6+956～K7+135，K7+135～K7+517，K7+517～K8+660，K9+450～K9+650；右岸治理河长为5.015km，桩号范围为：K2+500～K2+621，K2+633～K2+760，K2+900-K3+035，K3+500-K3+887，K4+415～K5+547，K5+700～K6+858，K7+135～K7+517，K7+517～K8+660，K10+130～K10+560。建设位置见总平面图2。
图2瀼渡河分水段新建护岸工程总平面图
2.2护岸形式的种类
本次设计主要针对护坡型式进行比选，干砌石、浆砌石、预制混凝土、现浇混凝土护坡及各类挡墙型式、自然材料类、土工袋类、格网网箱类、多孔透水混凝土构件及组合护岸结构等型式，分述如下：
（1）草皮植被护坡
草皮护坡简单易行，取材方便，能起到一定的防冲刷作用，是一个投资省、见效快的工程措施，其投资仅是块石护坡的1/5。通过实践，草皮护坡基本能成为一体，形成铺盖，与坡面接触较好。草皮护坡能较好地防止洪水冲刷，使坡面水流在土体中缓缓下流和外渗，而不带起坡体土粒，起到了很好的防渗作用。草皮护坡绿化效果好，但仅适用于水流流速较小河段，一旦流速大于2m/s时，需采用结构强度更高的护坡型式。
图3草皮植被护坡
（2）三维植物网护坡
是将三维柔性材料铺在坡面上，上面覆耕植土植草，草根扎入边坡土与植物网缠绕，在边坡表面土中起加筋加固的作用，有效地防止表面土层的滑移，起到抗冲刷的作用。使用三维植物网植草后，绿草成片覆盖，体现“工程与自然协调”的概念，起到美化环境的作用，适用流速2.0～2.5m/s。
图4三维植草砖护坡
（3）雷诺护垫护坡
在金属网面中装入块石等填充料后连接成一体，具有柔性、对地基不均匀沉陷适应性较强，既可防止河岸遭水流、风浪侵袭而破坏，又实现了水体与坡下土体间的自然对流交换功能，达到生态平衡。坡上可增添景观、绿化效果。适用流速4.0～5.0m/s。
图5雷诺护垫护坡
（4）干砌石护坡
将坡面修整齐后，将块石铺在坡面上，起到抗冲刷的作用。优点是施工方法简单，可以就地取材；缺点是表面不能种草，不能形成绿色植被防护，护坡表面生硬，且施工质量不易控制。适用流速3.0～3.5m/s。
图6干砌石护坡
（5）砼植生块护坡
砼植生块护坡是一种广泛应用的，适用于中小河流岸线免受河水侵蚀，靠人工铺设的联锁式预制混凝土块铺面系统。联锁式护坡联锁的设计非常独特：每块联锁砖块与附近的六块砖产生超强连接作用，因此，铺面系统在河水的冲刷下，仍然保持较高的整体稳定性，并且随着联锁块砖的中央孔中植物的生长，不仅能够提高护坡的耐久性和稳定性，而且起到保护河道生态环境的作用。连锁水工砌块施工方便快捷，不需要大型设备，维护方便、经济，适应性强，绿化效果好，后期养护成本低，表面生长出自然植被，大大增加城市的绿化面积，较好地兼顾工程及生态景观等多方面的要求，工程完建后景观自然，不破坏自然生态，与环境和谐结合。适用流速4.0～5.0m/s。近年来，砼植生块护坡在中小河流的治理工程中得到了广泛应用。
图7砼植生块护坡
（6）格宾石笼挡墙
采用格宾石笼叠砌而成，格宾是将低碳钢丝经机器编织而成的双绞合六边形金属网格组合的工程构件，在构件中填石构成主要用于支挡防护的结构。从上至下钢丝石笼数量层层叠加，挡墙背面设置土工布反滤。适用于坡脚防护和高度较小的岸线防护。宾格石笼挡墙抗变形能力强，工程占地面积相对较小，生态性和抗冲刷能力较强，施工简单，但对石材的用量较大，且需要人工施工，进度较慢，投资较大。
图8格宾石笼挡墙
2.3护岸形式的选择
经过比选，并与现状岸坡用地条件及景观打造相结合，确定本项目优先采用生态护岸型式，对不同河道采用不同的护岸型式，同一条河道分标段因地制宜采用多种形式结合。
结合现场实际，具体护岸方式选择如下：
（1）在征程驾校段右岸，采用砼挡墙护岸+巡检道路的型式，与现状已建有混凝土挡墙护岸协调一致；
（2）在高速分水匝道口-分水中心小学段左岸、田园牧歌生态农业园-利泰源环保公司段两岸、万州第六人民医院-中天水泥公司与郎家坝—分水中心小学段右岸，采用浆砌石镇脚+植生块护坡+巡检道路的型式；
（3）征程驾校下游段右岸以及分水镇污水处理厂下游段右岸，现状为自然岸坡，采用浆砌石挡墙护岸的型式；
（4）分水中心小学—新石村八组河段两岸，进行巡检道路连通修复。
三、水生态修复工程
3.1自净强化修复工程
瀼渡河整治段现状河面狭窄，两岸有净水植物，具有一定的水体净化能力。拟在本段采取植物优化种植，强化水体已有自净功能，逐步恢复瀼渡河的自然形态。具体措施如下：
（1）河道内两岸淤积土适当放坡，采用透水砖或铅丝石笼等，移植原有的香蒲、芦苇等水生植物，保持水土、净化水质。
（2）结合现状河床打造深浅潭、沙洲，延长水力停留时间，强化自净效果。
（3）与两岸护坡结合，打造面源污染拦截。
图9整治措施效果图
3.2技术分析比选
河道岸坡分为缓坡型（滩地型、农田型、房基型、鱼塘型、堤防型、码头型）和陡坡型（山地型、路基型、房基型等）。瀼渡河现状岸坡和规划岸坡主要有陡坡垂直堤岸型、缓坡农田型和缓坡滩地型。
（1）缓坡农田型
该类型河道水滨带现状受农田侵占，地形地貌受到一定的破坏。退田后在水滨带外围一般仍存在大量农田。农田型水滨带以农田径流水净化功能为主，尽量恢复成完全演替系列。植物配置中应采用根系发达的大型乔木净化农田区浅层地下径流；在基底修复中应加固原有农田外围的护岸设施维持基底的稳定性。由于河道护岸工程对浮叶带植物生长影响大，植物配置中也可设计成浮叶带缺失的不完全演替系列。
图10缓坡农田生态修复示意图
（2）缓坡滩地型
图11缓坡带滩地型河道生态修复示意图
（3）陡坡垂直堤岸型
规划新建或改造的垂直型堤岸，尽量考虑架空设计，减少硬化面积，未硬化区域可修复为不完全演替系列的植被系统，被岸坡隔断的滨水带应通过廊道连接。
图12陡坡垂直堤岸型河道生态修复示意图
3.3河道型湿地构建
河道人工湿地主要由四部分组成：自然土壤基质；适宜在饱和水和厌氧基质中生长的植物；在基质表面流动的水体；好氧或厌氧微生物种群。在河道人工湿地的构建中，湿地植物的选择是其核心部分，通过湿地植物不但可以去除污染物，同时还具有绿化环境，增加生物多样性，改善区域气候，促进生态环境的良性循环等功能。
1）沉水植被系统构建技术
水域生态构建技术就是通过恢复水域的生态系统来实现水体净化，实现水域生态修复是水环境治理的最终目标，该技术的创新性在于能够在已经遭到生态破坏和污染的水体进行水域生态构建，突破了水域生态恢复的系列关键性技术难题。
沉水植被系统是“水下森林”的生产者，是水体生态系统中重要的组成部分，根系和整个叶面直接吸收水体和淤泥中营养物质，所需碳源直接从水体中吸收，对从下而上整个水体产生巨大的净化作用。构建沉水植被系统时，既要考虑沉水植被覆盖面积，达到生态平衡自净要求，也要考虑本系统对外来污水量的净化效力及景点的分布。各季节性品种间混合搭配，没有严格分隔，以景观效果为主，来调整分布。
沉水植被恢复后，后续水生动物、底栖动物的放养有了良好的环境条件。
沉水植被对水体中TN、TP、COD等水质指标有重要的降低去除作用。同时化感抑藻方面有重要生态作用。
（1）沉水植被对TN、TP、NH3-N等营养盐的吸收作用
由于沉水植物的根系和叶片全都沉入水底，既可以吸收利用底泥中的氮磷，也可以吸收利用水体中溶解性的氮磷营养物，因此相对挺水植物、浮水植物而言，有更高的氮磷去除能力;同时由于叶片的光合作用，可以增强水体中溶解氧浓度，有利于提供一个有氧的环境供硝化过程。沉水植物对水质营养盐的转换途径主要有两个，一是光合作用将水体中的氮、磷等营养物转化为自身的蛋白质等生命活动所需物质，并释放氧气;另一方面通过植物根系形成好氧、缺氧、厌氧的微环境，促进微生物的活动，从而有利于氨化、硝化、反硝化的过程。
（2）沉水植被促进COD去除的作用
沉水植被的叶面能够为微生物提供适宜的生存环境，因此可以形成生物膜，对吸附的有机物进行氧化分解，从而促进COD去除。而且沉水植物利用太阳能，吸收CO2，放出氧气，能够为好氧微生物分解有机物提供充足的溶解氧，提升其分解效率。而且，通过光合作用释放的氧气为活性氧分子，同时，这些生物膜又是螺类等底栖动物的食物，从而控制植物叶片上生物膜的厚度，确保其光合作用正常进行。三者形成互利共生体系，提高水域自净能力。
此外，沉水植被吸附了有机悬浮颗粒，有利于提高水体透明度，形成“水下森林”的壮观。
（3）沉水植被化感克藻作用
沉水植物和藻类都是水生态系统中主要的初级生产者，也是营养物质和光能利用上的竞争者，沉水植物与浮游藻类相比，个体大、生命周期长，吸收和储存营养物质的能力强，能很好地抑制浮游藻类的生长。沉水生植物对藻类有化感抑制作用，可抑制藻类水华的暴发，并且其克藻作用有一定的专一性，因此利用水生植物对藻类的克制效应控制藻类的恶性增长，提高水体的自净能力，是控制和治理水体富营养化的一个重要生物调控措施。
图13河道沉水植被效果图
根据项目区的地理位置、水体特点、水位深浅现状等条件，考虑冷暖搭配，选用具有去污能力强、适应性强等特点的水草作为沉水植被系统的主体植被，如苦草、轮叶黑藻、金鱼藻、狐尾藻、马来眼子菜等，通过沉水植被系统的构建，完善水下生态系统，同时形成水下森林景观。
2）挺水浮叶植物系统
挺水、浮叶植物主要靠根系吸收部分淤泥中的营养物质，不仅可以去除水体中大量的污染物，还可以促进污水中营养物质的循环和再利用。有利于水体底质的改善，对水体有一定的净化作用，同时提高水体边坡景观的观赏效果。挺水浮叶植物的作用过程和机理原理主要分为植物提取、植物固定、根系过滤、植物挥发、植物降解和植物促进。挺水浮叶植物对生活污水中氮、磷污染物的作用可分为直接作用和间接作用。
河道内景观要求较高的区域，种植浮叶植物，浮叶植物不仅具有遮阴作用抑制藻类的生长繁殖，还能增强观赏性。原则上种植适应当地气候、年生长较为缓慢、凋落物不多、有较强观赏价值的物种。在景观要求较高有景观平台的空阔点，点缀种植浮叶植被。
图14挺水植物景观
项目拟在浅滩处补种挺水植被，增加生物多样性的同时，可对项目水体产生一定的净化作用，还能获得赏心悦目的景观效果。挺水植被可分为绿色系与花色系两种，项目区内拟选择的绿色系挺水植被有水葱、香蒲；花色系有黄菖蒲、千屈菜、美人蕉与常绿鸢尾；挺水植被栽植形式为片植或线植
本工程河道水面宽阔，瀼渡河水位变化较大，丰水期水深较深，枯水期会出现底质裸露的情况，不利于沉水植物和浮叶植物生长，因此本工程段只选用挺水植物。
本工程河道水面宽阔，瀼渡河水位变化较大，丰水期水深较深，因此本工程挺水植物沿着岸坡种植，种植宽度平均宽约2m。
四、结语
河道治理新技术的不断涌现与应用，为改善水环境、恢复河流生态系统健康提供了有力支撑。未来，随着科技的进步和环保理念的深入人心，河道治理将更加注重生态优先、绿色发展，实现人与自然和谐共生。我们期待通过持续的技术创新与实践探索，让每一条河流都成为城市中的绿色动脉，为子孙后代留下清澈、美丽的水环境。
瀼渡河河道治理新技术分析案例
教学指导手册
教学目的与用途：
1、知识传授：使学生全面了解河道生态系统的结构与功能，掌握当前河道治理面临的主要问题及成因，以及国内外先进的河道治理技术和理论。
2、技能培养：通过实践教学和案例分析，提升学生的动手操作能力、问题解决能力和创新思维能力，使其能够熟练运用新技术、新材料和新方法进行河道治理设计与实施。
3、意识提升：增强学生的环保意识和社会责任感，激发其参与环境保护事业的热情和动力，培养成为有担当、有作为的环境守护者。
教学内容：
1、河道生态系统基础：介绍河道生态系统的组成、结构与功能，分析影响河道健康的主要因素。
2、传统河道治理技术回顾：总结历史上河道治理的主要方法、成效与不足，为新技术的学习奠定基础。
3、新技术与新材料：详细介绍生态修复技术（如生态浮岛、人工湿地）、智能监测技术、清淤机器人、生态护岸技术等前沿技术及其应用案例。
4、政策法规与标准：解读国家及地方关于河道治理的政策法规、技术标准与规划要求，培养学生的合规意识。
5、案例分析与讨论：选取国内外成功的河道治理案例进行深入剖析，引导学生思考、讨论并提炼经验教训。
启发思考题：
1、如何在不破坏原有生态平衡的前提下，有效引入本土水生植物、鱼类及底栖生物，构建多层次、多功能的生物群落，促进河道生态系统的自我恢复能力？
2、如何设计既能抵御洪水冲击，又能与自然环境和谐共生的护岸与堤防结构？
3、如何建立高效的河道治理运维管理体系，实现治理过程的精细化、智能化管理？
建议课堂计划：
时间安排：根据教学需要，整个案例课的课堂时间控制在6学时，以便比较充分地了解案例所涉及的知识点，以下是根据课程时间进度安排的课堂学习计划。
课前计划：发放案例材料，提出课后思考题，请学生在课前完成阅读和初步思考。
课中计划：课堂前言，明确该案例主题（20分钟）；案例讲述，案例总体介绍，引导学生分析和认真学习该案例的理论知识点，并提出思考题（120分钟）；分组讨论（20分钟）；小组发言（20分钟一个小组，4组）；案例总结：包括案例中的关键知识点，以及如何运用理论知识去分析和解决实际问题（30分钟）。
课后计划：通过案例分析和总结，使学生掌握案例相关知识，然后布置相关作业，以论文或者报告形式写出案例分析，并对难点和易错点可以进一步研究。
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