18.4 美国爱达荷州Paradise河流恢复工程
18.4.1工程背景
该项目涉及美国爱达荷州莫斯科市Paradise河流部分河段的恢复（图1）。Paradise河是流向帕卢斯河的一个小支流，流经爱达荷州西部拉塔县和华盛顿东部惠特曼县90平方公里。目前，大约有20％的河床被森林覆盖（主要在上游），55％是农业用地，其25％在爱达荷州莫斯科市范围内。大部分流域位于帕卢斯地区的高易蚀性黄土（泥沙）地区（美国农业部1979，1981）。Paradise河整个下游河道显示，城市河流典型的水生和滨水生境多样性有所降低（Nunnally和 Keller，1979；Brookes，1987）。许多地方的河岸功能失效，河道本身显示出形态学上砌制河道的典型特征（Schumm等，1984）。由于流域面积较小，以及雨雪汛期水文特性，Paradise河的排水呈涌流状态，这种情况迫切需要进行大范围的流域改造（Dunne和Leopold，1978）。
项目工地恢复之前，一条几乎笔直的河道横穿谷物种植地的边缘。几十年前通过财产保证金重新安置河道，地产被“方格化”。由此造成河道过大，缺乏功能性漫滩，并出现了一个缺少木质植被的粗糙的梯形沟壑。
图1 项目区地理位置图 图2 平面设计形态
18.4.2工程目标
工程目标是为了建造一个强化的河段廊道，作为为社区提供多重环境效益的示范项目。这些效益包括减少河岸侵蚀、调制河流温度、增加鱼类和野生动物栖息地、改善审美价值、增强娱乐和教育性。为了完成上述目标，概念设计包括，在挖掘的宽阔漫滩中含有一段蜿蜒的低流量河槽；在“软性”或环境敏感渠道建造弯曲护岸；以及在渠道边缘和漫滩上大面积种植本土滨水树木和灌木（图2）。
目前城市环境给终的设计带来了制约因素：大工程宽度为64m；横断面和平面渠道需要保持稳定；不能抬高洪水基础水位 (Q100)；以及对上游和下游的界限进行现有水平的平稳过渡。终设计包括一个两级横断面，与流量运输和下游生境质量协调的下游渠道，自然交叉河段和蜿蜒断面形式，自然为主（生物技术）的护岸，并以特定流量设计挖掘漫滩。
18.4.3施工过程
（1）河漫滩和沟渠建设
河道下游界线要求放置泥沙保持结构。这个时候径流非常低（0.005 cm3/s ），因此建造简单的干草捆泥沙结构即可。河道中生长着大量香蒲植物，可作为细颗粒泥沙的天然过滤器。
在原河道的南面挖掘新河滩（图3-①，图3-②），河滩开挖开始于现有河道的南面，用两台自走式铲运机完成。挖掘出的淤泥撒布在此地南边其余六公顷的土地上，覆盖成一个薄层。河滩开挖后，在现有河道的南边开始建设新河道（图3-③）。初河道挖掘利用铲运机，达到约1米的深度。再用一个小推土机和履带式挖土机完成后面的挖掘工作。当接近后的完工水平时，用作回填的土壤堆放在现有河道旁。
建设河道的关键连接顺序如下：当新的沟渠和南部部分河滩被挖掘后，将老河道的上游末端阻断，新开挖的河道（弯2和4）被连接到现有河道的中心段（成为弯3），连接到下游成为弯5（图2）。当北边的河滩被挖掘时，旧河道被填埋。紧接着修建了梯形结构。
施工过程中大约移除9200立方米土壤，以建造新的河漫滩和渠道。其中大约有3800立方米是用来堵塞现有渠道的废弃段。回填时将土壤压实，并且要填得稍微溢出一点，以防止这个地区的塌陷（图3-④）。所有挖掘和回填工作在6个工作日内完成。
围绕着是否“在潮湿的环境”中完成护岸的施工进行了相当多的讨论。终，pcei和项目工程师决定放水。为了防止从建筑区域排放泥沙，另外在下游的弯角2和4建了两个干草捆泥沙保持建筑物。在整个施工期间，对底层泥沙保持结构以下的径流中抬升的悬浮沙进行监测。
图3设计要素和建造程序示意图
（2）施工护岸
此工程规划了河道的四种护岸类型：a.河岸覆盖/木笼护岸（图3-10-4-A）；b.石头和树根填料（图3-10-4-B）；c.堆叠干石料（图3-10-4-C）；d.堆放椰子纤维木（图3-10-4-D）。
植被可以保护河岸，但在植被完全覆盖之前的许多年里，河岸极易受损。所以，在地被植物混合播种后，所有未做护岸的岸堤都要铺设100 ％可降解土工织物（geotextiles）。这里使用了两种类型的土工织物：a.对大多数河道河岸编织的高强度椰子纤维（椰子壳）席，和b.用于沉积（内弯）河岸的黄麻席。计划用土工织物保持易侵蚀土壤的稳定性，直到植被完全覆盖。
此外，还考虑了稳定五个河弯外岸的护岸。终决定：上游和下游过渡弯（1和5）采用堆放干石料护岸（，弯2将采用木笼护岸，弯3用椰子纤维木结构，弯4用岩石和根填料护岸（图4）。这些治理措施极大节约了成本。护岸建造采用机械抛石和手工放置岩石相结合的方式。约60米长的护岸由一人操作履带挖掘机完成，总施工时间不到10 h。
图4 四种类型的护岸截面示意图
木笼护岸（图4-a），这是迄今为止错综复杂和劳动密集性护岸建设项目。项目所需的所有原木都由当地木材公司捐赠。因此，决定用这个结构保护60米长的弯2。此建筑的一个关键因素是底层原木必须细心放置。水面以上原木的高度以及平面布局至关重要，决定着护岸的功能，稳定性及外观。
石头/根填料护岸工程（图4-b）是相对比较直观，先挖掘出一英尺的沟槽，填上岩石，然后用锄耕机挖掘出倾斜向下到岸边的坝基截水墙槽以填充根填料，这些沟渠的间隔大约为3 米，这个间距大小对于渠道的曲率和大小和根填料的大小来说比较合适。根填料预计不过1 / 4渠道宽度，并用锄耕机作为起重机来安放这些填料。然后在岸上设上过滤性构造物。石块放在这些过滤性构造物和根填料之间，然后回填土壤。
弯道3用椰子纤维木护岸（图4-d）。这种护岸安装比较简单，不需使用机械，进行的比较快。不过，这种治理不像木笼护岸或岩石/根填料护岸那样能提供复杂的生境。相邻的椰子纤维木通过椰壳纤维绳连接到一起。
所有没有护岸保护的河渠岸都衬有可生物降解的土工布。该土工布并没有像通常规定的那样固定。实际中，它们对土壤的保持力都比较弱，对儿童易接触到的地区来说这是潜在的危险。而保持力强并且可完全生物降解的固定装置是用木桩做成（30-60厘米长），当横向木桩被冲到地表时，这些固定装置可牢牢地附着在地表。
（3）恢复乡土植物
该项目计划中提供了值得推荐的乡土植物名单。推荐植物中所有的物种都是乡土植物群落中的优势种，且这些植物物种的多样性表明了获取本土植物具有一定的困难（少数本地苗圃有这些植物）。建议在模仿自然群落中形成的密度和物种组合的自然恢复模式中种植木本植物。
鉴于新修复地区水文条件的不确定性，建议对植物进行分期栽种。但为控制水土流失，建设完成后马上在整个建设区域播撒合适的混合的草本地被植物种子。还有人建议，在河岸上尽快插上没有根的插条（主要是杨柳）和苗木。建设后年对河漫滩的其余部分不建议种植。这将提供一个整个的水文年（到下一个秋天），以便在种植昂贵和稀缺的乡土植物前评估河漫滩近地表地下水状况。在河漫滩和河岸上种植的植物的成活率将因此而能有所提高。
18.4.4恢复效果评估
（1）工程效果
将部分老渠道并入新渠道的模式对修复特征有着显著的影响，河流中段的梯度流发生变化，已修复渠道的下游部分比上游部分更加平坦。工程完成后发现如果将木笼护岸建在弯4而非弯2，将发挥更大的作用。水量排放较小时，这个弯道位置在护岸的保护下将有更大的汇集深度。
从1995-1997年冬季的气候条件中可以看出这个设计和建设显然是不成熟的。这一时期至少经历了6次水灾导致该工程河段内水流漫溢，其中严重的是1996年2月7-9日的洪水，从工程下游大约3公里的测量站测得的峰值流量为25.1cm3/s。虽然沿着护岸后面的斜坡有大量的沉积物和冲刷物，但没有任何一项设施在洪水中遭到严重损坏。由于同样的原因，在这区域内建了一批小的污水管。在一次洪水事件中，土工布衬砌从很长的渠道中剥离。这起事件的原因是天堂河上结了一层厚厚的冰，冻结了渠道衬砌，而在很深的雪覆盖下的土壤没冻上。随着洪水和冰破裂，树桩从土壤中脱离。其他个案中，大的冰块甚至会弄破垫包。尽管有这些情况发生，对该渠道本身却没有多大的损害。
大部分的河漫滩在建设完工之后马上（ 10月至1995年11月）就种上了树木和灌木。大部分种植的植物要么被洪水冲走要么被冲倒并被掩埋。那些存活的植物被清理干净并重新栽植，大部分已经恢复。1997年1月又发生了一起洪水，然而，这一次是小冰块集结，对渠道衬砌产生的损坏是微乎其微。漫滩水流冲走了河漫滩上的大部分地被植物种子，因此这些地区不得不重新播种。在材料，劳动力和季节都允许的情况下，继续在兴建的河岸走廊上种植树木和灌木。建造的U形湿地是一次成功的试验，这些地方比较容易贮水。
（2）施工存在的问题
岩石/根填料护岸施工期间出现的主要问题与相关义工在护岸上错误地放置石头有关。志愿者往往倾倒岩石，而不是用手小心的放置。当发现基底岩石安置得不牢固时，有些部分要完全改建。一般来说，采用义工劳动的话，完成工作需要更长的时间。有效的协调和规划，以及对人员的选择性部署，是使用这种劳动力来源进行有效工作的关键。许多义工每次只能工作几个小时，当没有技术和/或机械支持时，这些义工往往对工作的性质和要求不了解。
建筑设备也是一个问题。河流恢复往往需要特殊的手动和电动工具，如汽油动力钻孔机，木材运输船，以及其他非现成的设备。该组织十分依赖无偿的设备，但如果要将这些设备都凑齐通常会比较晚。
（3）恢复经验
或许完成这项工作基本的经验是得出一个现实的时间框架体系。如果按照正确的顺序完成这项工作必须严谨地采用许多相关项目基础。除了项目资金债券外，这些还包括：a.明确地描述项目目标；b.确保所有社团投资者的参与（包括机构的和个人的）；c.得出概念上的设计方案（在条款1和2的基础上）；d.获取所有必须的权限许可（联邦的、州的和地方的）；e.制定后的设计规划和详细说明；f.准备投标证明文件和成本评估；g.选择承包人；h.组织手工劳动以及获取原材料；j.开始建设（允许在设计中对不可避免的情况进行适当调整）（Moses等1997）。接下来的工作也应该给出，这些包括监测和维护等，通常需要资源代理工作许可。后期建设维护可能会持续很多年，这是所有河道恢复项目重要的组成部分。
案例资料来源：
SCOTT MORRIS, TODD MOSES.Urban Stream Rehabilitation:A Design and Construction Case Study.Environmental Management，1999,(2): 165–177
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