夏永成,駱勇軍

(浙江廣川工程咨詢有限公司,浙江 杭州 310020)

1 問題的提出

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國提出了由傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利[1].轉(zhuǎn)變的大目標(biāo),即由傳統(tǒng)的工程水利向民生水利、資源水利、生態(tài)水利轉(zhuǎn)變。由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人類活動等對河流的生態(tài)環(huán)境造成了較大的影響,重大河流生態(tài)問題時有發(fā)生,造成我國許多河流水質(zhì)惡化,水面萎縮甚至斷流,河道及河岸生態(tài)系統(tǒng)遭到了嚴(yán)重破壞,導(dǎo)致河道及河岸許多生物物種減少甚至消失。因此積極開展河道生態(tài)建設(shè)技術(shù)研究,推動我國傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利的轉(zhuǎn)變具有重大意義,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,實現(xiàn)人與自然的和諧。本文對河道生態(tài)建設(shè)的目標(biāo)與任務(wù)進(jìn)行論述,并對河道生態(tài)建設(shè)技術(shù)進(jìn)行了初步的分析與探索。

2 河道生態(tài)建設(shè)的基本資料及任務(wù)

2.1 重視河道基本資料的收集、整理與分析

河道生態(tài)建設(shè),必須重視河道相關(guān)基本資料的收集、整理與分析,在此基礎(chǔ)上,明確河道存在的主要問題,河道生態(tài)建設(shè)的有利、不利因素,明確河道建設(shè)的主要任務(wù):

(1)相關(guān)防洪、河道治理規(guī)劃、所在城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村規(guī)劃、土地利用規(guī)劃、旅游規(guī)劃等資料的收集,了解河道主要功能。

(2)符合規(guī)范、設(shè)計深度要求的水文、地形、地質(zhì)勘查、測量斷面資料。

(3)現(xiàn)場踏勘,進(jìn)行河道防洪現(xiàn)狀、河道交叉建筑物、周邊建筑物、農(nóng)田等自然環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查;進(jìn)行河道生態(tài)現(xiàn)狀調(diào)查,包括河道自然條件、河流景觀資源、水生生態(tài)系統(tǒng)、河岸帶生態(tài)系統(tǒng)等。

(4)詳細(xì)了解河道相關(guān)水系及相關(guān)水利樞紐的控制調(diào)度情況及河道來水量及供水需求等情況。

(5)當(dāng)?shù)氐臍v史文化,人文風(fēng)情等也應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)了解。

通過對以上資料進(jìn)行綜合分析后,明確河道存在的主要問題,確定河道生態(tài)修復(fù)的任務(wù)與目標(biāo)。

2.2 河道生態(tài)建設(shè)的任務(wù)

河道生態(tài)建設(shè)有別于傳統(tǒng)水利工程建設(shè),既考慮傳統(tǒng)水利工程的防洪安全、結(jié)構(gòu)安全又要考慮生態(tài)安全、景觀安全,盡量做到水利防洪、生態(tài)、景觀三者的完美結(jié)合。

2.2.1 防洪安全

作為河道生態(tài)建設(shè)工程,防洪安全是首要的任務(wù)和目標(biāo),不能為了生態(tài)、景觀而犧牲防洪安全。應(yīng)根據(jù)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及相關(guān)規(guī)劃,通過恢復(fù)自然水面寬度、恢復(fù)蓄洪區(qū)、修建生態(tài)護(hù)岸等工程措施,提高河流的防洪標(biāo)準(zhǔn),保護(hù)兩岸民居、農(nóng)田及河道、河岸帶動植物的安全。

2.2.2 生態(tài)安全

滿足防洪要求的同時,必須確保河道生態(tài)系統(tǒng)及河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的安全。在進(jìn)行河道生態(tài)建設(shè)的過程中,應(yīng)在有關(guān)資料整理分析的基礎(chǔ)上,因地制宜,減少對原生態(tài)系統(tǒng)的擾動,使水利工程建設(shè)有利于河道生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)及良性循環(huán),提高河流自凈能力,以恢復(fù)和保持生態(tài)系統(tǒng)安全為目標(biāo)。

2.2.3 景觀安全

河道建設(shè)過程中需加強(qiáng)對原有景觀資源的保護(hù),合理適度開發(fā),同時因地制宜地對原有景觀要素進(jìn)行優(yōu)化組合。新景觀成分的引入,應(yīng)創(chuàng)造出優(yōu)于原景觀的布局效果,充分體現(xiàn)尊重自然、親近自然的原則。景觀安全的意義是人與自然的和諧,核心是體現(xiàn)親水性、休閑性,河道生態(tài)建設(shè)還必須體現(xiàn)地方特色,體現(xiàn)民俗風(fēng)情,與自然環(huán)境、地區(qū)文化、人文歷史等相協(xié)調(diào),營造和諧的居住環(huán)境。

總之,河道生態(tài)建設(shè)應(yīng)做到防洪安全、生態(tài)安全、景觀安全的有機(jī)統(tǒng)一,防洪安全和生態(tài)安全是根本和基礎(chǔ)。

3 河道生態(tài)建設(shè)技術(shù)

3.1 河道岸線

必須重視河勢,河道宜保持現(xiàn)狀自然岸線,避免直線化、裁彎取直,以利于河道淺灘和深潭的保護(hù)[2-3].,河道能寬則寬。已構(gòu)建的人工河道,若條件允許盡量恢復(fù)自然河道形態(tài)以利于生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)。當(dāng)確有需要對河道裁彎取直時,應(yīng)充分論證其對防洪、河床穩(wěn)定及生態(tài)系統(tǒng)的影響,盡可能保持原有水面率,同時應(yīng)因地制宜適當(dāng)擴(kuò)大水面率。

3.2 河道的斷面形式

河道斷面型式應(yīng)按照因地制宜,滿足河道功能、生態(tài)要求的原則進(jìn)行選擇,保持河道形態(tài)的多樣性和與環(huán)境的協(xié)調(diào)性,提供生物種群的生存環(huán)境。河道斷面應(yīng)避免規(guī)則化,保留自然的斷面形式,以利于保持多樣的水流環(huán)境。除自然斷面外,還有人工非規(guī)則斷面、矩形斷面 (直立)、梯形斷面、復(fù)式斷面、雙層斷面等[4].形式,宜按以下順序選取:自然非規(guī)則斷面、人工非規(guī)則斷面、復(fù)式斷面、梯形斷面、矩形斷面、雙層斷面。河道斷面設(shè)計時,應(yīng)在滿足河道的主導(dǎo)功能前提下,結(jié)合土地利用和其它因素,確定斷面設(shè)計的基本參數(shù),包括主槽河底高程、灘地高程、不同設(shè)計水位對應(yīng)的河寬、水深和過水?dāng)嗝婷娣e等。河道斷面型式選擇,應(yīng)注重保護(hù)歷史文化和體現(xiàn)不同城市的特色風(fēng)貌,結(jié)合城鎮(zhèn)建設(shè)、城鎮(zhèn)綠化,兼顧市民休閑、近水親水,與城市沿岸景觀相融合[5].。橫斷面較寬、水位變幅較大時,宜結(jié)合景觀、親水、河灘地的利用,此外河道斷面設(shè)計應(yīng)考慮周圍居民生產(chǎn)、生活用水的方便,設(shè)置必要的埠頭、臺階等。

3.3 河道河床形態(tài)及切灘、疏浚

保持河道的天然坡降,當(dāng)河床坡度難以穩(wěn)定時,可適當(dāng)調(diào)整河床縱向坡降,充分考慮河床的沖刷及淤積,防止重復(fù)性切灘、疏浚[6].。慎重進(jìn)行切灘與疏浚,對于河道中的淺灘、深潭、綠洲宜保留,以利于河道水流流態(tài)的多樣性及生物系統(tǒng)的多樣性。河道切灘、疏浚過程中,應(yīng)分析其對護(hù)岸的影響,避免塌岸及對原有護(hù)岸結(jié)構(gòu)的破壞,同時對切灘、疏浚產(chǎn)生的廢料做好利用的規(guī)劃,可考慮本工程及附近其他工程的使用,疏浚產(chǎn)生的有毒有污染性的廢料應(yīng)妥善處理,防止二次污染。護(hù)岸工程措施包括丁壩、順壩、防沖護(hù)底等,宜采用透水材料如樁式壩、石頭壩、毛石壩、拋石護(hù)底、柴排護(hù)底等。為防止河床下切侵蝕,采用塊石、框格、石籠、大卵石、柴排等天然、多孔、透水材料,不宜采用混凝土、漿砌石等對河床進(jìn)行封閉護(hù)砌。根據(jù)河道調(diào)查的結(jié)果,必要時結(jié)合岸線恢復(fù)河流中的淺灘、深潭、綠洲,深潭布置在河道的凹岸,綠洲的恢復(fù)應(yīng)充分考慮其對防洪的影響,布置在開敞河道處。對于河道中存在影響行洪的障礙物,按照 “誰設(shè)障,誰清除”的原則,制定清障實施方案,原則上恢復(fù)到設(shè)障前河道原貌。

3.4 堤防、護(hù)岸

堤防、護(hù)岸工程等級及防洪標(biāo)準(zhǔn)、頂高程應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)確定,體現(xiàn)生態(tài)性、景觀性、親水性。堤防材料應(yīng)優(yōu)先選用當(dāng)?shù)夭牧?優(yōu)先采用土堤及土、石混合堤。堤防護(hù)面、護(hù)岸材料不宜采用混凝土、漿砌石等阻斷河道與河岸物質(zhì)交換的渠化、硬化材料[7].,優(yōu)先采用多孔、透水材料、土工合成材料和自然材質(zhì)制成的柔性結(jié)構(gòu),以利于保護(hù)河道、河岸的生態(tài)系統(tǒng)。若條件有限,采用混凝土、漿砌石等護(hù)岸時,應(yīng)考慮其對河道生態(tài)系統(tǒng)的影響,采取有效的補(bǔ)救措施。生態(tài)護(hù)岸材料優(yōu)先選用植物、松木樁、黏土護(hù)坡、砂礫護(hù)坡、干砌石、堆石、野山石、卵石、石籠、多孔隙預(yù)制塊 (六角空心預(yù)制塊、榮勛擋墻等)、生態(tài)混凝土、柴排、生態(tài)土工帶、土工織物等,或其多種組合形式。斜坡式堤防采用干砌石等硬質(zhì)護(hù)岸時,邊坡坡度不宜大于1∶1.75,植物護(hù)坡邊坡坡度不宜大于1∶2。

根據(jù)平原、山區(qū)性河流的特點選擇護(hù)岸類型。平原河流一般水流流速小,水位漲落幅度小,宜選擇植物措施護(hù)岸,松木樁、干砌塊石、疊石、卵石、石籠土工織物(如生態(tài)袋、土工格柵等)及各種組合護(hù)岸;山區(qū)性河流一般流速大,水位暴漲暴落,宜采用干砌塊石、石籠護(hù)岸、生態(tài)混凝土(預(yù)制塊、植生混凝土)及各種組合護(hù)岸。

河道護(hù)岸工程應(yīng)兼顧改善河道水環(huán)境、防止水土流失,為水生植物的生長、水生動物的繁育、兩棲動物的棲息繁衍創(chuàng)造條件。同時,不能忽視護(hù)岸結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性及生態(tài)護(hù)岸對阻水的影響。

3.5 河道景觀設(shè)計

河道生態(tài)建設(shè)時新引入景觀應(yīng)與原有自然景觀相融合,保護(hù)河道原有的景觀特色,維護(hù)河流的整體性、連續(xù)性與自然風(fēng)貌的多樣性,盡可能保持河道的自然風(fēng)貌[8].,同時體現(xiàn)地方特色、歷史文化和民俗風(fēng)情。結(jié)合景觀總體布局及周圍環(huán)境需要,修建親水平臺,高程宜在正常水位以上0.1～0.5m。設(shè)置親水平臺應(yīng)確保行洪安全、結(jié)構(gòu)安全,親水休閑景觀設(shè)施應(yīng)設(shè)置有關(guān)安全警示標(biāo)志、禁入標(biāo)志、隔離設(shè)施等,以確保親水休閑的安全性。景觀護(hù)岸坡度大于1∶2且高度大于0.5m時,應(yīng)設(shè)置安全欄桿。修建丁壩、堰壩等水景觀工程時,應(yīng)考慮水生動植物的習(xí)性,如植物的耐淹性、動物的洄游等。

3.6 河道水環(huán)境

在對河道基本資料分析的基礎(chǔ)上,對河道水質(zhì)環(huán)境進(jìn)行分析[9].。協(xié)同有關(guān)部門,對排入河道的污水進(jìn)行處理。根據(jù)相關(guān)規(guī)劃,嚴(yán)格控制河道污染物排放和排污口數(shù)量,采取截污、減污和治污等措施,改善河道水質(zhì)。嚴(yán)格按照取水許可制度,控制河道大流量取水,保證維持河道的天然流量,滿足河道生態(tài)與環(huán)境需水量[10].,保證水體的自凈能力。河道取水量較大時,應(yīng)進(jìn)行科學(xué)論證,控制取水比例和不同季節(jié)的取水量,保證河流功能發(fā)揮所必需的水量。不宜隨意切斷河道與其他水系、水源的交流?？菟竟?jié),應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)給,以滿足河道生態(tài)需水量,必要時采取適當(dāng)?shù)墓こ檀胧┖凸芾泶胧?促進(jìn)河道水體流動,盡可能充分利用汛期洪水,實現(xiàn)河道水體的置換,改善河道水質(zhì)。

結(jié)合景觀、植物等措施,布置具有提高水體自凈能力的沉水植物、挺水植物或采用生態(tài)浮島技術(shù)以改變河流水質(zhì)。在不影響行洪排澇的前提下,采取調(diào)整河道水流流態(tài)的措施(如堰壩、跌水等),以增加河道曝氣,增加河流的自凈能力。山溪性河流的城鎮(zhèn)河段或鄉(xiāng)村河段,可在河道適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置固定壩或活動壩,攔蓄枯季水流,保持一定水面率,以滿足景觀休閑、生態(tài)環(huán)境等功能要求。固定壩或活動壩的設(shè)計還應(yīng)與環(huán)境景觀協(xié)調(diào)。固定壩宜采用低矮的寬頂堰,活動壩應(yīng)考慮放水時下游的安全。

3.7 植物措施

河岸綠化應(yīng)結(jié)合綠化規(guī)劃、景觀規(guī)劃、工程總體布局,結(jié)合護(hù)坡措施、水土保持、植物對污染物的降解作用、防護(hù)林、護(hù)堤林、經(jīng)濟(jì)林建設(shè)以及區(qū)域綠化規(guī)劃要求等進(jìn)行統(tǒng)籌安排,提高綠化的綜合效益,減少養(yǎng)護(hù)管理成本。植物品種的選擇應(yīng)咨詢當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)專家,綠化的草種和樹種應(yīng)具有便于養(yǎng)護(hù)管理、適應(yīng)本地區(qū)自然條件、有利于形成良好的自然群落、對工程運(yùn)行和生態(tài)環(huán)境無負(fù)面影響等特性。河岸帶植物布置生物群落的選擇應(yīng)盡量選用當(dāng)?shù)匚锓N、根系發(fā)達(dá)生長快,短期內(nèi)起到水土保持作用,且抗逆性好、適應(yīng)性廣,適宜當(dāng)?shù)貧夂蚝偷乩憝h(huán)境,繁殖、更新能力強(qiáng),具有固土、保水、吸濕作用,具有一定的利用價值和經(jīng)濟(jì)效益。生物群落結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計[11].,是生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵之一,包括各種群落的比例及數(shù)量密度、種群的平面布局、垂直結(jié)構(gòu),從生物鏈角度考慮生物的互生共存,其中喬木、灌木的合理配置是核心。根據(jù)樹種、草種確定種植密度,喜光、速生、干直立的喬木宜稀植,如杉、柏等;喜陰濕、生長緩慢、干形不直的樹木宜密植,如馬尾松、櫟等。一般種植樹木,株距為1～2m,行距為2～4m。根據(jù)地形、巖土組成、土壤水分狀況及侵蝕強(qiáng)度等情況,合理配置植物,建立植物與生態(tài)環(huán)境水分條件相適應(yīng)的生態(tài)群落,兼顧四季植物及各種植物顏色、形狀的搭配。河道兩側(cè)的宜林地段,應(yīng)結(jié)合林業(yè)規(guī)劃建設(shè)營造綠化林帶。保護(hù)和保留河道內(nèi)、河岸帶原有的穩(wěn)定的植物群落,不宜以新植物群落簡單替換,也不宜以增大河道過流能力為由進(jìn)行清除。人工群落應(yīng)與自然群落相適應(yīng),促使植物群落健康、穩(wěn)定地發(fā)展,盡量保持植被的自然特征。原混凝土、漿砌石等硬化、白化堤防在不影響行洪的前提下應(yīng)采用攀爬、垂掛植物進(jìn)行綠化。利用植物措施改善生物棲息地和自然景觀時,根據(jù)沉水植物、浮水植物、挺水植物的生態(tài)習(xí)性混合種植,高桿、蔓延快的植物(如蘆葦?shù)?應(yīng)控制種植。利用植物進(jìn)行岸坡侵蝕加固時,可在河岸淺水處種植耐淹樹種(如水杉、池杉等),利用其發(fā)達(dá)的根系穩(wěn)固堤岸,流水處用草本植物(如野茭白)緩沖水流,增加防洪、護(hù)堤能力,在不影響行洪的情況下,河道內(nèi)的灘地和近岸水域宜保留或種植有利于治污和凈化水體的植物,常水位以下配置沉水植物,常水位與洪水位之間配置挺水植物、濕生植物,或自然種植喬、灌木,在常水位至洪水位區(qū)域的下部以濕生植物為主,上部以中生但能短時間耐淹植物為主。植物配置種植應(yīng)群落化,物種間生態(tài)互補(bǔ),上下有層次,左右相連接。盡量利用本土植物,若引進(jìn)外來物種,需經(jīng)過調(diào)研及科學(xué)論證。平原河道可結(jié)合景觀、水質(zhì)凈化布置生態(tài)浮島[12].。

3.8 河道施工

河道施工優(yōu)先選用當(dāng)?shù)夭牧?重視表土,根據(jù)表土性能作為種植土和回填料。盡量避開洪水期和河道動植物生長、繁衍等敏感期,充分考慮其對下游河道水質(zhì)的影響,尤其是飲用水源保護(hù)區(qū)、旅游渡假區(qū)等。

4 結(jié) 語

本文對河道生態(tài)建設(shè)進(jìn)行了初步研究,認(rèn)為河道生態(tài)建設(shè)首先應(yīng)重視河道基本資料的收集、整理與分析,既考慮傳統(tǒng)水利工程的防洪安全、結(jié)構(gòu)安全又兼顧生態(tài)安全、景觀安全,使水利防洪、生態(tài)、景觀三者完美結(jié)合,同時從河道岸線、河道斷面形式、河床形態(tài)及切灘、疏浚等方面對河道生態(tài)建設(shè)技術(shù)進(jìn)行了初步論述。

有些研究有待進(jìn)一步補(bǔ)充和完善,如對已受損河道的修復(fù)、河道生態(tài)需水量等。

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