（新疆伊犁州水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院伊犁州835000）

生態(tài)水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案分析與研究

袁偉

（新疆伊犁州水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院伊犁州835000）

水利工程是國(guó)家建設(shè)的重點(diǎn)項(xiàng)目之一，其對(duì)于社會(huì)的發(fā)展具有積極的推動(dòng)作用。傳統(tǒng)水利工程在建設(shè)時(shí)，基本都是以控制水流為主要目標(biāo)，忽視了河流形態(tài)的多樣性以及水域生態(tài)系統(tǒng)的整體性。生態(tài)水利工程的提出，給上述問(wèn)題的解決提供了途徑。鑒于此，文章對(duì)生態(tài)水利工程規(guī)劃的基本特征進(jìn)行闡述，并在此基礎(chǔ)上，以河道作為研究對(duì)象，分析了生態(tài)水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案。

生態(tài)水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)河道

1 生態(tài)水利工程規(guī)劃的基本特征

（1）安全性。生態(tài)水利工程規(guī)劃要以可持續(xù)發(fā)展觀為指導(dǎo)，在河流綜合治理的同時(shí)關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)維護(hù)，避免給環(huán)境帶來(lái)破壞。在規(guī)劃中，要綜合運(yùn)用水利工程學(xué)與生態(tài)學(xué)的知識(shí)，對(duì)工程建設(shè)進(jìn)行合理安排，保證工程建設(shè)安全可靠。同時(shí)，規(guī)劃要遵循相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合河流特征、河勢(shì)變化、河流斷面等方面內(nèi)容，對(duì)生態(tài)水利工程進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃，以保證施工安全，增強(qiáng)水利工程的耐久性。

（2）異質(zhì)性。在水環(huán)境中擁有多種多樣的生物群落，受非生態(tài)環(huán)境本身自然空間異質(zhì)性的直接影響，即自然空間與生物群落種類存在著依存與耦合關(guān)系。為此，要想提高生物群落的多樣化性，就必須提高河流空間異質(zhì)性，在水利工程規(guī)劃中必須充分考慮河流生態(tài)環(huán)境的多樣化條件，避免工程建設(shè)對(duì)自然空間中生態(tài)因子的異質(zhì)性帶來(lái)重大影響，進(jìn)而維護(hù)工程所在地的生態(tài)系統(tǒng)平衡。

（3）反饋調(diào)整性。生態(tài)水利規(guī)劃要根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展作出調(diào)整，從發(fā)展階段來(lái)看，生態(tài)系統(tǒng)需要利用幾年時(shí)間進(jìn)行演替，而其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和穩(wěn)定性需要經(jīng)歷更長(zhǎng)的時(shí)間才能形成。所以，在生態(tài)水利工程規(guī)劃中，要著眼于長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，通過(guò)仿造功能完善的河流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，形成穩(wěn)定的河流水利生態(tài)系統(tǒng)，充分發(fā)揮生態(tài)水利工程的作用，加強(qiáng)河流修復(fù)與河道治理，促使生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展。

2 生態(tài)水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案

河道是水利工程的重要組成部分之一，也是生態(tài)水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，鑒于此，本文著重對(duì)生態(tài)河道的規(guī)劃設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和研究。

2.1 生態(tài)河道規(guī)劃設(shè)計(jì)內(nèi)容

2.1.1 生態(tài)河道的平面設(shè)計(jì)

生態(tài)河道的平面設(shè)計(jì)關(guān)系到生態(tài)系統(tǒng)的整體把握，在設(shè)計(jì)中要重點(diǎn)考慮河流的過(guò)流能力。從當(dāng)前河道現(xiàn)狀來(lái)看，河道生態(tài)系統(tǒng)受人類頻繁活動(dòng)的影響，使得河道地帶日漸狹窄，水域面積大幅度縮減，生物物種的生存環(huán)境受到嚴(yán)重破壞。所以，在規(guī)劃設(shè)計(jì)生態(tài)河道時(shí)，既要滿足排洪要求，對(duì)河道寬窄進(jìn)行合理規(guī)劃，又要恢復(fù)河道的生態(tài)系統(tǒng)，拓寬河道水域面積。這樣一來(lái)，不僅能夠通過(guò)修復(fù)河道生態(tài)系統(tǒng)為微生物繁衍提供生存條件，而且還能夠減輕汛期河道的行洪壓力，增大滲水面積，起到補(bǔ)給地下水，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境的作用。生態(tài)河道規(guī)劃設(shè)計(jì)要綜合運(yùn)用生態(tài)學(xué)和水利學(xué)的知識(shí)，通過(guò)規(guī)劃設(shè)計(jì)重點(diǎn)治理河道環(huán)境，使河道恢復(fù)抗洪防汛的功能，有效降低水流流速，避免水流對(duì)沿岸造成過(guò)大沖擊，有效改善局部環(huán)境。此外，若河道位于城鎮(zhèn)生活區(qū)域，則要在考慮生態(tài)功能的同時(shí)，兼顧審美功能和社會(huì)功能，如設(shè)計(jì)親水的活動(dòng)場(chǎng)所，供居民休憩娛樂(lè)之用，使河道成為城鎮(zhèn)亮麗的風(fēng)景線。

2.1.2 生態(tài)河道斷面設(shè)計(jì)

河道水位和水量是河道斷面設(shè)計(jì)必須考慮的兩方面因素，在設(shè)計(jì)中要重點(diǎn)整治河流邊坡，使河道斷面滿足水生物生存繁衍的需求，并且不會(huì)在汛期對(duì)周邊居住環(huán)境構(gòu)成威脅。為此，河道斷面設(shè)計(jì)可對(duì)單級(jí)梯形、矩形斷面、多層階梯的常見(jiàn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新，采用復(fù)式斷面設(shè)計(jì)，具體如下：以常水位為分界點(diǎn)，在其以上部位設(shè)置河道緩坡，在其以下部位設(shè)計(jì)成梯形斷面。在汛期，河道水流會(huì)漫過(guò)河道緩坡，雖然增大過(guò)水?dāng)嗝?，但不?huì)對(duì)周邊環(huán)境造成洪水沖擊；在枯水期，水流在主河道內(nèi)流動(dòng)，可維持基本的河流生態(tài)需水。通過(guò)復(fù)式斷面設(shè)計(jì)，不僅能夠體現(xiàn)河道內(nèi)水流在常水位時(shí)的親水性，而且還能夠有效減緩護(hù)岸高度，滿足泄洪要求，此外也能為濱水區(qū)設(shè)計(jì)優(yōu)美景觀提供規(guī)劃空間。在治理河道生態(tài)環(huán)境中，要將斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為切入點(diǎn)，根據(jù)生物群落多樣化、水流形式、水流流速、水體溶氧量等方面的要求，對(duì)河道斷面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，恢復(fù)或仿造河道多樣化的生態(tài)景觀環(huán)境。

2.1.3 河床及護(hù)岸類型

生態(tài)河道設(shè)計(jì)的最終目的是使河道具有自修復(fù)功能，為了達(dá)到這一目的，需深入研究河道護(hù)岸形式，制定可行性方案。在常見(jiàn)的設(shè)計(jì)方案中，通常采用建造堰壩或橡皮壩的方式，使河床與河堤成為一體，而很少考慮到河床的建設(shè)需求。所以，為了保證設(shè)計(jì)方案的有效性，應(yīng)當(dāng)將河床設(shè)計(jì)納入到生態(tài)河道設(shè)計(jì)中加以重點(diǎn)考慮。在河道護(hù)岸設(shè)計(jì)中，應(yīng)進(jìn)行生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)，如采用柵格邊坡加固技術(shù)、植物根系加固技術(shù)、生態(tài)砌塊加固技術(shù)等，對(duì)河道護(hù)岸的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行恢復(fù)。這些技術(shù)措施均能夠增強(qiáng)堤岸的穩(wěn)固性，促使河水有效補(bǔ)給地下水，有助于維持整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。在護(hù)岸類型設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分考慮河道坡面形式，合理確定護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式，并選擇好建筑材料，以達(dá)到節(jié)約工程成本與保護(hù)生態(tài)環(huán)境的雙重目的。

2.2 生態(tài)河道的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案

2.2.1 規(guī)劃設(shè)計(jì)的總體思路

在生態(tài)河道規(guī)劃設(shè)計(jì)中，要明確以下總體思路：

（1）工程確認(rèn)。根據(jù)生態(tài)河道規(guī)劃區(qū)域和作業(yè)范圍，進(jìn)行工程立項(xiàng)，對(duì)工程項(xiàng)目的可行性進(jìn)行分析，明確工程的建設(shè)目標(biāo)。

（2）調(diào)查研究。深入到工程所在區(qū)域進(jìn)行實(shí)地勘察，勘察內(nèi)容包括地形、地貌、地質(zhì)、水文、生物等，適當(dāng)擴(kuò)大勘察區(qū)域面積，盡可能獲取更加全面的勘察信息。將勘察信息帶回到室內(nèi)進(jìn)行研究，如選取工程所在地的生物物種，結(jié)合所在地的水文地質(zhì)情況，研究該物種的生活習(xí)性，分析影響物種棲息的環(huán)境因素，從而為保障工程區(qū)域范圍內(nèi)的物種完整性提供可靠依據(jù)。

（3）工程設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)者要根據(jù)類似生態(tài)河道設(shè)計(jì)方案，秉承因地制宜的原則，對(duì)本工程的生態(tài)河道進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。同時(shí)，設(shè)計(jì)者還要結(jié)合河道的具體情況，對(duì)規(guī)劃方案進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化。

（4）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)驗(yàn)證工程設(shè)計(jì)方案是否具備技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性以及建設(shè)安全性，要求規(guī)劃設(shè)計(jì)方案必須兼顧生態(tài)功能、美觀功能和社會(huì)功能，能夠妥善應(yīng)對(duì)汛期和枯水期的水流變化，并有助于修復(fù)改善河道生態(tài)環(huán)境，形成優(yōu)美的河道景觀。

2.2.2 規(guī)劃設(shè)計(jì)的具體方案

在生態(tài)河道規(guī)劃設(shè)計(jì)中，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)是護(hù)岸常用的一種方案，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)更能體現(xiàn)出河道的整體生態(tài)性，如籠石生態(tài)型護(hù)岸、生態(tài)混凝土護(hù)岸、土工網(wǎng)復(fù)合植被護(hù)岸等等，這些生態(tài)型護(hù)岸的基本原理均為在硬性結(jié)構(gòu)中預(yù)留出一定的空間，并制成生態(tài)網(wǎng)格形式的護(hù)岸，其中間有孔，并與坡面底部的土壤相接，可在孔內(nèi)種植綠色植物，從而形成生態(tài)型護(hù)岸，它的主要特點(diǎn)是抗沖蝕能力強(qiáng)，護(hù)岸的缺口部位適宜動(dòng)植物生長(zhǎng)，對(duì)河岸的生態(tài)環(huán)境起到了一定的保護(hù)作用。為擴(kuò)大柵格結(jié)構(gòu)的應(yīng)用空間，下面提出幾種具體的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案：

（1）在對(duì)河道立式駁岸的設(shè)計(jì)中，可將封閉式的隔水砌墻改為柵格結(jié)構(gòu)，具體方法是變立式為斜式，坡面從原本的直角改成65°～75°之間，并在坡面上預(yù)留出以下小孔徑的柵格，同時(shí)結(jié)合地域的氣候特點(diǎn)種植一些常綠植物、花卉或是灌木等，由此可充分體現(xiàn)出河道駁岸的生態(tài)性。

（2）對(duì)河道斜式護(hù)岸的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，較為常用的形式有兩種，即混凝土砌石和附圖中的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，這兩種形式的護(hù)岸均可改為柵格結(jié)構(gòu)。

附圖網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的護(hù)岸

在具體的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，應(yīng)確保柵格空間疏密有序，可以混凝土砌石生態(tài)護(hù)岸面為主，在其上分出若干個(gè)柵格，要保證其大小的均勻性及布局的合理性，實(shí)際規(guī)格尺寸可按河道的水文水情進(jìn)行設(shè)定，在較大的柵格空間內(nèi)，可以種植喬木，較小的柵格內(nèi)則可種植各類花卉或是灌木，避免出現(xiàn)附圖中只有綠草的單一化局面。通過(guò)多種植物的交錯(cuò)布置，可增強(qiáng)河道景觀的自然美感，并且還能為各類以水生生物為食的鳥(niǎo)類提供棲息的場(chǎng)所。

（3）直立式結(jié)構(gòu)是水利工程建設(shè)中混凝土砌石的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)，這種河堤結(jié)構(gòu)作業(yè)方便、適用性強(qiáng)，雖然可以有效保護(hù)農(nóng)田和居民生活環(huán)境，但是卻因結(jié)構(gòu)自身的局限性，易造成河道渠道化，隔斷河流生態(tài)系統(tǒng)與其周邊生態(tài)系統(tǒng)的聯(lián)系。所以，有必要對(duì)直立式結(jié)構(gòu)河堤設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，根據(jù)河道水文的具體變化，可采取斜式堤岸與自然型堤岸相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案。若該河段受水流沖蝕嚴(yán)重，則通過(guò)斜式堤岸設(shè)計(jì)有效減緩堤岸高度，自然型堤岸設(shè)計(jì)適用于水流沖蝕較輕的河段。在具體的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，要充分考慮工程的實(shí)際情況，通過(guò)設(shè)計(jì)間隔型的堤岸，以及增加親水臺(tái)階或平臺(tái)，使其滿足保護(hù)生物物種多樣性的需求。

3 結(jié)論

總而言之，生態(tài)水利工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)是一項(xiàng)較為復(fù)雜且系統(tǒng)的工作，由于水利工程涵蓋的范圍較廣，為便于研究，本文以水利工程中較為重要的河道為對(duì)象，分析了生態(tài)河道的規(guī)劃設(shè)計(jì)內(nèi)容，隨后提出規(guī)劃設(shè)計(jì)的具體方案，期望通過(guò)本文的論述，能夠?qū)Υ龠M(jìn)我國(guó)水利工程向生態(tài)化方向發(fā)展有所幫助。

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2017-02-10）

袁偉（1983-），男，四川資陽(yáng)人，大學(xué)本科，工程師，研究方向：水利規(guī)劃、水土保持等。