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        某河流水生態(tài)修復(fù)工程植物種植水位探討

        2020-06-20 11:22:52陳巧紅耿川
        工程建設(shè)與設(shè)計 2020年9期
        關(guān)鍵詞:高郵水深河道

        陳巧紅,耿川

        (中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司,武漢430060)

        1 引言

        隨著水生態(tài)文明建設(shè)工作的不斷推進,區(qū)域水環(huán)境綜合整治工程在全國范圍內(nèi)開展,做好水生態(tài)修復(fù)工作是水環(huán)境綜合整治工程成敗的關(guān)鍵。在當今河道治理工程中,植物措施的合理配置是滿足水生態(tài)修復(fù)、水環(huán)境綜合治理要求的有效措施。植物的生長受水深條件的限制,水位是決定水生植物分布的主導(dǎo)因素與關(guān)鍵因子。不同功能群的物種對水深有不同的耐受力,作為與水體生境密切相關(guān)的一類植物,水生植物對水體水位的變化比較敏感。

        本文以安徽省天長市高郵湖支流楊村河為例,探討缺資料地區(qū)徑流計算方法【1,2】;計算河道水面線,為水生態(tài)、水環(huán)境修復(fù)工程植物種植水位的擬定提供借鑒。

        2 楊村河概況

        楊村河發(fā)源于天長市平安鄉(xiāng)西南翁集丁壩,匯入魏橋水庫,經(jīng)躍進水庫后繼續(xù)東流,進入沂湖,出湖后入高郵湖。本次楊村研究范圍上自躍進水庫溢洪道,下至入沂湖口,河道總長18.4km,20 條支流總長約27.4km,自躍進水庫至入沂湖口區(qū)間流域面積為119km2,河道比降為0.344‰。沂湖位于天長市東北邊境,高郵湖的西岸,主要來水為楊村河,通過沂湖閘與高郵湖連通,沂湖閘水位與高郵湖水位一致,如圖1 所示。

        圖1 楊村河流域水系圖

        3 徑流計算

        3.1 資料

        楊村河流域未設(shè)置水文站,無實測徑流資料。本次收集到《天長市躍進水庫度汛應(yīng)急工程初步設(shè)計》、躍進水庫水文整編資料(2015—2018 年)和天長水文站2016—2018 年逐日平均流量。

        3.2 徑流計算

        根據(jù)已有資料,采用水文參數(shù)移植、水文比擬、降雨修正等方法計算楊村河徑流。

        河口年均流量計算:根據(jù)躍進水庫水文整編資料,推求水庫壩址以上徑流系數(shù)和水庫年均、月均下泄流量。躍進水庫年均來水量為2.842×107m3,年均徑流深為398.52mm,年均徑流系數(shù)為0.38。采用水文比擬法推求水庫壩址至河口區(qū)間年均流量,疊加水庫年均下泄流量,得楊村河河口處年均流量2.09m3/s。采用天長水文站2016—2018 年逐日平均流量對計算成果進行驗證。

        楊村河河口月均流量計算:以天長水文站為參證站,計算區(qū)間月均流量,以河口處年均流量進行修正。

        4 水位計算及分析

        4.1 河湖常水位

        湖泊和有控制性建筑物的河道,植物措施布置高程選擇依據(jù)為河湖常水位。根據(jù)定義:常水位指的是在江河、湖泊的某一地點,經(jīng)過長時期對水位的觀測后得出的,在一年或者若干年中,有50%的水位等于或超過該水位的高程值。對天然河道,汛期洪水位較高,枯水期水位較低,一年內(nèi)甚至一場洪水周期內(nèi),河道內(nèi)水位是往復(fù)變化的。所以,無控制性建筑物的天然河道不存在河道常水位。當今天然河道水生態(tài)修復(fù)設(shè)計工作中,尚無成熟理論可以提供指導(dǎo)植物措施方案布置的水位。

        4.2 高郵湖水位

        考慮水生植物種植,推求楊村河年均流量、月均流量對應(yīng)沿程水位,探討植物種植水位的選擇。河口起推水位為高郵湖常水位、沂湖閘月均水位。

        高郵湖常水位為5.77m。根據(jù)沂湖閘2016—2018 年逐日水位,沂湖閘50%的水位為5.90m。沂湖閘水位觀測資料較短,采用高郵湖常水位對沂湖閘逐日水位進行修正。

        4.3 邊界條件設(shè)置

        計算斷面:楊村河區(qū)間共設(shè)置88 個斷面,斷面間距約為200m。

        糙率擬定:天然河道糙率是衡量河床及邊灘形狀不規(guī)則性和粗糙程度對水流阻力影響的一個綜合系數(shù),與河床、邊灘的粗糙度、河道斷面形狀、邊灘地質(zhì)性質(zhì)、水流流態(tài)及含沙率等因素有關(guān)【3】。楊村河上游段為自然河道,河道內(nèi)生長雜草并有淤積情況,河道彎曲,糙率n=0.030;楊村河中下游段河道順直,主河槽沖於變化較小,糙率n=0.025。

        4.4 計算成果分析

        根據(jù)2019 年實測地形資料建模,計算楊村河年均流量、月均流量對應(yīng)沿程水面線。

        楊村河上游段河道縱坡較大,中下游段河底縱坡較平緩,其沿程水位主要受高郵湖水位頂托影響。

        楊村河月均流量、年均流量對應(yīng)的沿程水位關(guān)系如下:

        1)主汛期7 月份與年均值偏差最大,最大值為0.95m,主要原因為高郵湖7 月份起推水位較高;

        2)汛期6~8 月,月均流量對應(yīng)水位高于年均流量對應(yīng)水位,6 月、8 月沿程偏差不大,最大為0.38m;

        3)枯水期4~10 月,月均流量對應(yīng)水位值小于年均流量對應(yīng)水位值,最大偏差為-0.50m;

        4)除主汛期7 月、8 月~翌年6 月,月均流量與年均流量對應(yīng)沿程水位的偏差范圍為-0.50~0.35m。

        在植物措施設(shè)計時,應(yīng)結(jié)合不同水生植物的生長習(xí)性,根據(jù)河道內(nèi)水深情況種植不同類型的水生植物,挺水植物一般適合生長在水深0.5m 以內(nèi)的區(qū)域范圍內(nèi)。浮葉植物一般適合生長在水深0.5~1.5m 范圍內(nèi),最佳生長區(qū)域水深為0.5~1.0m。沉水植物一般適合生長在水深1.5~2.5m 范圍內(nèi),最佳生長區(qū)域水深為1.0~1.5m。

        綜上分析,挺水植物適宜水深為0.5m,浮葉植物、沉水植物生長適宜水深均有1.0m 的變幅范圍,8 月~翌年6 月,月均流量與年均流量對應(yīng)沿程水位的偏差范圍為-0.50~0.35m,水生植物適宜水深的變幅在月均流量與年均流量對應(yīng)沿程水位偏差范圍內(nèi)。植物措施設(shè)計時,種植水位推薦以年均流量對應(yīng)水位進行選擇,并采用耐淹的挺水植物,以應(yīng)對主汛期高水位的影響。

        作為水體生態(tài)修復(fù)的基礎(chǔ),挺水植物的選擇尤為重要,結(jié)合楊村河區(qū)域特點,盡量選用本地種,結(jié)合水質(zhì)改善需要配置凈化能力強、景觀效果好的品種。為提高水體凈化能力,可有效保證四季均有挺水植物、沉水植物生長,保持常綠。根據(jù)區(qū)域現(xiàn)狀,考慮在河濱帶年均流量對應(yīng)水深0.5m 內(nèi)種植挺水植物,主要選擇水生美人蕉、鳶尾、再力花等;0.5~2.5m 范圍內(nèi)構(gòu)建沉水植物群落,主要為輪葉黑藻、苦草、伊樂藻等。

        5 結(jié)語

        1)在缺乏資料地區(qū)進行徑流計算,應(yīng)結(jié)合已有資料,采用同流域或不同流域水文站長系列徑流資料插補延長、移植、水文比擬、降雨修正等多種方法進行分析計算。

        2)無控制性建筑物的天然河流不存在河道常水位,當前尚無成熟理論可以提供指導(dǎo)植物措施布置的水位。在進行水生植物種植高程選擇時,建議結(jié)合挺水植物、沉水植物生活習(xí)性,適宜水深和光照等,參考河道年均流量對應(yīng)水位,綜合考慮后確定。

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