楊 震
(滕州市河湖長制事務中心 山東滕州 277599)
河道在城市中發(fā)揮著非常重要的作用,其防洪排澇、調節(jié)氣候、景觀等功能對于城市的環(huán)境、經(jīng)濟等都有著非常重要的影響。尤其是隨著城市化進程的不斷加快,河道在城市中的生態(tài)效益越來越被凸顯出來,但近年來城市的工業(yè)發(fā)展、居民的生活對于河道都造成了一定程度的破壞,使得河道的生態(tài)效益被弱化[1]。在此背景之下,進行河道整治使城市的生態(tài)水環(huán)境得到有效地改善非常必要。而河道整治工程的順利實施,不僅依賴于科學的工程設計,同時也需要保證施工的質量,因此需要采取更加合理的施工措施,避免河道整治施工活動的開展對生態(tài)環(huán)境造成二次破壞。
在城市中,河道是徑流匯聚的主要場所,城市中的徑流主要是雨水形成,但由于城市的環(huán)境復雜,初期的雨水徑流往往攜帶了大量的污染物,且徑流一般又會通過市政雨水管網(wǎng)或散排的方式直接進入到附近的河道之中,因此其所攜帶的城市地表污染物也會隨之進入到河流之中。這些污染物在進入到河道之后會逐漸沉積到河道底部,從而使得河道底部的泥土被污染[2]。同時,許多城市的生活污水也未經(jīng)過嚴格的處理就排入到河道之中,其所攜帶的污染物也會對河道的底泥造成污染。因此,河道生態(tài)系統(tǒng)不僅僅包含水體,同時還包含了河道的底泥,而底泥中如果存在大量污染物,也會污染河道水質。
除了底泥會導致河道水環(huán)境的破壞之外,城市之中還存在著其它污染源也會對河道的生態(tài)環(huán)境造成影響。如,城市空氣中的污染物在溶于河道的水或雨水之后會直接導致水質的變化、城市中氣候的變化會導致河道水體加速蒸發(fā)、工業(yè)廢水的排放會污染河道水流等。從而使得河道中原本的水生植物、魚類等的生存空間被嚴重破壞,使得河道中的生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞[3]。而在河道的生態(tài)系統(tǒng)遭到污染破壞之后,其又會反作用于城市的環(huán)境,如對城市土體造成污染,使其不適宜于植物生長,從而形成惡性循環(huán),使城市的生態(tài)環(huán)境遭到更大破壞。
河水的流動對河道的自我凈化能力有著非常重要的影響,但是隨著各種建設活動的不斷開展,河流斷面變化、生態(tài)破壞等情況較為普遍,使得河水的流速受到嚴重影響,而在河水流速降低時,河道的自我凈化能力就會受到嚴重影響。流速的降低直接導致河道水動力不足,從而不能夠及時地將污染物轉移和凈化,使得河道污染情況加劇。同時,由于氣候條件的變化以及工程措施的不到位,在大量降雨時,河道的水流速度又會急劇加快,使得河道的消納能力不足,進而會使得水流速度大大加快,形成洪水,對河道周邊的建筑、基礎設施造成嚴重的破壞。
無論是自然環(huán)境中的河道還是城市中的河道,其功能都十分豐富,而河道的污染和破壞使得河道的功能逐漸單一化甚至完全消失,因此在進行河道整治工程施工的過程中,首先必須要注重對河道功能的完善。尤其是在城市之中,河道承載著防洪、景觀、水生態(tài)環(huán)境保護等作用,因而在進行河道整治時,就需要結合城市生態(tài)環(huán)境的實際需求,對河道的功能加以完善,使河道能夠有效地平衡城市水資源的分配,同時通過采取合理的工程措施進行河道整治,有效改善城市的生態(tài)水環(huán)境。
生態(tài)環(huán)境保護的核心就在于尊重自然,由于城市中存在著大量的人工建筑物,許多河道工程也是人工打造的,而無論是天然河道還是人工河道都生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,因此在對其進行整治時,就必須要遵循尊重自然的基本原則。在工程設計和施工的全過程貫徹尊重自然的理念,使河道能夠更好地恢復其自然屬性,回歸自然生態(tài)系統(tǒng)[4]。只有充分地尊重自然,才能夠通過河道整治維持其原有的生態(tài)平衡,使河道能夠提升城市的環(huán)境品質。同時,在城市河道整治過程中,也需要充分地借鑒天然河流的優(yōu)勢,使城市河道能夠發(fā)揮同天然河道相近的效果,從而使河道整治效益最大化。
河道整治是一個系統(tǒng)性的工程,并不僅僅局限于水體、底泥或是河岸中的某一個方面,而是全面綜合的治理,因此對河道的整治不能只關注水體污染、底泥污染、防洪能力不足、岸坡沖刷嚴重等問題中的某一個方面,而是應該進行系統(tǒng)性的考量,結合河道及其周邊的實際環(huán)境和存在的問題,通過采取合理的工程措施使得河道所存在的多種問題均能夠得到改善。同時,河道的整治也不應局限于某一個點位或某一段河道,而是應該對河道上中下游整體進行全方位的整治,覆蓋河道堤岸、水體、水生動植物等各個方面,因此在進行河道整治的過程中必須要注重整治的系統(tǒng)性,并立體地進行河道整治,才能夠使河道整治工程取得更好的效果,以及實現(xiàn)更為長遠的治理[5]。
洪澇是當前城市河道所面臨的一個重要問題,不僅會對河道生態(tài)環(huán)境造成破壞,也會破壞城市的建筑設施,因此在進行河道整治的過程中,必須要采用相應的措施完善河道的防洪工程,并通過完善的防洪工程提升河道抗洪能力,從而實現(xiàn)對河道生態(tài)環(huán)境的改善。常見的完善防洪工程措施主要有增設滯洪區(qū)、新建護岸擋墻、增加堤防高度及河底清淤等,因此可結合河道的實際情況,綜合利用相應的工程措施,使河道的防洪能力滿足更高的防洪標準,進而改善河道的生態(tài)水環(huán)境。
河道的岸坡也是河道生態(tài)系統(tǒng)的一個重要組成部分,岸坡的破壞也會使整個河道的生態(tài)環(huán)境受到影響,因此在進行河道整治的過程中,也會采取一定的工程措施對岸坡進行修復。在實際的整治施工過程中,由于不同河道的岸坡形式有所不同,因此采取的相應工程措施也有所不同。較為常見的岸坡修復材料主要有石籠、生態(tài)袋、土工網(wǎng)以及干砌石等,而對于材料的選用也需要關注河道生態(tài)環(huán)境的實際需求,使其有助于河道岸坡生態(tài)環(huán)境的修復。同時,為了改善河道岸坡的生態(tài)環(huán)境,還可以結合河道及其周邊環(huán)境的特點輔以綠化種植,并確保植物能夠有效存活并發(fā)揮改善生態(tài)環(huán)境的作用。
由雨水引起的徑流排入河道是河道面源污染及底泥污染的一個重要成因,因而要實現(xiàn)對河道生態(tài)水環(huán)境的改善,還需要對排入河道的徑流加以控制。在河道整治工程中,采取雨水截流措施是避免徑流直接排入河道的一個重要工程措施。該措施是通過增設截流管、截流井以及限流管等實現(xiàn)對雨水的截流,然后再將截流的雨水引入到調蓄池進行處理,將攜帶污染物的徑流處理達標之后再排入河道,從而使因徑流造成的河道污染得到有效控制。此外,對于未實現(xiàn)雨污分流的區(qū)域,還應該進一步實施雨污分流工程,將雨水和污廢水分開進行處理,實現(xiàn)在提高處理效率的基礎上減少資源浪費的目的。
本項目為山東省滕州市小清河治理工程,項目河道為滕州市城區(qū)的主要河道之一,承擔著生態(tài)景觀、防洪排澇的功能,但河道不僅整體位于地勢低洼地區(qū),而且周邊還有密集的人口,因此本次河道整治工程涉及小清河荊河至韓橋段,全長2.8km。由于項目河道周邊人口密集,同時位于城區(qū)附近,因而河道的整體生態(tài)環(huán)境遭到了嚴重破壞,同時底泥存在硬化的情況,水體污染較為嚴重,且邊坡也受到了嚴重的沖刷,急需進行河道整治。小清河的河道現(xiàn)狀如圖1 所示。
圖1 河道沿線原貌
由于本項目河道底泥污染情況較為嚴重,且已經(jīng)出現(xiàn)了硬化的情況,同時底泥的堆積也減小了河道的過流斷面,影響行洪能力。因此,在進行河道整治的過程中需要對河道進行疏浚。在進行河道疏浚施工的過程中,對于河道較寬,且河底碎石較多的河段,采用抓斗式挖泥船對河底碎石、雜物加以挖除;對于河道較窄且已建橋梁底標高較低的河段,采用挖機開挖。而在進行河道整治的整個工程施工時,為避免疏浚產(chǎn)生的土方對環(huán)境造成二次破壞,疏浚土方均用挖泥船運至排泥場附近,用吹泥船吹填至排泥場內,且排泥場尾水排放滿足環(huán)保要求,因此在尾水排放至附近河道之前,還設有余水沉淀池進行處理。余水沉淀池緊貼排泥場設置,排泥場與沉淀池之間設退水口,排泥場內泥漿含量較高的污水,由退水口進入沉淀池,經(jīng)沉淀達標后,由沉淀池退水口排入附近河道。
為滿足小清河防洪排澇的功能需求,在進行項目河道整治的過程中,新建了一座攔水壩。在進行攔水壩施工的過程中,先根據(jù)施工圖紙進行了測量放樣,確保施工準確。在完成放樣之后,雖然將攔水壩的施工安排在了枯水期進行,但由于是在河道中進行施工,因此仍需要進行施工導流。本項目采用圍堰進行導流,僅在河流上游設一道圍堰,下游不設圍堰,即可滿足施工導流的需求,圍堰采用土袋圍堰,圖2 為圍堰斷面示意圖。完成了圍堰施工之后再進行土方開挖,開挖完成之后再進行壩體混凝土的澆筑。本項目攔水壩為混凝土攔水壩,主要包括壩基混凝土、壩體混凝土,但在對攔水壩混凝土澆筑過程中主要需要注意控制模板施工和澆筑的方式。對于模板施工,本項目攔水壩主體采用固定尺寸鋼模,對于邊角部位,采用零星木模板進行拼補,同時為對模板進行固定,在模板的外側使用木圍欄進行固定,然后再利用拉筋與預埋的埋筋焊接,從而實現(xiàn)對模板的固定。在澆筑過程中,雖然整個攔水壩的混凝土方量不大,但仍需要采用分層的方式進行澆筑,將每一層的澆筑厚度控制在0.4m,從而保證攔水壩混凝土的施工質量。
圖2 圍堰斷面示意圖
為對河道進行立體的生態(tài)修復,在河道整治的過程中,本項目還進行了立體生態(tài)系統(tǒng)的打造。首先,為實現(xiàn)對水體的修復,選用了沉水植物。而在進行沉水植物種植時,主要選擇四季常綠,并且耐低溫、耐鹽、耐高溫、耐弱光,同時凈化效果好以及對氮、磷等污染物有較高的凈化率的品種,在充分考慮水下空間、層次后,實現(xiàn)水下沉水植物景觀化。其次,除了沉水植物之外,本項目還采用了生態(tài)浮島,以進一步提升河道的景觀觀賞性和水體自凈能力。在浮島施工時,浮盆采用直徑 30~33cm PE 材質中空浮盆,并在浮盆種植水生鳶尾、旱傘草等挺水植被。浮島小塊由鋼管固定,植物各種類相間交錯,對稱分布。浮島下部懸掛新型吸附材料,配合多功能復合菌劑,強化有機物、氮素及懸浮物的去除。生態(tài)浮島的最終效果如圖3 所示。
圖3 生態(tài)浮島效果
本文主要對河道整治工程施工的相關問題進行了研究。首先,分析了當前城市河道所存在的主要生態(tài)環(huán)境問題,明確了當前城市河道主要存在底泥污染、生態(tài)環(huán)境惡化、自我凈化及防洪能力不足3 個方面的問題。其次,在此基礎上,探討了生態(tài)水環(huán)境改善視角下河道整治的基本原則,主要包括注重完善河道功能、尊重自然和注重系統(tǒng)性。然后,分析了河道整治中較為常用的生態(tài)水環(huán)境整治工程措施,主要包括完善防洪工程、岸坡修復和雨水截流。最后,結合山東省滕州市小清河治理工程實例,分析了在進行河道整治工程施工過程中需要關注的施工技術要點,以期能夠為河道整治工程施工質量的提升提供參考。