生態(tài)技術(shù)治理河床穩(wěn)定及河岸防護(hù)

李全玉

(黑龍江省寶泉嶺墾區(qū)水利勘測(cè)設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，黑龍江 蘿北 154211)

生態(tài)技術(shù)治理河床穩(wěn)定及河岸防護(hù)

李全玉

(黑龍江省寶泉嶺墾區(qū)水利勘測(cè)設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，黑龍江 蘿北 154211)

因全球自然環(huán)境逐步惡化加之民眾環(huán)境意識(shí)不斷提高，各建設(shè)項(xiàng)目皆應(yīng)致力遵循自然地貌加以改善。河流整治工程必須受到約束，加強(qiáng)環(huán)境影響評(píng)估及監(jiān)測(cè)調(diào)查。并采用配合自然或撫育方式實(shí)施。傳統(tǒng)采用剛性構(gòu)造設(shè)計(jì)觀念要改變，達(dá)到標(biāo)新立異，例如改采用生態(tài)技術(shù)以構(gòu)筑兼顧景觀地貌、生態(tài)撫育而且結(jié)構(gòu)安全。

河道治理；河床穩(wěn)定；河岸防護(hù)；生態(tài)技術(shù)；物種多樣性；特有生物；和諧美觀

伴隨社會(huì)發(fā)展自然環(huán)境逐步惡化及民眾過(guò)度開(kāi)發(fā)，耕地入侵濕地、洪泛區(qū)、行洪區(qū)，為換取用地，被迫將水路溝渠化并破壞原生植被，造成水土流失加快水體下泄流速，洪峰出現(xiàn)集中、自凈作用衰減、魚(yú)類無(wú)法繁育、水生物生存及野生動(dòng)物棲地破壞，景觀地貌不協(xié)調(diào)，衍生許多始料未及生態(tài)負(fù)面效應(yīng)。

河流治理如能兼顧生態(tài)完整性應(yīng)考慮包括沿岸溪谷、森林、動(dòng)植物棲息地，采用生態(tài)技術(shù)發(fā)揮樹(shù)木根系發(fā)達(dá)良好護(hù)岸功效，并能有效截留地表土壤中豐沃養(yǎng)分，并能攝取水中營(yíng)養(yǎng)，發(fā)揮水質(zhì)凈化作用，樹(shù)蔭更能阻擋強(qiáng)光維持水體冰冷溫度，阻止水生植物過(guò)度滋生，提供親水昆蟲(chóng)重要棲息場(chǎng)所。

在無(wú)現(xiàn)今鋼筋混凝土剛性建材之?dāng)?shù)百年以前，我們祖先采用具生命力頑強(qiáng)的材料如柳枝條等治理河流，即成功的保護(hù)河床穩(wěn)定及護(hù)岸安全?，F(xiàn)今國(guó)外文獻(xiàn)資料明確顯示。運(yùn)用柔性設(shè)計(jì)或搭配半剛性如拋石、石籠、木框植生之復(fù)合性構(gòu)造，對(duì)于河床及護(hù)岸穩(wěn)定及沖蝕控制，都可達(dá)到良好效果。長(zhǎng)期看即可保護(hù)脆弱的生態(tài)環(huán)境又可改善當(dāng)?shù)厣飾⒌豙1]。

1 河流生態(tài)治理技術(shù)

生態(tài)治理工程需進(jìn)行植物基盤維護(hù)工作，應(yīng)設(shè)法減少建設(shè)對(duì)于生態(tài)沖擊及采取生態(tài)替代補(bǔ)償，實(shí)施前最先采取“回避”措施，真無(wú)法“回避”時(shí)才考慮“最小化”，如“最小化”效果不顯著才再考慮“最適化”補(bǔ)償?shù)奶娲胧詈蟆白钸m化”則是為了“最小化”更增效果的措施。

違反生態(tài)原則的工程技術(shù)，常常是效率不顯著又花費(fèi)昂貴，如能改由生態(tài)水循環(huán)借助自然水文循環(huán)系統(tǒng)力量來(lái)治理，不但符合環(huán)保更是為吸納洪水的洪泛區(qū)而節(jié)省大約九成水利工程經(jīng)費(fèi)，這才是典型生態(tài)防洪措施。

針對(duì)河川生態(tài)技術(shù)保育之目標(biāo)，可以概分成3個(gè)等級(jí)：

1)第一級(jí)為以物種多樣性的生態(tài)為主，且其主要目標(biāo)將流域生態(tài)復(fù)育為原先的生態(tài)技術(shù)于河床穩(wěn)定及河岸保護(hù)之技術(shù)歷史狀態(tài)。

2)第二級(jí)為基于特有生物生存，而衍生的河川流域生態(tài)改善工程。

3)第三級(jí)為以美觀及河床穩(wěn)定狀況為主，而非生態(tài)之標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)劃。

當(dāng)前水利工程仍從以人為本角度出發(fā)，唯優(yōu)先考慮如何興建最有利，完全不從生態(tài)角度考慮物種生存，這在國(guó)際上是很落伍的做法，也說(shuō)明生態(tài)技術(shù)在國(guó)內(nèi)仍有待宣導(dǎo)與建立共識(shí)。生態(tài)復(fù)育工程通常是長(zhǎng)期間才能檢視出其結(jié)果成敗，必須于最開(kāi)始階段即排定主要復(fù)育物種及其面臨生存環(huán)境壓力因子，進(jìn)而塑造合適生存環(huán)境條件，如長(zhǎng)流期間、流速范圍、最大安全流量、水位漲退速率及洪水泛濫頻率。

河流生態(tài)治理技術(shù)，是運(yùn)用具生命力植物自身材料特性，或配合其他既有構(gòu)造物于不穩(wěn)定土地、水域、河床及護(hù)岸上，以達(dá)到穩(wěn)定構(gòu)造，不需要人為外力或最少能量介入，而能維持系統(tǒng)穩(wěn)定，可以增添生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、美學(xué)上的效益，且生態(tài)技術(shù)絕對(duì)可以完全取代傳統(tǒng)剛性構(gòu)造，傳統(tǒng)技術(shù)與生態(tài)技術(shù)之比較如表1。但現(xiàn)在多用于彌補(bǔ)土木工程不足的地方，本文要強(qiáng)調(diào)生態(tài)治理技術(shù)絕非附屬替代技術(shù)，而是必要且具智慧的補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，完全是具技術(shù)性的河道治理技術(shù)。應(yīng)用生態(tài)技術(shù)于河床穩(wěn)定及河岸保護(hù)技術(shù)，一般具有以下功能：①防止河岸地表侵蝕；②防止河岸土層流失；③延緩洪峰減弱洪害；④涵養(yǎng)水源凈化空氣；⑤吸附污染改善水質(zhì)；⑥提供生物食源及棲所；⑦改善微氣候美化景觀。利用洪泛區(qū)構(gòu)建濕地來(lái)凈化水質(zhì)、沖蝕控制、改善魚(yú)類及野生動(dòng)物棲地、污水處理、游憩景觀等5項(xiàng)目標(biāo)，其整體效益大于征收成本，極具生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益[2]。

表1 傳統(tǒng)技術(shù)與生態(tài)技術(shù)比較

1)土壤保護(hù)技術(shù)：以密布植被方式保護(hù)土壤，保持溫度增加生物生存，防止雨水沖蝕，但效果無(wú)法達(dá)到地下。

2)地質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)：利用植物根系特性，穩(wěn)定河床，保護(hù)護(hù)岸邊坡抵抗沖蝕。

3)組合施工技術(shù)：配合石材、木材、鋼筋、混凝土、塑膠等產(chǎn)品延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)體使用壽命。

4)輔助施工技術(shù)：利用草種子及植栽完成最終景觀。

2 規(guī)劃執(zhí)行準(zhǔn)則

規(guī)劃如僅符合景觀，未能達(dá)到河床穩(wěn)定及護(hù)岸沖蝕防治，充其量?jī)H可稱為美化環(huán)境工程，要發(fā)揮保護(hù)及控制沖蝕功效，需選擇適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境天然建材，并符合水生生物復(fù)育及生態(tài)上需求的技術(shù)。

設(shè)計(jì)初期邀請(qǐng)地質(zhì)、生物、植物、土壤、環(huán)評(píng)專家提供專業(yè)意見(jiàn)，經(jīng)細(xì)部調(diào)查，實(shí)驗(yàn)室分析后提供橫斷面設(shè)計(jì)構(gòu)想圖；可以設(shè)計(jì)迂回窄而低水河道，來(lái)處理寬廣洪水道，池塘則提供水生物生存，及減緩流速保護(hù)河岸，亦可牽制河床底質(zhì)遷動(dòng)，對(duì)于有河床沖蝕、坡度、水位變化、斷面開(kāi)挖區(qū)都需特別小心設(shè)計(jì)[3]。

選擇適合當(dāng)?shù)靥匦灾m當(dāng)施工機(jī)具，依據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)確修坡，避免造成陡峭坡降，使用當(dāng)?shù)啬玖?、砂土，石材，避免將大石放置于沖積平原及盡量采具生命力材料避免采用鋼筋、混凝土、塑膠等包覆于河床及坡面，采用鄰近區(qū)域繁殖之植栽，保存現(xiàn)存水生植物于河道中原始生態(tài)技術(shù)于河床穩(wěn)定及河岸保護(hù)之技術(shù)位置，如因機(jī)具動(dòng)線考慮，亦需暫時(shí)遷移至附近復(fù)育后重新植回，禁止砍伐清除現(xiàn)有沖積區(qū)上樹(shù)林。當(dāng)發(fā)生有曳引力及流速超過(guò)河床及河岸材料強(qiáng)度；新植栽根系尚未發(fā)育完成前有保護(hù)之需要；地下孔隙水壓增加造成河床及護(hù)岸細(xì)粒料流失；既有空間不足夠以植栽法改善的區(qū)域，在以上情形不可避免時(shí)，方可采用剛性建材[4]。

3 構(gòu)造物設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)水工構(gòu)造物，一般收集資料及評(píng)估步驟如下：

1)取得地形圖、航拍圖、投影圖、施工平面圖。

2)工地調(diào)查、路線規(guī)劃、縱向橫向剖面圖、水文資料。

3)評(píng)估河床地質(zhì)成分、水理調(diào)查分析結(jié)果及河岸穩(wěn)定性。

4)評(píng)估調(diào)查計(jì)劃區(qū)域內(nèi)環(huán)境、植栽情形及可用之水生態(tài)資料。

5)建立災(zāi)損發(fā)生原因，以利未來(lái)修復(fù)工作需要。

6)建立工程完成最終目標(biāo)及屆時(shí)的外觀。

7)選擇具生命力枝條及枯枝當(dāng)施工材料。

8)選擇適當(dāng)施工方式及類型。

9)選擇最理想生態(tài)技術(shù)植栽斷面執(zhí)行如圖1、圖2，考慮相關(guān)植栽特性如蘆葦必須全日照，及水位變化對(duì)植物根系影響，或具凈化水質(zhì)條件及植株高度。

圖1 理想河流生態(tài)治理栽植斷面

圖2 理想河流生態(tài)治理栽植斷面

生態(tài)技術(shù)采用植株來(lái)保護(hù)河岸具有以下優(yōu)點(diǎn)：①植株不會(huì)過(guò)度阻礙水流或限制水流經(jīng)過(guò)；②密植草皮可以種植在所需特定區(qū)域，短時(shí)間內(nèi)快速生長(zhǎng)成功；③草皮具有很長(zhǎng)生命期，相較其他保護(hù)工法便宜，維護(hù)上亦相當(dāng)簡(jiǎn)單；④攔阻淤積之飄浮物可以輕易清除。

缺點(diǎn)部分為需投入后期維護(hù)費(fèi)用，對(duì)于溪谷及河道地區(qū)較不適合木科植物，草本植物可承受長(zhǎng)時(shí)間1.8m/s，或短時(shí)間4.5m/s流速?zèng)_刷，及長(zhǎng)時(shí)間生態(tài)技術(shù)于河床穩(wěn)定及河岸保護(hù)之技術(shù)100N/m2曳引力限制，木本植株因株徑較粗，會(huì)造成渦流有損及護(hù)岸可能，故每6～8a需徹底修枝。至于一般最常用于使用護(hù)岸植栽的灌木及柳樹(shù)其使用上限制有柳樹(shù)無(wú)法保護(hù)岸趾遭受沖刷侵蝕，僅限用于穩(wěn)定之天然河床；所發(fā)揮保護(hù)范圍限于天然繁殖植株區(qū)；河岸平均坡度不可超過(guò)1∶3，局部地區(qū)可以達(dá)1∶2或2∶3；扦插時(shí)間必須提早一季，并植于平均水位面以上，以足夠新根系發(fā)育抵抗洪水侵襲；柳樹(shù)可承受100～140N/m2曳引力，根系具良好貫穿力，因需呼吸作用，根系表面不可密覆草皮；溫暖氣候及濕氣充足條件下有最佳生長(zhǎng)條件；可以忍受長(zhǎng)期洪水浸泡，不致影響生長(zhǎng)；柳樹(shù)生命周期約40a，如無(wú)其他競(jìng)爭(zhēng)樹(shù)種更可達(dá)100a；了解植株生長(zhǎng)棲地環(huán)境，選擇最少維護(hù)而生長(zhǎng)快速之植株特性，才能扮演保護(hù)河岸角色。

4 結(jié) 論

水利工程師一直都是生態(tài)體系中影響力最大的整形師及生態(tài)系操縱者，一念間可以讓環(huán)境變得很生態(tài)、永續(xù)、美麗，也可以變得不符合生態(tài)、絀劣、丑陋。不論負(fù)責(zé)河流堤防設(shè)計(jì)、河流治理、道路橋梁興建、水土保持工程、游憩景觀設(shè)計(jì)、綠化及美化等工程，均應(yīng)有責(zé)任與認(rèn)知，其所作所為將對(duì)環(huán)境生態(tài)及景觀產(chǎn)生廣泛而長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響。如何在面臨工程安全、生態(tài)保育及景觀維護(hù)之多重社會(huì)壓力下，以專業(yè)的工程技術(shù)配合生態(tài)知識(shí)，使工程在安全、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)需求、生態(tài)平衡及自然景觀各層面協(xié)調(diào)共存，是當(dāng)前水利工程師重大研究課題。

[1]毛淺坡，彭文啟，李貴寶，等.利用生態(tài)技術(shù)治理農(nóng)村水環(huán)境[J].中國(guó)水利，2004(07)：32-33.

[2]杜衛(wèi)平.利用生態(tài)技術(shù)治理官?gòu)d水庫(kù)污染的探索[J].中國(guó)水利，2005(17)：42-44.

[3]黃波，張秀川，許毅濤.應(yīng)用植物蘺生態(tài)技術(shù)治理強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)邊坡研究[J].云南環(huán)境科學(xué)，2004，23(S1)：14-16.

[4]劉學(xué)功，李金中，李學(xué)菊.生物生態(tài)技術(shù)在城市景觀河道水環(huán)境改善中的應(yīng)用研究[J].海河水利，2008(04)：37-39.

EcologicalRiverbedStabilityandBankProtectionTechnology

LI Quan-yu

(Heilongjiang Province Baoquanling State Farm Water Conservancy Investigatio and Design Co.，Ltd，Luobei 154211，China)

Because of the global environment deteriorated gradually and people's increasing awareness of the environment，all kinds of project are aimed to harmonize and improve geography.River regulation project must be restricted，strengthening environmental impact assessment and monitoring survey，combining with natural and tending recovery method.Traditional rigid structure design concept must be changed to realize the harmony with nature，for example adopting ecological technology to build a landscape harmonized with the geography，conducting ecological tending and realizing structural safety.

riverbed governance；river course stability；river bank protection；ecological technology；biodiversity；endemic species；harmony and elegance

1007-7596(2014)01-0027-03

2013-12-09

李全玉(1980-)，男，黑龍江友誼人，工程師。

X171

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