生態(tài)水利在現(xiàn)代河道治理中的應(yīng)用

劉　藝（安化湘資水利水電建筑工程有限責(zé)任公司，湖南安化413500）

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生態(tài)水利在現(xiàn)代河道治理中的應(yīng)用

劉藝（安化湘資水利水電建筑工程有限責(zé)任公司，湖南安化413500）

隨著河道污染問(wèn)題的日益突出，水利工程與河流生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系問(wèn)題已成為水利環(huán)境領(lǐng)域中的一個(gè)熱門(mén)話(huà)題。傳統(tǒng)的河道治理方法已經(jīng)滿(mǎn)足不了人們的對(duì)環(huán)境需要。，生態(tài)水利建設(shè)逐漸進(jìn)入人們的視野，不僅發(fā)揮出了在現(xiàn)代河道治理中的作用，還體現(xiàn)出了我國(guó)水利工程技術(shù)的提升。由于生態(tài)水利工程所涉及的范圍很廣，近年來(lái)在現(xiàn)代河道治理中被廣泛推廣應(yīng)用，生態(tài)水利在現(xiàn)代河道治理中的技術(shù)日益得到人們的廣泛關(guān)注，本文就對(duì)對(duì)此進(jìn)行了一系列的分析。

生態(tài)水利；必要性；河道治理；應(yīng)用

圖1　河堤設(shè)計(jì)圖

引言

現(xiàn)代河道治理是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)，是自然條件與人類(lèi)活動(dòng)共同作用最為強(qiáng)烈的區(qū)域之一。在生態(tài)建設(shè)與恢復(fù)過(guò)程中，現(xiàn)代河道治理與河道建設(shè)愈來(lái)愈受到關(guān)注。由于河道邊坡是河流與陸地生態(tài)系統(tǒng)之間的過(guò)渡帶，其在水土、生態(tài)水利的意義就顯得不一般。如今，生態(tài)保護(hù)已經(jīng)成為科學(xué)理念，成為指導(dǎo)現(xiàn)代河道治理的中心思想。為了避免河道生態(tài)環(huán)境的破壞，提出通過(guò)在現(xiàn)代河道治理中建設(shè)生態(tài)型水利、改造傳統(tǒng)水利，改善和恢復(fù)被破壞了的河道生態(tài)系統(tǒng)。

1　應(yīng)用生態(tài)水利的必要性與優(yōu)勢(shì)

1.1應(yīng)用生態(tài)水利的必要性

雖然隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的加速，我國(guó)在河流治理、水土保持、植樹(shù)造林等方面取得了一定的成績(jī)，但是人口增長(zhǎng)和消費(fèi)需求增多，水資源短缺和水環(huán)境危機(jī)日益凸顯。與此同時(shí)由于在我國(guó)傳統(tǒng)的水利工程理論中，比較多地受到改造自然、人定勝天思想的影響，忽視了生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和建設(shè)，以至對(duì)流域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和均衡產(chǎn)生不利的影響。生態(tài)環(huán)境是經(jīng)濟(jì)、社會(huì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)，是社會(huì)和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的需要。

傳統(tǒng)的水利工程應(yīng)用在河道治理中往往忽視了其對(duì)環(huán)境的破壞，無(wú)法長(zhǎng)遠(yuǎn)持久地實(shí)現(xiàn)人們和環(huán)境的雙贏(yíng)，它帶來(lái)了越來(lái)越多的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。而生態(tài)水利工程是綜合工程力學(xué)、水利學(xué)、生態(tài)學(xué)等涉及許多的學(xué)科知識(shí)，來(lái)對(duì)現(xiàn)代河道進(jìn)行治理的一種有效的渠道，作為巖土工程與環(huán)境工程相結(jié)合的產(chǎn)物，它兼顧了防護(hù)與環(huán)境兩方面的功效，是一種很有效的水利、固坡手段。依據(jù)生態(tài)水利的發(fā)展形勢(shì)，生態(tài)型河道建設(shè)，是水利建設(shè)發(fā)展到一種相對(duì)比較高級(jí)的形態(tài)的必然結(jié)果。只有穩(wěn)定發(fā)展生態(tài)水利才是社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要保證。

如圖1所示的河堤設(shè)計(jì)圖，很好的體現(xiàn)出了生態(tài)水利的作用，一方面可以降低坡體孔隙水壓力、截留降雨、削弱濺蝕、控制土粒流失、防止水土流失；另一方面可以通過(guò)植被恢復(fù)被破壞的生態(tài)環(huán)境，降低噪音，減少光污染，促進(jìn)有機(jī)污染物的降解，凈化空氣，調(diào)節(jié)小氣候，改善環(huán)境功能。

1.2生態(tài)水利的優(yōu)勢(shì)

以祥云縣為例，“十二五”期間，該縣緊緊圍繞“立足生態(tài)、興修水利”的工作思路，改善灌溉面積11.44萬(wàn)畝，增加蓄水能力1136.46萬(wàn)m3，水利設(shè)施控制水量達(dá)2.19億m3，有效灌溉面積達(dá)29.12萬(wàn)畝。這些水利設(shè)施的建成和投入使用，大大地促進(jìn)了農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收，為全縣農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該縣努力把資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為水利建設(shè)優(yōu)勢(shì)，將保護(hù)生態(tài)環(huán)境與興修水利相結(jié)合，加大投入，全面推進(jìn)民生水利工程，大力加強(qiáng)水利建設(shè)，不斷強(qiáng)化水利管理，水利發(fā)展與改革取得了新的進(jìn)展，以生態(tài)文明理念引領(lǐng)綠色發(fā)展取得了新成效，有力地促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)社會(huì)跨越發(fā)展。

1.3生態(tài)水利中生態(tài)護(hù)坡的優(yōu)勢(shì)

（1）無(wú)論是水下還是水上，護(hù)坡中植物都可以自由生長(zhǎng)，甚至有動(dòng)物的生存空間，生態(tài)效果好。

（2）相對(duì)于普通混凝土水利，生態(tài)護(hù)坡經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，可以降低造價(jià)10～30%，最重要的是它還可以調(diào)節(jié)水溫變化，維持水生生態(tài)系統(tǒng)的平衡，保護(hù)河道系統(tǒng)的生態(tài)多樣性，適合環(huán)保生態(tài)的形成。

可以選擇使用人工合成的化學(xué)物質(zhì)，開(kāi)展人工加倍。例如可以選擇使用一定濃度的秋水仙素、除草劑等人工化學(xué)合成物質(zhì)，對(duì)單倍體的根尖和莖尖進(jìn)行處理，可以顯著提高加倍速率。但因?yàn)槔没瘜W(xué)技術(shù)手段，操作環(huán)節(jié)比較復(fù)雜，周期較長(zhǎng)，人工投入和資金投入較高，對(duì)單倍體存在一定的毒性，該項(xiàng)技術(shù)不適合進(jìn)行大規(guī)模的單倍體加倍處理，無(wú)法進(jìn)一步得到更大規(guī)模的推廣和應(yīng)用。

（3）與破壞了水體——土壤——生物之間的物質(zhì)和能量循環(huán)體系的傳統(tǒng)護(hù)岸相比，生態(tài)水利可以有效地改善水質(zhì)及水體的自?xún)裟芰Α?/p>

（4）傳統(tǒng)護(hù)坡均為水泥石料修葺，使河道失去了原有的生機(jī)，而生態(tài)水利中的生態(tài)護(hù)坡一般是采用植復(fù)合水利，恢復(fù)了水利應(yīng)具備的生態(tài)學(xué)功能，相對(duì)于傳統(tǒng)水利有了較大改善。

2　生態(tài)水利應(yīng)用在現(xiàn)代河道治理的現(xiàn)狀

2.1現(xiàn)代河道的現(xiàn)狀

（1）河道斷面形式單一。比如河流橫斷面是說(shuō)的是河槽中某處垂直于流向的斷面稱(chēng)為在該處河流的橫斷面。它上下界為河底和水面線(xiàn)，兩側(cè)為邊坡，有時(shí)還包括兩岸的堤防。它一般是平面的。河道的過(guò)水?dāng)嗝媸且话闶侵杆W(xué)上某一研究時(shí)刻的水面線(xiàn)與河底線(xiàn)包圍的面積。只有當(dāng)流線(xiàn)相互平行時(shí)，過(guò)水?dāng)嗝娌艦槠矫妫駝t為曲面。另外，還有其他各種斷面形式。由于長(zhǎng)期以來(lái)，人們只注重河道應(yīng)發(fā)揮出的作用，而忽視了河流斷面形式的選擇的重要性。

（2）水利材料和結(jié)構(gòu)呆板。對(duì)于高速水利模具工作零件材料提出兩項(xiàng)基本要求：材料的使用性能應(yīng)具有高硬度和高強(qiáng)度，并具有高的耐磨性和足夠的韌性，熱處理變形小，有一定的熱硬性。近幾年為了解決河道的行洪速度水土保持問(wèn)題，我國(guó)的河道水利大量凝土和混凝土制品（砌塊等）。

（3）易破壞河道的生態(tài)系統(tǒng)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類(lèi)對(duì)水資源的開(kāi)發(fā)利用量不斷增大，致使對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的干擾不斷加大，甚至超出生態(tài)系統(tǒng)的承受能力?，F(xiàn)在我國(guó)采用的許多水利材料與水會(huì)產(chǎn)生一定的化學(xué)反應(yīng)，對(duì)城市河道水利的生態(tài)環(huán)境十分不利。

2.2生態(tài)水利中治理現(xiàn)代河道的護(hù)坡優(yōu)勢(shì)

所謂護(hù)坡指的是為防止邊坡受沖刷，在坡面上所做的各種鋪砌和栽植的統(tǒng)稱(chēng)。目前，我國(guó)的河道生態(tài)護(hù)坡類(lèi)型主要有四種：①直立式生態(tài)護(hù)坡。材料一般為石駁或混凝土，可有效控制河勢(shì)，避免水土流失，減少河道淤積，使用壽命也相對(duì)較長(zhǎng)。一般進(jìn)水河道入城區(qū)后主要采用直立式漿砌石擋墻，它可既減少工程占地與房屋拆遷，降低工程造價(jià)，又能有效保護(hù)河道寬度，制約違章建筑侵占，防止污水流入河中。綠化也較簡(jiǎn)單，主要在岸堤進(jìn)行。②斜式生態(tài)護(hù)坡。這種護(hù)坡類(lèi)型，容易使人接觸到水面，但要求有比較大的空間。③臺(tái)階式生態(tài)護(hù)坡，親水性讓人十分滿(mǎn)意。④復(fù)合式生態(tài)水利。集合以上之優(yōu)勢(shì)，分布區(qū)域廣泛。

3　現(xiàn)代河道生態(tài)水利設(shè)計(jì)遵循的原則

水利的設(shè)計(jì)要有利于岸坡的穩(wěn)定。影響岸坡的不穩(wěn)定性因素主要有：①邊坡外形對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。比如，河流、水庫(kù)及湖海的沖涮和淘涮，使得岸坡外形發(fā)生變化，從而使這些邊坡發(fā)生破壞；②坡底中結(jié)構(gòu)面對(duì)岸坡穩(wěn)定性的影響；③由于深層土滑動(dòng)引起的不穩(wěn)定。因此，應(yīng)對(duì)影響岸坡穩(wěn)定的因素加以分析并找出解決措施，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水利的水力穩(wěn)定性設(shè)計(jì)。

3.2生態(tài)原則

生態(tài)水利是開(kāi)放式的系統(tǒng)，它是與周?chē)鷳B(tài)系統(tǒng)密切聯(lián)系的，不斷與周?chē)鷳B(tài)系統(tǒng)進(jìn)行物質(zhì)交換；設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該把對(duì)環(huán)境的破壞降到最大的可能性。這種要求意味著我們應(yīng)以人與自然地和諧發(fā)展作為前提條件，改善人居環(huán)境，遵循生態(tài)化原則。主要包括：①尊重當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)文化和風(fēng)俗習(xí)慣；②適應(yīng)場(chǎng)所自然過(guò)程，因地制宜；③結(jié)合實(shí)際情況，盡量使用當(dāng)?shù)夭牧?，減少開(kāi)支，使生態(tài)水利與當(dāng)?shù)刈匀粭l件相和諧。

3.3生態(tài)水利設(shè)計(jì)類(lèi)型先進(jìn)理性化

如圖2所示，在設(shè)計(jì)河道斷面時(shí)，要擺脫傳統(tǒng)單一的河道斷面形式。積極引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，通過(guò)河道斷面結(jié)構(gòu)的改善來(lái)實(shí)現(xiàn)親水性這一概念。在水利結(jié)構(gòu)方面，應(yīng)拋棄傳統(tǒng)的環(huán)境封閉的形式，在水利的上下坎間用混凝土澆筑或砌成成網(wǎng)格狀的水利板，在板槽中填土、種植，給生物一個(gè)適宜的生存環(huán)境。在材料技術(shù)方面，新型材料和先進(jìn)的技術(shù)必將作為我們河道水利和護(hù)岸結(jié)構(gòu)攻造的主要源泉，例如土工材料綠化網(wǎng)、植被型生態(tài)混凝土、水泥生態(tài)種植基等，我們應(yīng)積極引進(jìn)并合理利用。

圖2　河道斷面設(shè)計(jì)

4　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在科學(xué)技術(shù)日益發(fā)達(dá)的今天，人們要求的不再是傳統(tǒng)的河道治理方式，而是開(kāi)始研究具有環(huán)境、生態(tài)保護(hù)功能和造景功能的生態(tài)水利型式。生態(tài)水利及其在現(xiàn)代河道治理中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越受到人們的關(guān)注，本文希望通過(guò)對(duì)河道生態(tài)水利問(wèn)題的初步研究，為新世紀(jì)人和自然和諧相處的水環(huán)境規(guī)劃和建設(shè)提供參考。

［1］黃 瑜，譚克修.城市小水系生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及價(jià)值評(píng)估方法［J］.城市規(guī)劃匯刊，2004（01）.

［2］何松云，楊海軍，閆德千.城市河流生態(tài)恢復(fù)的尺度［J］.東北水利水電，2005（10）.

［3］何松云，韋亞芬，楊海軍.城市河流生態(tài)恢復(fù)的研究現(xiàn)狀與問(wèn)題［J］.東北水利水電，2005（12）.

劉 藝（1981-），女，助理工程師，中專(zhuān)，主要從事水利工作。

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2095-2066（2016）10-055-02

2016-3-22