淺談中小河流治理中生態(tài)理念的應(yīng)用

戴躍華,林顯兵,李 成

(廣東省水利電力勘測設(shè)計研究院,廣東 廣州 510635)

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淺談中小河流治理中生態(tài)理念的應(yīng)用

戴躍華,林顯兵,李 成

(廣東省水利電力勘測設(shè)計研究院,廣東 廣州 510635)

針對中小河流治理過程中存在的重防護輕生態(tài)的現(xiàn)象,提出了防護與生態(tài)相結(jié)合的治理理念,闡述了生態(tài)理念在河道岸線治理、清淤疏浚、岸坡防護、水生態(tài)環(huán)境中的應(yīng)用,為中小河流的生態(tài)治理提供了一定的依據(jù)與參考。

中小河流；生態(tài)理念；岸線治理；清淤疏浚；岸坡防護；水生態(tài)環(huán)境

1 中小河流治理的生態(tài)理念

長期以來,人們在河流的治理過程中,主要關(guān)注的是河道的行洪、排洪功能,以及河道兩岸的防洪安全。在治理過程中,所選擇的河道斷面形式往往較為單一,河道截彎取直,河道岸線直線化、斷面化；此外,河道的護坡結(jié)構(gòu)也主要選擇堅硬耐沖刷的混凝土結(jié)構(gòu),護坡形式上也大多為直立的重力式。因此,在這樣的河流治理理念下,渠系化的河道與周圍環(huán)境不協(xié)調(diào),人與自然的和諧相處被人為的隔斷[1]。

中小河流治理的生態(tài)理念應(yīng)用,是在保證河道行洪安全的同時, 處理好河道治理與生態(tài)環(huán)境以及周邊環(huán)境的關(guān)系,充分考慮生態(tài)效果,體現(xiàn)人與自然的和諧相處[2]。

目前,隨著生態(tài)治理理念的進一步提升,國外對河流的生態(tài)治理已進行了深入的探討和研究,并編制了一些技術(shù)導(dǎo)則及治理手冊。如,亞洲河流生態(tài)修復(fù)網(wǎng)絡(luò)2009年編寫的《基于流域生態(tài)適宜方法的河流修復(fù)導(dǎo)則》、日本多自然河流建設(shè)研究會編寫的《中小河流修復(fù)技術(shù)標準說明》等。國內(nèi)對生態(tài)治理也進行了一些探索與實踐,并制定了部分標準。如,2004年水利部印發(fā)了《關(guān)于水生態(tài)系統(tǒng)保護與修復(fù)的若干意見》、上海市2000年發(fā)布了《上海市河道綠化建設(shè)導(dǎo)則》等。

由此可見,隨著經(jīng)濟的發(fā)展,以及人們生態(tài)意識的加強,中小河流的生態(tài)治理日益引起人們的重視,生態(tài)治理的需求也更加的迫切。

2 河道岸線治理的生態(tài)理念應(yīng)用

2.1 合理選擇岸線布置

現(xiàn)狀的水利工程在治理河道時,主要以滿足行洪安全為目的,強調(diào)河道具備快速排洪及抗沖刷的能力。治理后的河道渠系化較為嚴重,河道走向筆直,雖然滿足了河道防洪安全,但忽視了人水和諧的需要。因此,當(dāng)前的中小河流治理工程,應(yīng)盡快從工程水利向生態(tài)水利進行轉(zhuǎn)變,而如何合理的選擇岸線并盡量避免河道裁彎取直,構(gòu)建生態(tài)水利岸線,則是中小河流的治理過程中極為重要的一環(huán)。

天然的河道走向及河床形態(tài)是在長期的河道演化過程中形成的,自然蜿蜒曲折的河道形態(tài)有利于降低洪水流速,減少洪水的破壞力。岸線布置時,若強行進行裁彎取直,改變了洪水流向,使得洪水沿河槽直線下泄,流速和水動能不能得到有效的削減,對河床及河岸造成較大的沖刷,并導(dǎo)致河床下切,直接的危害后果就是帶來兩岸固腳及護坡崩塌,河道的生態(tài)功能失去依托,水生生物種群的生存環(huán)境受到破壞。

因此,在中小河流治理中,岸線布置在保證安全泄洪的基礎(chǔ)上,要盡可能地保持天然河道形態(tài),不要輕易修改河道岸線的走勢,宜寬則寬,宜彎則彎,宜灘則灘,形成蜿蜒曲折、深淺不一、高低錯落、急緩相間的河流形態(tài),避免人為改變河勢,盡量維持河道的天然狀態(tài)。特殊情況下需要進行裁彎取直時,應(yīng)進行充分的論證,并防止水面坡降增大,避免洪水時水面坡降過大而威脅岸坡的安全[3]。

如圖1所示的河流治理,河道順應(yīng)河勢,蜿蜒曲折,沒有強行的進行裁彎取直,河道兩岸錯落有致的分布著草地、林地、橋梁公路、居民建筑等,水與環(huán)境,水與人類相得益彰,既起到了治理河流,又盡量保護了周邊環(huán)境,維持了河道生態(tài)功能。

圖1 維護天然岸線避免裁彎取直示意

2.2 合理確定岸線防洪標準

中小河流沿線河道通常是不規(guī)律的分布有村莊、農(nóng)田、果林及天然河岸等,因此,同一條河流的各個河段所防護的對象也很難完全統(tǒng)一,應(yīng)根據(jù)河流不同河段的實際情況,合理的確定防洪標準,避免“一刀切”的做法。

因此,在中小河流治理過程中,同一條河流可根據(jù)不同區(qū)域的保護對象,劃分不同的河段,分段確定各自的防洪標準。對于山區(qū)河流,農(nóng)田的防護目的主要是岸坡防護,防止河岸崩塌侵蝕農(nóng)田用地,允許洪水在農(nóng)作物耐受時間內(nèi)淹浸農(nóng)田。因此,村莊人口集中區(qū)的防洪標準可以取5～10年一遇,農(nóng)田因地制宜,按照5年一遇以下防洪標準或不設(shè)防考慮。

例如：某山區(qū)中小河流所在的河道兩側(cè)均為農(nóng)田,河流治理以保護兩岸的農(nóng)田為主要目標。如果嚴格按5年一遇的防洪標準進行防護,則需要在兩岸新建2～3 m的堤防,突兀于河道兩岸,與周圍環(huán)境不相協(xié)調(diào),也占用了寶貴的農(nóng)田耕地,而且堤線閉合困難,強行閉合堤線需要增加大量的工程投資,洪水期間也極易形成新的內(nèi)澇。針對這種現(xiàn)狀的農(nóng)田防護,按防沖不防淹進行設(shè)計,主要以防止岸坡崩塌、減少兩岸農(nóng)田淘刷沖蝕為主要目的,允許洪水短時間浸泡農(nóng)田。

3 河道清淤疏浚的生態(tài)理念應(yīng)用

長期以來,由于環(huán)保意識淡薄,大量的工業(yè)垃圾、生活污水以及化肥農(nóng)藥殘留物未經(jīng)處理,隨意排入河道。受此影響,部分城鎮(zhèn)段的中小河流,水體污染嚴重,沉積在河床的污染底泥不能及時排走,使水體發(fā)生富營養(yǎng)化,水生態(tài)環(huán)境惡劣。因此,對污染較為嚴重、底泥大量淤積的中小河流,應(yīng)采用環(huán)保疏浚的方式,清除底泥污染,并避免疏浚過程中的二次污染[4]。

環(huán)保疏浚的主要目的是做到精確疏浚,防止疏浚過程中的泥沙擾動、擴散,減少二次污染,并對疏浚料進行環(huán)保處理。疏浚過程中的主要技術(shù)環(huán)節(jié)為：盡量減少泥沙攪動,并采取防擴散和泄露措施,盡量減少泥沙擴散對周圍水體造成的污染；提高疏浚精度,準確定位污染物,定點清除,并盡量減少超挖量；疏浚料輸送過程中做好防泄漏措施,避免對水體造成二次污染；對疏浚料中的污染物進行環(huán)保處理,減少疏浚料的污染物堆積對周圍環(huán)境的再次污染。

污染的底泥處理應(yīng)考慮無害化處理,如堆存封閉法、污染泥集裝化、無害化利用等,在可能的情況下,可以將廢棄底泥用于制磚或填筑用料,做到生態(tài)環(huán)保利用。

如圖2所示的河道清淤疏浚,現(xiàn)狀河道沿線兩側(cè)密集分布有居民房屋建筑、市政道路及防洪堤等。若采用常規(guī)的疏浚方法,施工設(shè)備的進出、淤泥轉(zhuǎn)運必將破壞或占用現(xiàn)有市政道路,影響周邊居民的正常生活,并有可能對現(xiàn)狀防洪堤防堤腳造成一定程度的破壞。采用環(huán)保疏浚的方式,既保證了河道的清淤疏浚,又大大減少了對周圍環(huán)境及水生態(tài)的破壞,施工擾動也較小,對現(xiàn)狀堤防的堤腳也起到了一定的保護作用,避免粗放式清淤對堤腳造成破壞。

圖2 環(huán)保疏浚減少二次污染示意

4 河道護岸的生態(tài)理念應(yīng)用

傳統(tǒng)的中小河流整治工程中,河道護岸工程往往側(cè)重于防沖、固腳及護岸等基本功能。在護岸工程設(shè)計中,為了確保河道的行洪安全,主要采用混凝土等硬質(zhì)材料,較少考慮河道的生態(tài)功能。因此,在中小河流岸坡的治理過程中,引入生態(tài)理念,發(fā)展生態(tài)護岸,對于中小河流的治理具有重要的現(xiàn)實意義[5]。

4.1 河道護岸的應(yīng)用原則

生態(tài)護岸主要是指利用植物或者植物與土木工程相結(jié)合,對河道岸坡進行防護,其應(yīng)用原則主要為：

因地制宜,針對不同的河道特征制定相應(yīng)的護岸措施。例如,位于上游的山區(qū)河流存在陡漲陡落、坡降流速大、水流動能大的特點,河道的防沖是首要問題；位于中下游的河道,由于集雨面積的逐步增大,地形的逐步平緩,河床寬度和岸坡高度也相應(yīng)的加大,岸坡防滲及穩(wěn)定問題較為嚴重,河道的綜合治理要求也有所提高；此外,對于流經(jīng)城鎮(zhèn)的河道,除了要滿足行洪及排澇的要求,還需要充分考慮岸坡的生態(tài)景觀功能。

生態(tài)型護岸與非生態(tài)型護岸的聯(lián)合應(yīng)用。生態(tài)型護岸的缺點主要表現(xiàn)在,植物生長受環(huán)境影響較大,在河勢變化劇烈的彎道或迎流頂沖段,防護強度較低,抗沖刷能力較差,需要和其他非生態(tài)型護岸聯(lián)合運用。具體應(yīng)用時,可以分不同河段,水下部分或迎流頂沖段,采用非生態(tài)型護岸,如混凝土固腳、混凝土擋墻護岸；水上部分則采用生態(tài)型護岸,如生態(tài)袋、聯(lián)鎖式護坡磚等。

4.2 河道護岸的生態(tài)治理模式

河道護岸的生態(tài)治理模式,主要分為原生態(tài)型護岸、自然型護岸以及工程生態(tài)型護岸三種治理模式。

原生態(tài)型護岸：利用植物根系穩(wěn)固河岸,盡量保持自然堤岸特性。如種植白楊、柳樹、蘆葦、菖蒲等具有喜水特性的植物,由植物的根系來穩(wěn)固河岸,適用于坡度較緩、流速不快、流量較小、沖刷能力較弱的河道。

自然型護岸,不僅利用天然植被,而且采用格賓石籠、雷諾護墊、三維植被網(wǎng)、生態(tài)袋、聯(lián)鎖式護坡磚、木樁、駁石等生態(tài)材料進行護岸,盡量不采用混凝土等硬質(zhì)化材料。例如,在河流治理中,坡岸上以雷諾護墊、三維植被網(wǎng)、聯(lián)鎖式護坡磚等為主,水下則采用格賓石籠、木樁或駁石等固腳護岸。與原生態(tài)型護岸相比,自然型護岸抗沖刷能力較強,適用于坡岸較陡、水流流速較大或沖蝕較嚴重河段,且生態(tài)景觀效果良好。此外,為了有利于河岸采取生態(tài)護坡措施,自然型護岸斷面大多選擇梯形或梯形復(fù)式斷面,盡量減少使用矩形斷面,在具備放坡條件的河流治理中,考慮采用復(fù)式護坡及生態(tài)緩坡。如圖3所示的河流治理,針對該段河道坡降小、流速緩、流量少的特點,采用塊石堆砌護岸、水陂攔蓄水源、沿線綠化等措施構(gòu)建了自然型護岸,體現(xiàn)了和諧的水生態(tài)環(huán)境。

工程生態(tài)型護岸,主要是將混凝土或者鋼筋混凝土加入到自然型治理模式之中。其中,植被型生態(tài)混凝土、水泥生態(tài)種植基、多孔質(zhì)混凝土結(jié)構(gòu)護岸等是工程生態(tài)型治理模式常用的方法。這種治理模式適用于防洪要求較高且腹地較小河段,具有抗沖擊能力強、有效減少沖刷破壞的優(yōu)點,但不可避免的對水環(huán)境造成一定的污染破壞。如圖4所示的河流治理,針對該段河道坡降大、流速急、流量大的特點,沿岸采用塊石加混凝土的耐沖材料,修建水陂降低河道坡降,并注意做好河道兩側(cè)的綠化,修建親水平臺,既保證了工程安全需要,又體現(xiàn)了生態(tài)特點。

圖3 自然型護岸示意

圖4 工程生態(tài)型護岸

5 河道水環(huán)境的生態(tài)理念應(yīng)用

單純的中小河流防洪治理,大多按照防洪設(shè)計標準的要求,進行清淤疏浚、固腳護岸,使得設(shè)計洪水可以順利通過,減少對河道兩岸的破壞就基本滿足要求。但是,這樣的治理往往忽略了河道含蓄水源的能力,弱化了水生物的棲息繁衍環(huán)境。因此,在中小河流治理設(shè)計中,需要引入水環(huán)境生態(tài)修復(fù),提高中小河流治理的生態(tài)效果[6]。

水環(huán)境生態(tài)功能,應(yīng)當(dāng)充分利用河岸灘地能夠滯洪和含蓄水源等方面的優(yōu)勢,選擇耐水耐淹的植物,既起到了較好地保持水土的作用,也有效降低了洪水對堤岸的沖刷破壞力,水生生物也獲得了一定的恢復(fù)和發(fā)展。此外,還要注意水生植物需選擇適合的種類和品種,并合理搭配,創(chuàng)造適宜的生物生長環(huán)境,有條件的情況下還可以適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)殖水生動物,提倡鄉(xiāng)土品種,防止外來有害物種對本地生態(tài)系統(tǒng)的侵害,促進水環(huán)境的良性循環(huán),使人與環(huán)境、生物與環(huán)境達到持續(xù)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一[7]。

如圖5所示的河流治理,充分利用河岸兩側(cè)的灘地,科學(xué)種植綠化植物,以水為載體,構(gòu)建綠色生態(tài)體系,吸引不同種類的微生物、鳥類等,體現(xiàn)了良好的水生態(tài)環(huán)境。

圖5 營造生態(tài)水環(huán)境示意

6 結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟以及人們環(huán)保意識的發(fā)展,中小河流生態(tài)治理的理念日益引起人們的重視。河流生態(tài)治理的理念主要體現(xiàn)在：合理選擇岸線布置并確定防洪標準,順應(yīng)河流趨勢,避免裁彎取直；采用環(huán)保疏浚的方法,減少對河道及環(huán)境的破壞；根據(jù)河流的現(xiàn)狀特點,合理選用原生態(tài)型、自然型、工程生態(tài)型等護岸形式；重視河道水環(huán)境,改善水環(huán)境生態(tài)修復(fù)功能,營造人與自然和諧相處的生態(tài)效果。

綜上所述,當(dāng)前的中小河流治理,既要滿足防洪排澇等方面的安全,還應(yīng)處理好河道治理與生態(tài)環(huán)境以及周邊環(huán)境的關(guān)系,引入生態(tài)治理理念,保護和營造良好的生物生存環(huán)境,打造美好的自然景觀。

[1] 楊廷錦,吳衛(wèi)紅. 生態(tài)理念在桃花江河道整治工程中的應(yīng)用[J]. 廣西水利水電,2012(5):72-73.

[2] 楊志安. 淺談生態(tài)理念在河道治理工程設(shè)計中的應(yīng)用[J]. 華東科技,2014(4):235.

[3] 黃錦林. 中小河流治理工程中的生態(tài)設(shè)計理念[J]. 廣東水利水電,2015(3):9-13.

[4] 張鳳霞. 環(huán)保疏浚在我國的應(yīng)用前景[J]. 中國水利,2014(11):23-24.

[5] 何曉源,邱玉. 生態(tài)護坡在中小河流治理中的應(yīng)用[J]. 山東水利,2014(10):61-62.

[6] 周利，顧頂峰. 中小河流治理中生態(tài)建設(shè)理念應(yīng)用的探索[J]. 江蘇水利,2014(10):33-34.

[7] 袁衛(wèi)玲. 關(guān)于中小河流治理中的生態(tài)修復(fù)[J]. 湖南水利水電,2013(5):70-72.

(本文責(zé)任編輯 王瑞蘭)

Discussion on the Application of Ecological Idea on Regulation of Small and Medium Rivers

DAI Yuehua, LIN Xianbing, LI Cheng

(Guangdong Hydropower Planning & Design Institute, Guangzhou 510635, China)

Aiming at the phenomenon of small and medium rivers regulation, protection is taken seriously while the ecology is neglect. The regulation idea combining protection and ecology is proposed in this paper. The application of ecological regulation idea to several aspects are demonstrated, including shoreline control, dredging, slope protection, water ecological environment, which to some extend provide basis and references for the ecological regulation of medium or small rivers.

small and medium rivers；ecological idea； shoreline control；dredging, slope protection； water ecological environment

2016-05-10;

2016-06-24

戴躍華(1980),男,碩士,高級工程師,主要從事水工結(jié)構(gòu)設(shè)計與研究工作。

U617.8

B

1008-0112(2016)05-0052-04