基于生態(tài)水利工程的河道規(guī)劃設(shè)計研究

孟影影

（山東新匯建設(shè)集團有限公司，山東 東營 257091）

水資源作為國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)，自古至今一直是國家發(fā)展的重大項目［1］。傳統(tǒng)的水利工程雖然能夠滿足人們生活發(fā)展的要求，但只是盲目的只考慮經(jīng)濟的發(fā)展增長，未能注重河流水域的生態(tài)性方面，不同程度的破壞了河流的生態(tài)系統(tǒng)，造成環(huán)境問題日趨嚴重。目前，我國的生態(tài)水利工程發(fā)展還處于起步探索階段，就目前的情況而言，河道的生態(tài)治理中，依舊未能全面多角度分析解決問題，沒有做到因地制宜，設(shè)計模式相對比較單一［2］。

1 生態(tài)水利工程學概述

1.1 生態(tài)水利的發(fā)展理念

1）尊重自然，河流地貌是歷經(jīng)千百萬年的演化而形成的，與周圍的環(huán)境已經(jīng)建立起了自然平衡的狀態(tài)。所以水利工程在建設(shè)的過程中應(yīng)當遵循尊重自然的理念，盡可能不破壞原有的河流地貌形態(tài)，保持原有的生態(tài)平衡。對于已建的傳統(tǒng)水利工程，如若對周圍的環(huán)境造成了破壞，在保證安全的基礎(chǔ)上可對其重新設(shè)計和建設(shè)，修復(fù)受損的河流生態(tài)。

2）水資源共享，水資源的平衡作為生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定的根本，維系著該區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展。傳統(tǒng)的水利工程目前所面臨最嚴峻的問題即人類過度開發(fā)水資源，導(dǎo)致地下水位顯著下降，破環(huán)了原有的生態(tài)平衡。所以，合理地開發(fā)利用水資源，在保障生產(chǎn)生活經(jīng)濟發(fā)展的前提下，更因該注重人與生物的水資源共享。

3）可持續(xù)發(fā)展的理念需要明確水資源的儲量、水資源的承載能力，結(jié)合當?shù)氐慕?jīng)濟、社會發(fā)展狀況，然后再對水資源進行優(yōu)化配置、開發(fā)利用，把水資源合理的分配到生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域。可持續(xù)發(fā)展的理念不僅需要做到合理的規(guī)劃和分配，更需要完善后續(xù)的監(jiān)督管理。

4）生態(tài)修復(fù)，需要結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)的特點以及人為治水的目的，再進行合理的機構(gòu)設(shè)計。目前常用的生態(tài)修復(fù)技術(shù)包括：生物-生態(tài)修復(fù)、生物修復(fù)、環(huán)境修復(fù)等。

1.2 生態(tài)水利工程學的基本原則

基本原則主要包括五點：第一，工程安全性和經(jīng)濟性原則；第二，河流形態(tài)異質(zhì)性原則；第三，生態(tài)系統(tǒng)自設(shè)計、自恢復(fù)原則；第四，景觀尺度及整體性與微觀設(shè)計并重原則；第五，反饋調(diào)整式設(shè)計原則［3］。

2 基于生態(tài)水利工程的河道治理

2.1 傳統(tǒng)河道治理與生態(tài)河道治理對比

傳統(tǒng)的河道治理形式比較單一，堰壩與水庫隔斷了上游與下游之間的聯(lián)系，同時在建造的過程中往往只追求經(jīng)濟利益，忽視生態(tài)功能，導(dǎo)致深潭與淺灘交替布局的現(xiàn)象消失，上游與下游的河流同質(zhì)化。生態(tài)河道治理與傳統(tǒng)河道治理的區(qū)別如表 1所示［4］。

表1 生態(tài)河道治理與傳統(tǒng)河道治理的區(qū)別

2.2 生態(tài)河道設(shè)計內(nèi)容

1）河道的平面設(shè)計，在河道規(guī)劃設(shè)計的過程中，排洪泄洪是最基本的要求，在此基礎(chǔ)上應(yīng)該根據(jù)河道地形地貌以及層次的變化、寬窄曲直進行合理的規(guī)劃。同時在設(shè)計的過程中還要盡可能加強河流上、下游之間的連續(xù)性、減少差異；。盡可能拓寬河面，一方面能夠加強汛期河道的泄洪能力，另一方面還能擴大滲水的面積，強化對地下水的補給。

2）河道斷面設(shè)計，斷面結(jié)構(gòu)決定著水流速度，影響水流形式。生態(tài)河道斷面的設(shè)計重點在于在河流經(jīng)過不同位置時，水位均能滿足要求。即在高水位洪水時，對周邊的農(nóng)田和居民不會產(chǎn)生威脅，在低水位時依舊能夠滿足農(nóng)田和水生物的需求。目前復(fù)式斷面更加符合河道生態(tài)性的要求，所謂的復(fù)式斷面，將常水位以下設(shè)置為梯形或者矩形斷面，常水位以上設(shè)計緩坡或二級護岸。

3）河道河床、護岸形式，在河道的治理中，對河床的建設(shè)相對較少，一般情況僅僅是修建堰壩或者橡皮壩。目前，常用的護岸形式主要有柵格、生態(tài)砌塊等，這些防護受到的共同特點均是孔隙率較大，易于植物的生長，進而通過植物的根系增強堤岸的堅固性。對于生態(tài)護岸，最為重要的問題是選材以及構(gòu)造物的形式，材料決定了護岸的效果，而構(gòu)造的形式則需要根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況進行選擇。

4）生物利用，河道的設(shè)計除了形式上的設(shè)計之外，還應(yīng)該關(guān)注生物的利用，通過借助親水性的植物以及微生物來凈化水體。同時親水性生物的引進也恢復(fù)了水體中生物的多樣性，借助微生物形成生態(tài)圈進一步改善了河道的生態(tài)環(huán)境。

3 生態(tài)河道工程的實踐應(yīng)用

新型柵格結(jié)構(gòu)是網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)化，其原理網(wǎng)格結(jié)構(gòu)相似，即在構(gòu)造性結(jié)構(gòu)上留有空間，孔與坡面的土質(zhì)相連，通過在孔中種植植物，而形成生態(tài)護坡。但由于網(wǎng)格結(jié)構(gòu)在空間上容易受到限制，且多適用于河道堤岸。而柵格結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化，將立式駁岸有封閉式隔水砌墻改為格柵結(jié)構(gòu)，坡角變緩，大概在70度左右，同時坡面預(yù)留柵格，以便種植植物。

護城河現(xiàn)有的溢水結(jié)構(gòu)為梯形，高低水位之間的落差較大、連續(xù)性較差，堰壩上植物生長性較差，鑒于這種情況將溢水構(gòu)造優(yōu)化為柵格斜面式，在空間內(nèi)部填充砂石，并種植蘆葦?shù)人参铩．斔幌陆禃r，一部分水量會儲存在柵格結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，滿足植物生長的需要，植物也不會因為缺水而枯死。

對于親水平臺的優(yōu)化主要體現(xiàn)在將直立式的砌墻結(jié)構(gòu)改為斜面柵格結(jié)構(gòu)，除此之外在人行道上也預(yù)留斜面柵格。當遇到汛期水位較高時，柵格空間可以讓水向更深層處流動，確保此時不會破壞砌堤的柵格空間。原河道采用的是矩形混凝土隔水凹槽結(jié)構(gòu)，四面均可以認定為隔水面，這樣設(shè)計就相當于形成了一個獨立的儲水系統(tǒng)，不僅加劇了泥沙的淤積，而且阻斷了河道與周圍的生態(tài)聯(lián)系。因此可以在河床底部、靠近兩岸親水平臺側(cè)修建格柵結(jié)構(gòu)的箱狀構(gòu)造物。從河岸到虹吸，分別設(shè)置高低不同的擋土墻，在河道內(nèi)種植等水生植物，形成一個區(qū)域的生態(tài)圈，能夠自我凈化。河道橫斷面圖以及平面設(shè)計圖如圖1所示。

4 結(jié)語

本文基于生態(tài)環(huán)保的理念，歸納了生態(tài)水利主要有尊重自然、水資源共享、可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)修復(fù)四項發(fā)展理念。揭示了傳統(tǒng)河道設(shè)計中存在的缺陷，并對河道的平面、斷面、河道河床、護岸以及生物的利用等方面進行了優(yōu)化設(shè)計措施，最后基于生態(tài)水利工程的理念提出新型柵格結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，并將該方案應(yīng)用于實際的工程中。