河道規(guī)劃設(shè)計(jì)的研究與認(rèn)識

袁玉琳

【摘要】生態(tài)水利工程是水利事業(yè)現(xiàn)代化、可持續(xù)發(fā)展的必然產(chǎn)物。在生態(tài)設(shè)計(jì)過程中，不僅要滿足基本的排洪防澇、導(dǎo)水等功能，還需要盡量維持水環(huán)境自然特征，為水系周邊生態(tài)系統(tǒng)提供穩(wěn)定環(huán)境。為切實(shí)增強(qiáng)河道規(guī)劃設(shè)計(jì)水平，還應(yīng)當(dāng)以生態(tài)水利工程理念為基礎(chǔ)，切實(shí)優(yōu)化生態(tài)河道治理方案，建設(shè)生態(tài)河流體系。本文就針對此，以生態(tài)水利工程概念為切入點(diǎn)，提出基于生態(tài)水利工程下的河道治理問題與解決對策。分析生態(tài)河道設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)內(nèi)容，確保河道規(guī)劃與設(shè)計(jì)工作始終朝著生態(tài)化、環(huán)保化方向開展。

【關(guān)鍵詞】生態(tài)水利工程;河道規(guī)劃設(shè)計(jì);實(shí)施要點(diǎn)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.05.017

引言：

就目前來看，傳統(tǒng)水利工程以水流控制滿足生產(chǎn)經(jīng)營用水需求的理念較為落后，工程在建設(shè)及運(yùn)營期間對周邊水環(huán)境的破壞程度較大，與節(jié)約型、集約型社會建設(shè)方向背離。為最大限度推進(jìn)生態(tài)水利工程建設(shè)進(jìn)程，需將生態(tài)理念應(yīng)用在河道規(guī)劃與設(shè)計(jì)中，通過展開生態(tài)河道規(guī)劃及治理工作，構(gòu)建河流生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共處目標(biāo)。

1、 生態(tài)水利工程概念

生態(tài)水利工程主要就是在水的工程學(xué)基礎(chǔ)上，吸收并融合生態(tài)學(xué)理念，建立發(fā)展起新的工程學(xué)科，是當(dāng)前水利工程學(xué)的重要分支。生態(tài)水利工程需要以弱化或削減水利工程設(shè)施對原水生態(tài)系統(tǒng)造成的影響為基礎(chǔ)，貫徹落實(shí)人與自然和諧相處理念，不斷優(yōu)化工程規(guī)劃設(shè)計(jì)方案。

現(xiàn)階段生態(tài)水利工程主要包括尊重自然理念、水資源共享理念、可持續(xù)發(fā)展理念、生態(tài)修復(fù)理念等。

其中，尊重自然理念主要就是要求生態(tài)水利工程在規(guī)劃設(shè)計(jì)期間維持河流基本地形地貌，對引發(fā)生態(tài)環(huán)境破壞的傳統(tǒng)水利工程進(jìn)行重新規(guī)劃與設(shè)置[1]?；謴?fù)河流岸邊植物群落、修復(fù)受損河流生態(tài)。

水資源共享理念就是采用合理手段，最大限度控制人為因素對河流生態(tài)系統(tǒng)造成的不利影響。

可持續(xù)發(fā)展理念就是借助適宜的設(shè)計(jì)方式，實(shí)現(xiàn)人口、資源、環(huán)境協(xié)同發(fā)展目標(biāo)。水是人類賴以生存的基本要素，在配合使用可持續(xù)發(fā)展理念期間，需要著重了解當(dāng)?shù)厮Y源儲量，認(rèn)知水資源承載能力，對水資源進(jìn)行優(yōu)化配置。結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)及社會發(fā)展情況，使水利工程在滿足地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展基本要求的同時(shí)，提升水資源利用率，控制水資源污染問題。

生態(tài)修復(fù)理念需要借助河流生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)及反饋機(jī)制，確保建立的生態(tài)水利工程能夠適應(yīng)各類環(huán)境變化，靈活應(yīng)用自我修復(fù)能力。生態(tài)水利工程設(shè)計(jì)工作具有導(dǎo)向性，設(shè)計(jì)部門應(yīng)當(dāng)以尊重生態(tài)系統(tǒng)特征為原則，保障生態(tài)系統(tǒng)完整性及功能。結(jié)合生態(tài)系統(tǒng)特征及科學(xué)的人為治水手段，將水利工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及生態(tài)系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)特征有機(jī)聯(lián)系在一起。

2、 生態(tài)水利工程理念下的河道治理

2.1傳統(tǒng)河道治理不足之處

傳統(tǒng)河道治理主要是通過修筑河岸邊坡，提高河道排澇及防洪能力，雖然實(shí)際運(yùn)營效果較好，但因沒有充分關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)工作，導(dǎo)致周邊生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。具體來說，傳統(tǒng)河道治理的不足之處主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，河道縱橫向不連貫。原河道治理工程中的河道生態(tài)系統(tǒng)及周邊陸地生態(tài)系統(tǒng)之間互為獨(dú)立[2]。建設(shè)起的河堤直接影響到陸生動物、河道兩棲動物的正常生存環(huán)境，導(dǎo)致物種之間的群落也逐步減少，引發(fā)生態(tài)鏈減弱甚至斷裂等問題，嚴(yán)重破壞了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

第二，河道治理渠道化、同質(zhì)化較為顯著。傳統(tǒng)河道治理模式較為單一，通過修筑高駁岸及截彎取值方式，使河道出現(xiàn)較為嚴(yán)重的渠道化現(xiàn)象，導(dǎo)致河流線型及流速受到不利影響。具體而言，對河道進(jìn)行渠道化處理，會使洪水來臨時(shí)的速度加快、沖擊度增長，實(shí)際破壞面積更大。河道治理同質(zhì)化問題體現(xiàn)在河道周邊生態(tài)環(huán)境受嚴(yán)重破壞，人為建設(shè)的水利工程使周邊環(huán)境生態(tài)功能減弱。

第三，河道隔水性及生態(tài)環(huán)境破壞性較強(qiáng)。在河流穿過城市時(shí)，會修建成凹型隔水槽，導(dǎo)致河道生態(tài)功能喪失，景觀作用下降。河道治理期間的堤岸材料主要為石塊混凝土，嚴(yán)重影響到生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)能力。通過對河道進(jìn)行截彎取直處理，導(dǎo)致原河道中的環(huán)境受到破壞，周邊動植物生長環(huán)境更不穩(wěn)定，致使生物多樣性下降。

2.2生態(tài)河道治理理念

為有效解決及規(guī)避傳統(tǒng)河道治理期間的水資源破壞問題，還需要將生態(tài)理念應(yīng)用在河道治理過程中，注重開展生態(tài)河道規(guī)劃設(shè)計(jì)工作[3]?，F(xiàn)階段大眾對于河流生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的認(rèn)知度日漸增強(qiáng)，河道治理工作也從傳統(tǒng)僅滿足防洪排澇功能要求轉(zhuǎn)變至生態(tài)環(huán)境保護(hù)及修復(fù)方面。

生態(tài)河道治理理念主要就是通過結(jié)合當(dāng)前生態(tài)河流理論及實(shí)踐成果，選用科學(xué)的方式提高河道自凈能力，改善河流水環(huán)境。

融合生態(tài)環(huán)境保全孔隙理念，選擇具備生態(tài)性及綠色性的建設(shè)材料，人為構(gòu)建適合各類生物生存的孔隙環(huán)境。在生態(tài)河道治理工作開展時(shí)，應(yīng)當(dāng)保持生態(tài)系統(tǒng)完整，保護(hù)及恢復(fù)系統(tǒng)生態(tài)功能。著重建設(shè)多孔結(jié)構(gòu)護(hù)岸以及自然河岸，為生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)提供必要條件。

融合和河岸帶退化及重建理論。河岸帶生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)及重建工作需要嚴(yán)格遵循河岸帶生態(tài)系統(tǒng)演變與發(fā)展規(guī)律，設(shè)置大于河岸系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)，確保河岸帶生物多樣性能夠恢復(fù)到原有狀態(tài)[4]。做好河岸帶生物群落的恢復(fù)與重建工作，建設(shè)生態(tài)環(huán)境修復(fù)緩沖帶。

要求在生態(tài)河道規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中，結(jié)合水環(huán)境修復(fù)原理，有效控制河流水體污染及富營養(yǎng)化問題。引進(jìn)修復(fù)塘技術(shù)、生物島技術(shù)等，保障多生物共同生長，使生物之間相互依存、相互制約，形成有機(jī)統(tǒng)一體。

2.3生態(tài)河道規(guī)劃設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

在生態(tài)河道規(guī)劃設(shè)計(jì)期間，為確保規(guī)劃設(shè)計(jì)方案滿足生態(tài)水利工程建設(shè)要求，還應(yīng)當(dāng)理清生態(tài)河道規(guī)劃設(shè)計(jì)內(nèi)容，設(shè)置科學(xué)合理的生態(tài)河道規(guī)劃設(shè)計(jì)目標(biāo)及主要任務(wù)。

做好生態(tài)河道治理理論研究工作，研究河道治理現(xiàn)存問題及具體治理目標(biāo)。根據(jù)現(xiàn)有河道治理工程及河道治理經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化河道治理方案。9D542F70-8B72-43FA-AC1B-7361AE4AC83A

關(guān)注生態(tài)河道治理技術(shù)研究工作，結(jié)合地區(qū)生態(tài)環(huán)境特征以及河流治理具體要求，選擇適宜的治理技術(shù)手段，如河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)等。

設(shè)計(jì)生態(tài)河道工程實(shí)施計(jì)劃，嚴(yán)格遵循因地制宜原則，對生態(tài)河道工程施工方案中的技術(shù)可行性與經(jīng)濟(jì)適用性進(jìn)行細(xì)致分析及辨別，選擇最佳治理方案。

在生態(tài)河道治理工作開展時(shí)，還需要進(jìn)行生態(tài)河道工程評價(jià)及管理工作。生態(tài)河道治理評價(jià)體系主要分為前期評價(jià)與后期評價(jià)兩種[5]。前期評價(jià)工作需要在工程建設(shè)前開展，主要目的是為了評估河道生態(tài)治理方案的可行性、科學(xué)性以及各類影響因素;后期評價(jià)主要就是對河道治理工程進(jìn)行持續(xù)監(jiān)管，確保河道工程建設(shè)與運(yùn)營期間對生態(tài)環(huán)境的影響能夠被控制在最低范圍之內(nèi)。

3、 生態(tài)水利工程下的河道設(shè)計(jì)

生態(tài)河道設(shè)計(jì)工作是現(xiàn)階段生態(tài)水利工程建設(shè)的重要內(nèi)容，對推動河道治理工作有序開展意義重大。

3.1生態(tài)堤岸設(shè)計(jì)原則

在河道設(shè)計(jì)工作開展期間，生態(tài)堤岸設(shè)計(jì)主要就是依照國內(nèi)外堤岸設(shè)計(jì)理念，遵循生態(tài)水利工程建設(shè)原則。要求堤岸結(jié)構(gòu)在滿足河道功能及堤防穩(wěn)定性基礎(chǔ)上，控制工程造價(jià)，保障堤岸運(yùn)營期間的安全性及生態(tài)性[6]。注重控制堤岸工程中的剛性結(jié)構(gòu)數(shù)量，優(yōu)化堤岸結(jié)構(gòu)形式，增強(qiáng)工程整體觀賞性。

在生態(tài)堤岸設(shè)計(jì)期間應(yīng)嚴(yán)格遵守因地制宜原則，通過設(shè)置多孔性結(jié)構(gòu)，為周邊生物提供多樣化生長空間，有效解決原堤岸結(jié)構(gòu)空間異質(zhì)性較強(qiáng)問題。選擇綠色生態(tài)環(huán)保材料，避免在堤岸修筑期間對周邊生態(tài)環(huán)境造成污染。

3.2生態(tài)河道設(shè)計(jì)要點(diǎn)

生態(tài)河道工程設(shè)計(jì)前，需要分析河道流量及水位。結(jié)合當(dāng)?shù)厮南到y(tǒng)特征，設(shè)置適宜的防洪流量標(biāo)準(zhǔn)以及最大水位線值。依照地區(qū)通航等級要求，合理設(shè)置河道內(nèi)最低水位，確保河道具備通航功能，在滿足地區(qū)各領(lǐng)域生產(chǎn)經(jīng)營運(yùn)輸需求中發(fā)揮出重要作用。

生態(tài)河道設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)專業(yè)性強(qiáng)，基于生態(tài)水利工程理念下的設(shè)計(jì)任務(wù)更加復(fù)雜，需要設(shè)計(jì)人員具備創(chuàng)新思維，對現(xiàn)有生態(tài)河道設(shè)計(jì)方案進(jìn)行不斷優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證生態(tài)河道設(shè)計(jì)可行性，確保生態(tài)河道能夠兼?zhèn)涔こ坦δ芗熬坝^功能。積極應(yīng)用新型設(shè)計(jì)理念及建設(shè)材料，進(jìn)一步增強(qiáng)河道工程建設(shè)期間的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益，切實(shí)增強(qiáng)生態(tài)河道治理水平。

3.2.1 河道平面設(shè)計(jì)

對河道整體進(jìn)行平面設(shè)計(jì)與線性設(shè)計(jì)，要求生態(tài)河道在滿足基本防洪要求的前提下，最大限度保障河道地形與層次的變化規(guī)律，恢復(fù)河流上下游銜接度.拓寬水面，提高滲水面積，為河道周邊生態(tài)系統(tǒng)提供更加穩(wěn)定的生存環(huán)境。減少堰壩數(shù)量，找出能夠代替堰壩結(jié)構(gòu)且更為合理的結(jié)構(gòu)形式。

3.2.2 河道斷面設(shè)計(jì)

生態(tài)河道斷面設(shè)計(jì)時(shí)，需要著重控制河道不同水位及水量，要求河道能夠有效排除高位洪水，最大限度保障周邊居民核心利益[7]。在傳統(tǒng)河道斷面設(shè)計(jì)過程中，主要是通過修筑河流邊坡及護(hù)岸形式增強(qiáng)河道整體防洪排澇功能，導(dǎo)致河流生態(tài)系統(tǒng)受到嚴(yán)重影響。

為使河道斷面設(shè)計(jì)具備生態(tài)化特征，還可在原有基礎(chǔ)上設(shè)置復(fù)式斷面結(jié)構(gòu)。在常水位下部采用矩形或梯形斷面形式，在常水位上部設(shè)置緩坡或二級護(hù)坡。在枯水期水流經(jīng)過主河道，可流經(jīng)二級護(hù)坡，以滿足居民親水要求及泄洪要求。

3.2.3 河床及護(hù)岸設(shè)計(jì)

在生態(tài)河道治理期間，還需要河道能夠滿足基本生態(tài)要求，具備較強(qiáng)的自我修復(fù)功能。原有河道規(guī)劃設(shè)計(jì)工作沒有對河床結(jié)構(gòu)進(jìn)行建設(shè)，導(dǎo)致河床硬化現(xiàn)象更加顯著，生態(tài)系統(tǒng)受到嚴(yán)重破壞?，F(xiàn)階段河床硬化問題依然未找到最為有效地解決方式，因此還需在未來生態(tài)河道規(guī)劃設(shè)計(jì)期間，積極引進(jìn)專項(xiàng)生態(tài)河岸設(shè)計(jì)與治理方案。

在河岸護(hù)坡設(shè)計(jì)過程中，需要采用生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)，在基本滿足河道體系基礎(chǔ)上，保障河道周邊系統(tǒng)生態(tài)平衡?，F(xiàn)行河岸護(hù)坡主要包括格柵邊坡加固技術(shù)、植物根系加固邊坡技術(shù)、摻水混凝土施工技術(shù)等。通過加大護(hù)坡結(jié)構(gòu)孔隙率，為植物提供有利于生長空間，能夠使植物根系充分發(fā)揮出加固堤岸結(jié)構(gòu)的積極作用。

3.2.4生物利用

為使河道規(guī)劃設(shè)計(jì)工作能夠與生態(tài)水利工程理念相符，還需要注重提升生物資源利用率。將親水植物與微生物作為治理河道水污染問題的重要手段，有效控制水內(nèi)富營養(yǎng)化程度，提高水體自凈能力。

河道堤岸設(shè)計(jì)也可以利用植物特征，增強(qiáng)堤岸結(jié)構(gòu)景觀觀賞性。如在較為平緩的坡面處設(shè)置生態(tài)混凝土預(yù)制塊，并在上部栽植柳樹等喬木、具備較強(qiáng)適應(yīng)性的草本類植物，擴(kuò)大河道周邊綠化覆蓋面。在較陡坡面處還可以預(yù)留方孔，在孔中栽植萱草類根系較為發(fā)達(dá)的植物，以便切實(shí)增強(qiáng)堤岸結(jié)構(gòu)透氣性及熱交換能力，延長堤岸結(jié)構(gòu)全壽命運(yùn)營周期。

3.3生態(tài)河道護(hù)岸結(jié)構(gòu)

生態(tài)河道規(guī)劃設(shè)計(jì)工作開展期間，需要著重關(guān)注生態(tài)河道治理以及河道周邊景觀改造工作，生態(tài)河道治理主要就是對非城區(qū)河道進(jìn)行治理，要求治理河道的空間應(yīng)當(dāng)寬泛，河道與周邊生態(tài)系統(tǒng)保持密切關(guān)聯(lián)。因生態(tài)水利工程理念在我國推行多年，生態(tài)河流護(hù)岸結(jié)構(gòu)較多，實(shí)際應(yīng)用期間的功能不同。

自然原型護(hù)岸結(jié)構(gòu)。利用植物根系固定河堤，以保障河堤結(jié)構(gòu)自然屬性。此種方式建設(shè)成本較少，可在滿足環(huán)境保護(hù)要求的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)河堤穩(wěn)固性，主要被應(yīng)用在農(nóng)村地區(qū)河道治理工程中。

自然型護(hù)岸。在植物根系基礎(chǔ)上增加石材等天然材料保護(hù)河岸結(jié)構(gòu)，如干砌石護(hù)岸，鉛絲籠護(hù)岸、拋石護(hù)岸。通過在常水位上坡種植植被，以保障護(hù)岸結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)固性。

復(fù)式階梯護(hù)岸。該種護(hù)岸形式主要是在傳統(tǒng)階梯護(hù)岸結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上融入自然階梯，以增強(qiáng)護(hù)岸結(jié)構(gòu)抗洪能力。通過在親水臺下部將硬質(zhì)構(gòu)筑物建造成箱體形狀，投入大量石塊或其他材料鑄造人工魚巢，在框架外部種植植物的方式，鞏固堤岸結(jié)構(gòu)。

結(jié)束語：

總而言之，為做好生態(tài)水利工程下的河道規(guī)劃設(shè)計(jì)工作，還需要著重關(guān)注水利工程建設(shè)期間存在的水資源污染及短缺問題。結(jié)合地區(qū)地形地貌、水文特征，不斷優(yōu)化河流規(guī)劃設(shè)計(jì)方案。注重建立起獨(dú)立河道生態(tài)系統(tǒng)，著重整治河道治理線路，將河道護(hù)岸與生態(tài)景觀設(shè)計(jì)結(jié)合在一起，在保障達(dá)到規(guī)劃設(shè)計(jì)水平的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增強(qiáng)水利工程生態(tài)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐楓.生態(tài)、景觀與水利工程融合的河道規(guī)劃設(shè)計(jì)研究[D].福建農(nóng)林大學(xué)，2011.

[2]任偉.城市人工河道生態(tài)水系景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)研究——以長沙縣撈刀河為例[D].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

[3]李奕成.基于生態(tài)水利工程學(xué)的鄉(xiāng)村河流景觀整治研究[D].中南林業(yè)科技大學(xué)，2013.

[4]王英.陜南地區(qū)河流生態(tài)治理與保護(hù)利用模式研究[D].西安理工大學(xué)，2018.

[5]敖雙奇.生態(tài)理念下城市水利景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)研究——以枝江市城區(qū)為例[D].湖北工業(yè)大學(xué)，2019.

[6]馬文祥.城市河道治理中的景觀構(gòu)建研究[D].浙江農(nóng)林大學(xué)，2016.

[7]劉計(jì)磊.城市季節(jié)性河流景觀設(shè)計(jì)研究——以青島柏果樹河為例[D].北京林業(yè)大學(xué)，2015.9D542F70-8B72-43FA-AC1B-7361AE4AC83A