生態(tài)景觀堰在河道生態(tài)治理工程中的應用探討

林 聰

(山東省水利勘測設計院有限公司，山東 濟南 250000)

1 河道治理的現(xiàn)狀與問題

生態(tài)河道治理是一項利國利民的水利工程，其治理模式中涵蓋了生物科學、水利河道學、美學、環(huán)境科學以及生態(tài)景觀學等多方面的知識[1]。中國的河流生態(tài)修復主要以政府單方為主導、水利部門為主體，缺乏生物、景觀等方面的專家參與設計及施工指導[2]。傳統(tǒng)意義上的河道治理，水利部門往往以本專業(yè)水力學等專業(yè)為依據(jù)對河道進行清淤、筑堤、興建攔水建筑物等。河道治理斷面整齊劃一，對原河道水草、植被、生物生存環(huán)境產(chǎn)生全面的顛覆，影響了河道及周邊的動植物、微生物繁殖，破壞原河道生態(tài)體系。攔水建筑物型式單一，缺乏美觀效果，與周圍環(huán)境缺乏融合性。近年來水利部門越來越重視水利工程對生態(tài)環(huán)境的影響，彌補工程產(chǎn)生的不利影響。但河道治理，尤其是中小型河道治理過程中，由于投資少、參與專業(yè)少、技術支持不足等原因，對生態(tài)和景觀考慮不足。在習總書記“統(tǒng)籌山水林田湖草沙系統(tǒng)治理”的新要求背景下，中小河道生態(tài)化、景觀化、系統(tǒng)化治理水平需要不斷提高。

2 河道生態(tài)治理的認識與分析

對于生態(tài)河道一詞，目前學術界尚無準確定義。多數(shù)學者認為生態(tài)河道是指在保證河道安全的前提下，通過建設生態(tài)河床和生態(tài)護岸等工程技術手段，重塑一個相對自然穩(wěn)定和健康開放的河流生態(tài)系統(tǒng)，以實現(xiàn)河流生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，最終構建一個人水和諧的理想環(huán)境[3]。河流生態(tài)系統(tǒng)完整包括河流形態(tài)完整和生物結構完整2個方面，源頭、干支流、濕地、湖泊等構成了完整的河流形態(tài)，動物、植物及各種浮游生物構成了完整的生物結構。河流生態(tài)治理工程涉及眾多學科，包括水利、生態(tài)、生物、環(huán)境、地理等[4]。河流的生態(tài)治理需要通過擴挖疏浚、岸坡整治、攔水堰建設、生態(tài)修復、景觀節(jié)點打造等綜合措施，提升治理段河道防洪標準，滿足河道攔沙蓄水、涵養(yǎng)水源，改善水環(huán)境和兩岸生態(tài)環(huán)境的綜合功能，實現(xiàn)治理段河暢水清、岸綠景美、功能健全、人水和諧的目標。生態(tài)景觀堰具有攔砂蓄水、涵養(yǎng)水源等作用，對于生態(tài)景觀結點打造具有不可替代的優(yōu)勢。

3 生態(tài)景觀堰的應用探討

3.1 工程案例

2020年8月31日，習近平總書記提出“統(tǒng)籌山水林田湖草沙系統(tǒng)治理”，第一次將“沙”字納入了生態(tài)治理體系。銀麥河生態(tài)治理工程為國家第一批山水林田湖草沙一體化保護和修復工程項目，是貫徹習總書記重要批示指示精神、落實黨中央和國務院關于生態(tài)文明建設決策部署的重要舉措。

蒙陰縣銀麥河未進行過統(tǒng)一的規(guī)劃治理，山區(qū)河道坡降較陡，沖淤作用大，部分河段沖刷較重，局部位置淤積較為嚴重，河道荒亂無美感；由于河道管理薄弱，樹木、建筑物等人類活動侵占河道的現(xiàn)象明顯，河道行洪障礙多；現(xiàn)狀河道現(xiàn)狀行洪能力多數(shù)不足10年一遇，河道行洪排澇問題已經(jīng)成為兩岸人民生命財產(chǎn)的重大威脅，因此河道生態(tài)治理極其必要。

根據(jù)GB 50201—2014《防洪標準》[5]的規(guī)定，結合蒙陰縣實際情況依據(jù)銀麥河防洪保護對象的重要性，確定銀麥河治理工程等別為Ⅴ等，防洪標準為10年一遇。根據(jù)SL 252—2017《水利水電工程等級劃分及洪水標準》[6]，結合工程實際情況，確定主要建筑物級別為5級，施工圍堰等臨時建筑物為5級。

3.2 生態(tài)河道治理中攔蓄建筑物選型

目前在河道低水頭攔蓄建筑物中主要有4種形式：橡膠壩、水力自控翻板閘、傳統(tǒng)攔水堰和生態(tài)景觀堰，各方案的特點見表1。

表1 攔蓄建筑物方案對比表

綜合考慮，本次銀麥河治理與生態(tài)相結合，打造生態(tài)河流，本著經(jīng)濟適用、生態(tài)、美觀的原則，本工程設計采用生態(tài)景觀堰方案。

3.3 銀麥河生態(tài)景觀堰設計指標

生態(tài)基流指為維持河床基本形態(tài)、防止河道斷流、保持水體天然自凈能力和避免河流水體生物群落遭到無法恢復的破壞而保留在河道中的最小流量[7]。銀麥河屬山洪型季節(jié)河道，河底坡降在1∶200～1∶400，河底坡降大，水流速度大，河道涵蓄水源能力差，水土流失嚴重，枯水期部分河段水量難以滿足河道生態(tài)需水、涵養(yǎng)水源的要求。因此，需要建設生態(tài)景觀堰，科學調(diào)控豐水期和枯水期的河道水量，保證河道生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)和水資源持續(xù)利用。生態(tài)景觀堰基本信息見表2。

表2 生態(tài)景觀堰基本信息表 單位：m

3.4 生態(tài)景觀堰的型式

新建生態(tài)景觀堰分為鋪蓋、堰體、消力池、海漫、防沖槽5部分，堰體采用C30埋石混凝土結構。新建生態(tài)景觀堰有3種型式：波浪型、拱型、魚鱗型。原有漫水橋加固采用圓拱型，堰體采用C30鋼筋砼結構，與現(xiàn)狀漫水橋進行結合共同擋水，為滿足景觀要求，堰體采用圓弧形與漫水橋泄水管銜接，滿足擋水與溢流。

3.5 河道水面連續(xù)性設計

完整的河流形態(tài)使河道水流及其攜帶的泥沙、營養(yǎng)物質(zhì)具有高度連續(xù)性，是形成連續(xù)生物群落的基礎條件，對保持河流生態(tài)系統(tǒng)的完整與穩(wěn)定具有重要意義。在條件允許的情況下，水面連續(xù)對提升河道整體景觀效果、水生動植物生活環(huán)境連續(xù)性意義重大。結合河道坡降并結合實際情況，本工程采用生態(tài)景觀堰擋水，擋水高度分別為0.8、1.0、1.2m，按照河道植物的要求，回水末端水深0.2～0.5m，0+169—0+615段、3+560—4+811段形成連續(xù)水面。

3.6 河道沙土保持

習總書記將“沙”納入“山水林田湖草沙”生態(tài)體系，充分體現(xiàn)了“沙土”對于生態(tài)體系的重要性，銀麥河屬于山洪河道，河道比降大，河道表層主要是砂礫石層、中粗砂層，汛期山洪流量大、流速快，沙土流失嚴重，伴隨著河道沙土的流失，河底及岸坡植被及微生態(tài)受到破壞。因此，保持河道沙土、穩(wěn)定河床是關鍵的環(huán)節(jié)。生態(tài)景觀堰能夠減少堰上游流速，穩(wěn)定堰上河床，對下游河床、岸坡進行適當護砌，能夠起到穩(wěn)固堰下河床，保住河道沙土，維持河道生態(tài)平衡。

3.7 生物連通通道

水利工程在防洪、發(fā)電、灌溉等方面發(fā)揮重要作用的同時，對河流生態(tài)環(huán)境也帶來了不利影響[8]。生態(tài)景觀堰的建設切斷了河道上下游的聯(lián)系，水系不連通導致許多生物棲息地環(huán)境改變，使生物驟減甚至消失。為了減少對河道中水生生物生活范圍、繁殖與洄游活動的影響，在本工程中結合生態(tài)景觀堰建設生物連通通道。經(jīng)調(diào)查詢訪，銀麥河無大型洄游魚類，但河水中有一些小型魚類、泥鰍等淡水生物，堰頂溢流時，生物連通通道會有20cm以上的水流，通過此通道河道生物可以從堰兩側跨過堰頂進入堰對側水域，最大程度上減少建堰蓄水對河道生物的影響。

SL 265—2016《水利水電工程魚道設計導則》中魚道按其結構型式分為仿生態(tài)式、隔板式、槽式及特殊結構型式等[9]。本工程等別低，堰的數(shù)量多，投資有限，設置標準的魚道工藝復雜、占地多、資金問題難以解決，結合工程實際，本工程采用岸坡式生物連通通道，大樣圖如圖1所示，與護坡、齒墻結合布置，大大減少了布置難度、占地量、投資。本工程運行期間，加強對生物連通通道的觀測，驗證銀麥河生物多樣性上的應用效果，探索在投資較少的中小型河道中保持生物連通性的措施。

圖1 生物聯(lián)通通道大樣圖

3.8 以生態(tài)景觀堰為核心的景觀結點打造

河道整治規(guī)劃不僅要從經(jīng)濟、人文、社會效應和全面建設社會主義經(jīng)濟角度出發(fā)，還要從生態(tài)角度考慮，體現(xiàn)出“人水和諧”的統(tǒng)一理念，使河流能真正造福于人類[10]。人水和諧是生態(tài)河道繞不開的話題，在河道生態(tài)修復過程中必須堅持“回歸自然”和“人水和諧”，突出親水和生態(tài)[11]。以景觀堰為中心，以其上下游水面為依托，打造景觀結點。選擇與當?shù)貧夂?、文化相適應的植物，陸上植物與水生植物相結合，打造三季有花、四季常青、水岸結合的優(yōu)美植物生態(tài)。通過親水平臺、煙雨釣臺、水上木棧道、道路設計、濱水步道、生態(tài)駁岸設計等建筑物濱水步道路線流暢貫通，其間設置生態(tài)小島、親水平臺、垂釣臺、濱水廣場、小品雕塑等設施，滿足人水親近的需求。在保持水土、涵養(yǎng)水源的同時，改善河道水生態(tài)環(huán)境，提高沿河兩岸群眾生活的幸福指數(shù)，實現(xiàn)“河暢、水清、岸綠、景美”的生態(tài)水系目標。

4 結語

生態(tài)景觀堰堰型優(yōu)美，過水時溢流面美觀，與周邊景觀結合時，可打造“人水和諧”的生態(tài)景觀結點，相比型式單一的傳統(tǒng)堰型更適合在生態(tài)河道中應用。銀麥河生態(tài)景觀堰在蓄水攔沙的同時，充分考慮了河道動植物、微生物等生物多樣性保護，在“山水林田湖草沙”生態(tài)治理的大背景下,有一定的借鑒意義。同時，為不影響河道生物生存環(huán)境的連通性，銀麥河工程通過查閱文獻和規(guī)范、咨詢專家的形式，探索了在中小型河道中建設岸坡式生物連通通道的可行性，該應用技術體系目前尚不完善，后續(xù)工程還需要對岸坡式生物連通通道不斷監(jiān)測與總結，探索出投資少、布置方便、技術體系成熟的生物連通通道方案。