水利水電工程中生態(tài)河道設(shè)計(jì)的研究

劉慧杰

摘要：改革開放以來，我國的各項(xiàng)事業(yè)都取得了很大成就，水利水電工程也不例外。新時(shí)代各項(xiàng)事業(yè)迅猛發(fā)展，要想在水利水電工程中獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益，就要將生態(tài)建設(shè)的理念融入其中，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的共同提升。因此在水利水電工程建設(shè)中，應(yīng)當(dāng)將生態(tài)建設(shè)理念與工程建設(shè)結(jié)合起來。生態(tài)理念的應(yīng)用已經(jīng)成了水利水電工程進(jìn)一步發(fā)展的基本要求。為了更好地將生態(tài)理念應(yīng)用于水利水電工程中，本文通過對(duì)生態(tài)河道設(shè)計(jì)的研究，探討推動(dòng)水利水電工程進(jìn)一步發(fā)展的相關(guān)措施。

關(guān)鍵詞：水利水電工程；生態(tài)河道設(shè)計(jì)；生態(tài)建設(shè)；生態(tài)理念

當(dāng)今時(shí)代，生態(tài)理念已經(jīng)滲透到社會(huì)生活的方方面面。不管是生產(chǎn)還是生活，只有運(yùn)用好生態(tài)建設(shè)理念才能進(jìn)一步提高生產(chǎn)生活的質(zhì)量。除此之外，生態(tài)建設(shè)理念還具有特殊性。在不同的地區(qū)，由于氣候、人文、植被等因素的差異，生態(tài)建設(shè)理念也會(huì)存在一些差異。不能在所有地區(qū)和所有領(lǐng)域運(yùn)用同一種生態(tài)建設(shè)理念，這也是生態(tài)建設(shè)理念的一個(gè)局限性。另外，在進(jìn)行生態(tài)河道設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)當(dāng)考慮到生態(tài)的敏感性等相關(guān)特性，綜合考慮各種因素，才能更好地在設(shè)計(jì)生態(tài)河道時(shí)運(yùn)用生態(tài)理念，推動(dòng)水利水電工程的進(jìn)一步發(fā)展。

1 目前河道中存在的問題

人類的生存發(fā)展離不開水資源，近年來由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度加快，人們對(duì)水資源的需求量也越來越大。對(duì)水資源需求的增加導(dǎo)致不少河道遭到了污染和破壞，對(duì)河道的損害會(huì)嚴(yán)重制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。具體來看，目前河道中存在不少問題。首先，河道水污染嚴(yán)重。生活生產(chǎn)的發(fā)展對(duì)水資源的需求不斷加大，不少企業(yè)只顧經(jīng)濟(jì)效益，一味開發(fā)河道，獲取水資源，又不注重污水的凈化和處理，直接將廢水排入河道。河道被污水污染，水質(zhì)下降，生態(tài)遭到破壞，生物多樣性也會(huì)減少。不僅如此，對(duì)河道的過分開發(fā)還會(huì)破壞河道的生態(tài)平衡，導(dǎo)致河道的自我修復(fù)能力減弱，無法消化排入的大量廢水，河道水質(zhì)日益變差，水污染越來越嚴(yán)重。第二，不少河道遭到了不合理的改造。河道生態(tài)功能很多，在人們的生活中起到了很重要的作用。其中一個(gè)很重要的功能就是防洪。我國有不少區(qū)域經(jīng)常面臨洪災(zāi)的威脅，為了更好地利用河道進(jìn)行防洪，部分地區(qū)會(huì)對(duì)河道的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造和調(diào)整，例如加入一些建筑材料，試圖提高河道內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。但由于專業(yè)知識(shí)的缺乏或?qū)ι鷳B(tài)理念理解不充分不徹底，對(duì)河道的改造往往不夠合理。如此一來，不僅無法有效提高河道的防洪能力，還會(huì)破壞河道天然的生態(tài)功能，河道遭到破壞，生態(tài)平衡被打破。除此之外，河道區(qū)域景觀的破壞也十分嚴(yán)重。河道并非獨(dú)立存在，而是屬于生態(tài)系統(tǒng)的一部分，河道與其周圍的植被、生物等共同構(gòu)成了復(fù)雜的河道生態(tài)系統(tǒng)。景觀屬于河道生態(tài)系統(tǒng)的一部分，對(duì)河道的生態(tài)健康起著十分重要的作用。近年來，由于工業(yè)的迅速發(fā)展，人類肆意開發(fā)自然資源，因此河道周圍的景觀不可避免地遭到人為的破壞。景觀不僅能保護(hù)河道，還能保持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，維持生物多樣性，從而維持河道生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)平衡。生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)整體性的系統(tǒng)，往往牽一發(fā)而動(dòng)全身，對(duì)景觀的破壞同樣會(huì)對(duì)河道的生態(tài)環(huán)境帶來不好的影響。由此可見，目前河道中存在著不少生態(tài)問題，為了更好地促進(jìn)水利水電工程的進(jìn)一步發(fā)展，應(yīng)當(dāng)首先針對(duì)河道中存在的相關(guān)問題具體分析具體解決。

2 水利水電工程中設(shè)計(jì)生態(tài)河道應(yīng)遵循的原則

2.1 生態(tài)原則

在進(jìn)行生態(tài)河道設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)遵循生態(tài)原則。生態(tài)理念永遠(yuǎn)應(yīng)當(dāng)是河道設(shè)計(jì)的指導(dǎo)原則，應(yīng)當(dāng)作為其最重要的原則嚴(yán)格遵守。河道中所有問題的解決都應(yīng)當(dāng)從生態(tài)理念出發(fā)，不管是河道污染的治理、河道景觀的設(shè)計(jì)、對(duì)河道的規(guī)劃管理及維護(hù)，還是河道生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)，都應(yīng)當(dāng)生態(tài)先行，將生態(tài)問題放在優(yōu)先地位進(jìn)行考量。應(yīng)當(dāng)注重保護(hù)河道生態(tài)系統(tǒng)中的生物多樣性，減少人為過度干涉，提高河道在自然狀態(tài)下的自我修復(fù)能力。除此之外，在規(guī)劃設(shè)計(jì)河道景觀時(shí)，也應(yīng)當(dāng)遵循生態(tài)學(xué)的要求，考慮到生態(tài)理念的區(qū)域性問題，根據(jù)不同地區(qū)的特性，選擇不同的植被。同時(shí)在選擇植被時(shí)還要兼顧植被的習(xí)性，盡量選擇習(xí)性相近的植被，同一地區(qū)習(xí)性相近且能適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的植被更容易存活。這樣不僅河道功能得到了改善，河道生態(tài)系統(tǒng)周邊的環(huán)境也會(huì)得到改善。

2.2 整體性原則

河道生態(tài)系統(tǒng)具有整體性，其中的各個(gè)要素之間存在著復(fù)雜的聯(lián)系，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在進(jìn)行河道設(shè)計(jì)時(shí)，不能只考慮其中的某個(gè)要素而忽視與其他要素的關(guān)系，應(yīng)當(dāng)從整體出發(fā)，尊重生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)部聯(lián)系。首先應(yīng)當(dāng)進(jìn)行評(píng)估，整體把握河道生態(tài)系統(tǒng)的具體狀況，然后應(yīng)當(dāng)對(duì)各個(gè)要素進(jìn)行評(píng)估和設(shè)計(jì)，統(tǒng)籌安排生態(tài)系統(tǒng)中的各個(gè)要素，多方面考慮制定合適的河道整治計(jì)劃。設(shè)計(jì)生態(tài)河道，改善河道環(huán)境應(yīng)當(dāng)包含多個(gè)方面的內(nèi)容，比如治理河道污水、設(shè)計(jì)河道景觀、維護(hù)河道、保護(hù)河道生物多樣性等等。同時(shí)從多個(gè)方面入手，才能從整體上改善河道的生態(tài)環(huán)境，更好地治理河道。

2.3 區(qū)域性原則

生態(tài)理念本身就帶有區(qū)域性的特征，因此在整體規(guī)劃的同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)具體分析不同區(qū)域河道的具體狀況，設(shè)計(jì)出符合不同區(qū)域河道的特色方案。由于各地的自然條件存在差異，地理狀況也有不同，因此在設(shè)計(jì)生態(tài)河道時(shí)應(yīng)當(dāng)首先考察當(dāng)?shù)丨h(huán)境，把握當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境的特殊性。不能照搬其他地區(qū)的成功經(jīng)驗(yàn)，而應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同地區(qū)的狀況進(jìn)行具體調(diào)整。使河道既能發(fā)揮河道的生態(tài)作用，又能體現(xiàn)當(dāng)?shù)刈匀坏乩憝h(huán)境的獨(dú)特性。這樣不僅能發(fā)揮河道的生態(tài)作用，還能體現(xiàn)當(dāng)?shù)氐娜宋奶厣?，發(fā)揮社會(huì)效益。在進(jìn)行河道的修復(fù)和治理時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意減少對(duì)河道原有結(jié)構(gòu)的破壞，應(yīng)當(dāng)使河道融入周邊的自然環(huán)境中，盡量減少生態(tài)系統(tǒng)中的人為因素，做到人與自然和諧相處。

2.4 經(jīng)濟(jì)性原則

水利水電工程的發(fā)展不能不考慮經(jīng)濟(jì)，因此在保護(hù)河道生態(tài)的基礎(chǔ)上，還應(yīng)當(dāng)酌情考慮河道的經(jīng)濟(jì)效益。在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的前提下，應(yīng)當(dāng)注意提高河道工程的實(shí)用性，力求在生態(tài)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。在設(shè)計(jì)生態(tài)河道時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先了解河道的具體狀況，并靈活采用新技術(shù)對(duì)河道進(jìn)行修復(fù)。技術(shù)的進(jìn)步為修理河道提供了更多樣的選擇，因此在修理河道時(shí)應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮新技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提高治理的質(zhì)量和效率，提高資源的利用率，保障經(jīng)濟(jì)效益。

3 水利水電工程中生態(tài)河道產(chǎn)生的效益

在水利水電工程中設(shè)計(jì)生態(tài)河道能同時(shí)帶來經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。對(duì)河道進(jìn)行修復(fù)，設(shè)計(jì)建設(shè)生態(tài)河道，修復(fù)其中存在的問題，就能發(fā)揮好河道的作用，造福人類。生態(tài)健康的河道能夠進(jìn)行灌溉，保障人類生活和生產(chǎn)種植中農(nóng)作物的用水。通過河道，能夠進(jìn)行調(diào)水，實(shí)現(xiàn)水資源的合理配置。除此之外，還能利用河道的水資源進(jìn)行發(fā)電和航運(yùn)。河道在防洪減災(zāi)方面也發(fā)揮著巨大的作用。由此可見，對(duì)生態(tài)河道的治理和建設(shè)不僅能改善周圍環(huán)境，還能提高人們的生活水平和質(zhì)量。

圖1 生態(tài)河道

4 在水利水電工程中設(shè)計(jì)生態(tài)河道的具體措施

4.1 生態(tài)河道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)生態(tài)河道首先應(yīng)當(dāng)從生態(tài)河道的整體結(jié)構(gòu)入手。生態(tài)河道的整體結(jié)構(gòu)又牽扯到各個(gè)方面，應(yīng)當(dāng)對(duì)每一個(gè)方面都進(jìn)行合理規(guī)劃，才能設(shè)計(jì)出既有生態(tài)效益又有經(jīng)濟(jì)效益的生態(tài)河道。首先，針對(duì)河道的縱斷面，應(yīng)當(dāng)充分考慮不同地區(qū)河道的特點(diǎn)?？疾旌拥揽v斷面的蜿蜒程度，同時(shí)考慮河流的深淺程度。其次要考慮河道蜿蜒曲度。設(shè)計(jì)好河道的蜿蜒性能夠調(diào)控水流急緩，減少河水中攜帶的泥沙量，一定程度上緩解水土流失。進(jìn)行河道蜿蜒性的建設(shè)還能調(diào)整河道的結(jié)構(gòu)，合理規(guī)劃河道的空間，為河道內(nèi)的生物提供更多生存空間，提高河道的生物多樣性，提高河道的自我修復(fù)能力，維護(hù)河道生態(tài)系統(tǒng)的平衡。同時(shí)還能一定程度上減少其他水利工程的花費(fèi)。除此之外，在進(jìn)行河道縱斷面設(shè)計(jì)的時(shí)候還要考慮到河道的深潭和淺灘。受到河流的蜿蜒程度及走向等因素的影響，河道的縱斷面上會(huì)產(chǎn)生一定深淺不一的深潭和淺灘。由于深淺不同，河水流經(jīng)時(shí)的流速也會(huì)有所差異，有急有緩，因此能產(chǎn)生不同的水流條件。不同的水流條件會(huì)給不同的生物提供多樣化的生活環(huán)境，為更豐富的生物群落的產(chǎn)生提供了條件。深潭和淺灘的規(guī)劃需要進(jìn)行人為設(shè)計(jì)，在建設(shè)生態(tài)河道時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮深潭淺灘的不同特性，合理安排其排列順序，保障生態(tài)河道的生態(tài)效益。

除了要進(jìn)行河道的縱斷面設(shè)計(jì)，還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行河道的橫斷面設(shè)計(jì)。就設(shè)計(jì)河道橫斷面的結(jié)構(gòu)而言，通常情況下都要考慮傳統(tǒng)的河道力學(xué)，同時(shí)盡量做到簡化施工。除了要考慮這些，還應(yīng)當(dāng)考慮到生態(tài)理念的基本原則，并考慮到河道的獨(dú)特地貌，規(guī)劃河岸的緩陡程度。同時(shí)還應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)好河道堤線與水面的距離，不同的距離會(huì)產(chǎn)生不同的河道地貌，帶來不同的生態(tài)環(huán)境效益。因此在進(jìn)行河道橫斷面設(shè)計(jì)的時(shí)候要對(duì)此類要素多加考慮，力求實(shí)現(xiàn)最大的生態(tài)效益。

4.2 生態(tài)河道護(hù)坡植被的設(shè)計(jì)

對(duì)于一個(gè)河道生態(tài)系統(tǒng)而言，護(hù)坡植被是必不可少的。合適的護(hù)坡植被能夠維持周圍生態(tài)的穩(wěn)定性，有效改善河道生態(tài)系統(tǒng)的整體環(huán)境。植被的根系發(fā)達(dá)，在河道兩岸種植根系發(fā)達(dá)的護(hù)坡植被能夠有效固土，保持河道兩坡的水土，防止水土流失。在進(jìn)行護(hù)坡植被的選擇時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)遵循生態(tài)理念的特殊性原則，考慮當(dāng)?shù)氐臍夂蚝退?，選擇適宜生長的植被。其次應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇好存活、根系發(fā)達(dá)的植被。所選護(hù)坡植被的根系應(yīng)當(dāng)能起到保持水土的作用。在確保其能實(shí)現(xiàn)保持水土效果的基礎(chǔ)上，再考慮景觀的觀賞效益，實(shí)現(xiàn)對(duì)河道周邊景觀的美化。此外，在種植護(hù)坡植物時(shí)，應(yīng)當(dāng)請(qǐng)專業(yè)人員，采用專業(yè)的技術(shù)手段，選擇合適的播種方法，提高護(hù)坡制備的成活率。還應(yīng)當(dāng)設(shè)立專門小組對(duì)植被的生長進(jìn)行監(jiān)測(cè)觀察，避免植被死亡帶來的經(jīng)濟(jì)損失。比如，在進(jìn)行播種時(shí)，可以采取混合攪拌技術(shù)，將植物種子與其他材料進(jìn)行混合。播種時(shí)采取更加適宜的噴灑播種方式。這種方法能夠有效提高護(hù)坡植物的存活率，目前已經(jīng)取得了不錯(cuò)的效果。但在使用這種方法時(shí)也應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的情況進(jìn)行合理調(diào)整，做到因地制宜。

4.3 土工材料固土種植基的設(shè)計(jì)

近年來，隨著人們對(duì)生態(tài)河道建設(shè)更加重視，不同種類的護(hù)坡工程也逐漸發(fā)展起來。土工材料的固土種植基是近年來發(fā)展起來的一種新的生態(tài)河道的護(hù)坡工程，通過鋪設(shè)土工網(wǎng)墊和單元種植基來保持水土，達(dá)到護(hù)坡的目的。目前廣泛運(yùn)用的土工網(wǎng)墊主要有兩種類型，多層非拉伸和雙向拉伸平面網(wǎng)。這兩種網(wǎng)墊各有其特性，其突出優(yōu)勢(shì)也有差異。在進(jìn)行生態(tài)河道設(shè)計(jì)的時(shí)候可以根據(jù)這兩種網(wǎng)墊的不同特性作出最合適的選擇。多層網(wǎng)墊的黏性較好，借此實(shí)現(xiàn)良好的固土效果。雙層拉伸平面網(wǎng)則是主要通過在空間上固定土壤來實(shí)現(xiàn)固土的效果。需要注意的是，在設(shè)計(jì)土工材料固土種植基時(shí)，應(yīng)當(dāng)確保植物的根系能夠順利通過網(wǎng)墊上的網(wǎng)孔，扎入土壤吸取養(yǎng)分，網(wǎng)墊的使用不能阻礙固土植物的生長。目前在安裝固土種植基時(shí)，通常采用人工進(jìn)行鋪設(shè)。為了避免種植基受到暴風(fēng)雨的破壞，可以在外圍使用混凝土等強(qiáng)度較高的材料進(jìn)行固定，保護(hù)坡面，提高種植基的穩(wěn)定性。

4.4 植被型生態(tài)混凝土設(shè)計(jì)

植被型生態(tài)混凝土的護(hù)坡設(shè)計(jì)是近幾年的新興理念。引入我國后，由于實(shí)現(xiàn)了良好的護(hù)坡效果，不少土木工程在進(jìn)行生態(tài)河道建設(shè)時(shí)都會(huì)選擇采用植被型生態(tài)混凝土的設(shè)計(jì)。不僅如此，為了實(shí)現(xiàn)更好的護(hù)坡效果，我國還根據(jù)當(dāng)?shù)氐奶厥庾匀坏乩憝h(huán)境對(duì)植被型生態(tài)混凝土設(shè)計(jì)進(jìn)行了改造和優(yōu)化，比如改進(jìn)原材料，調(diào)整原材料的成分組成，將保水性更強(qiáng)的材料加入其中等。在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新大大提高了該工程的護(hù)坡效果，收獲了巨大的生態(tài)效益。因此，在進(jìn)行生態(tài)河道建設(shè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)靈活借鑒已有的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，提高生態(tài)河道建設(shè)的質(zhì)量和效率。

5 結(jié)語

在水木工程中設(shè)計(jì)生態(tài)河道時(shí)，一定要將生態(tài)理念融入其中，優(yōu)先考慮生態(tài)原則。同時(shí)考慮不同地區(qū)特殊的自然地理環(huán)境，因地制宜，根據(jù)當(dāng)?shù)夭煌纳鷳B(tài)環(huán)境設(shè)計(jì)不同的方案建設(shè)生態(tài)河道。生態(tài)河道的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)從多個(gè)方面入手，比如河道的結(jié)構(gòu)，比如護(hù)坡植被的選擇等等。同時(shí)還應(yīng)當(dāng)借鑒已有的生態(tài)河道建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，比如應(yīng)用植被型生態(tài)混凝土護(hù)坡技術(shù)，在坡面上應(yīng)用能夠保持水土的種植基，并根據(jù)具體情況對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，遵循整體性的原則，從多個(gè)方面入手建設(shè)生態(tài)河道。不同地區(qū)的河道具有不同的特性，在進(jìn)行生態(tài)建設(shè)時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮不同地區(qū)的特點(diǎn)。此外，在確保生態(tài)河道的生態(tài)效益的前提下，可以適當(dāng)考慮其經(jīng)濟(jì)效益?？傊?，生態(tài)河道的建設(shè)是一項(xiàng)十分重要的工程，對(duì)周圍環(huán)境及人類的生產(chǎn)生活都有十分重要的影響，因此我們更應(yīng)當(dāng)采取措施，建設(shè)好生態(tài)河道。

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