中小河流治理工程中的生態設計范文

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1采用生態護坡護岸技術，建設能呼吸的河道

河岸是水中生物體系和陸上生物體系的連接部位，是水體與周邊土壤間物質和能量交換的通道，有適合各種生物生存繁衍的潛在環境。傳統的硬化不透水護坡護岸將陸地與河水隔斷，不僅破壞生物賴以生存的自然環境，而且也隔斷了生物與微生物的整體生物鏈，破壞了水生態循環的平衡，導致河道天然自凈能力遭到破壞。因此，在中小河流治理時要像維護有生命的動物呼吸功能一樣，保持河水與兩岸陸地的順暢交流，多采用生態護坡護岸技術，盡量少用硬質化材料護砌。生態護坡護岸包括植被護坡護岸和生態材料護坡護岸，植被護坡護岸是在河道岸坡緩、水流慢處采用草地、喬木和灌木護岸，生態材料護坡護岸則多采用高孔隙率的天然透水材料或透水混凝土空腔預制砌塊結構。生態護坡護岸能減輕河道岸坡侵蝕，增強河床邊坡穩定性和抗沖刷能力，同時減少對動植物生存環境的影響。植被護坡護岸利用植被群落根系密集、縱橫交錯的特點，增加河岸土體的堅固性和穩定性，植物根系還能吸收土壤水分，提高土壤顆粒間的粘聚力，提高土體強度，穩定河道岸坡。生態材料護坡護岸則具有透水透氣、固土護坡、空間延伸的特點，在保護和穩定河岸的前提下，還有利于發揮河流的自我修復功能，常用的生態材料護坡護岸有格賓石籠、雷諾護墊、三維植被網、生態袋、生態混凝土、聯鎖式護披磚、木樁加柳枝捆、駁石等。在中小河流治理中，生態護坡護岸的抗沖能力是決定其能否在工程中被采用的關鍵，表1列舉了部分生態護坡護岸的抗沖流速，可供設計參考。

2重視維護河流生境，建設有生命的河道

河流生境一般指包括河床、河岸、濱岸帶在內的河流的物理結構［3］。河流生境是河流生態系統的重要組成部分，為河流生物的正常生活、生長、覓食、繁殖等活動提供必需的空間和庇護場所，是河流生物賴以生存的基礎。河流生境的破壞，將引起水生態系統的退化，使微生物的生物多樣性降低，魚類的產卵條件發生變化，鳥類、兩棲動物和昆蟲的棲息地改變或避難所消失，造成河流生物物種數量的減少和某些物種的消亡。在中小河流治理中，必須重視維護河流生境，不因河道治理帶來河流生物物種的減少或消亡，努力營造蛙叫蟲鳴、魚蝦暢游、水鳥翱翔的景象，建設有生命的河道。在河岸、濱岸帶，根據坡面土壤含水量的變化情況，依次栽種水生植物、濕生植物和中生植物(見圖1)［4］，植物選擇要遵循物種多樣、高低錯落、喬灌草結合、共生適宜的原則;在水中由水岸淺水區到深水區，梯級栽植挺水植物(如:荷花、蘆葦、香蒲、茨菇、千屈菜、水蔥、菖蒲、澤瀉、水生美人蕉等)、浮葉植物(如:睡蓮、野菱、王蓮、茨實、莼菜、荸薺等)和沉水植物(如:金魚藻、苦草、水柳、水蘭、水榕、鳳凰草、伊樂藻、輪葉黑藻等)［5］，這些水生植物將為魚卵的孵化、幼魚的成長以及魚類躲避捕食提供良好環境。河道中清除受污染的底泥，提高河床孔隙率，為微生物、水生植物生長創造條件。疏浚與清淤要維護河道原生態河貌，在滿足防洪要求的前提下，盡量保留河道天然灘(洲)，條件允許的情況下，河床中可建造河心灘(洲)、生態島或采取打木樁、拋石的方法建造急流、淺灘和深潭，在部分河灘上開挖凹地，營造出接近自然的流路和有著不同流速的水流，造就水體流動的多樣性，滿足不同魚類的需要。護坡盡量使用堆石、干砌石、多孔混凝土構件和自然材質制成的柔性結構，為水生動物提供生息繁衍的空間。此外，在正常水位以下可設置人工魚巢，提供魚類等水生動物的生存空間。圖2是空腔預制塊人工魚巢斷面示意圖，圖3是魚巢式空腔預制砌塊結構圖。

3注重改善河流水質，建設清潔的河道

良好的水質是河流功能發揮的前提和保障，健康的河流應該具備清潔性，水體清澈并擁有良好水質，能滿足飲用水源、工農業生產、生物生存以及景觀用水等河流功能的要求。中小河流一般位于流域水系的上中游，河流水質不僅影響其自身功能的發揮，也直接影響到整個流域的水質狀況。目前，由于工業污水和生活污水處理力度不夠、化肥和農藥的不合理使用以及普通群眾環境保護意識淡薄、環境執法力度不夠等原因，造成河水污染、水質惡化。在一些農村地區，農民將生活垃圾棄置分散在河道岸邊，造成水體和土壤的污染，一到汛期，垃圾在洪水的作用下隨水流漂移，污染范圍進一步擴大，嚴重危害河流水質。在中小河流治理中，必須注重改善河流水質，努力建設清潔河道。底泥疏浚是解決河流內源污染的重要措施，通過底泥的疏挖，可以清除污染水體的內源，減少底泥污染物向水體釋放，對于一些污染嚴重的中小河流，應該采取河道底泥疏挖置換的措施。對于生活和生產垃圾，在河道范圍內的必須予以清除，同時要求垃圾遠離河道堆放，并建設垃圾分類收集—無公害處理—資源再利用系統，提高垃圾的處理利用效果;對于污水，應限制直接向河流排放，加強對沿河工業點污染源的監控，建設污水收集—處理—再生水回收利用系統，污水只有經過處理達到水質排放要求后才允許進入河流。此外，要推廣測土施肥技術，控制農業等面源污染，在河道兩岸建設生態濱岸帶，發揮生態濱岸帶的緩沖作用，通過植物吸收、吸附、過濾、氧化還原等物理和生物化學作用來分解污染物，使面源污染物盡可能在生態濱岸帶中被消化和吸收。水系連通和人工濕地對于恢復河流水體自凈能力也有很好的效果，水系連通后將形成水流網絡，通過河流上水利工程設施的科學調度和運用，人工調水配水，實現水資源的優化配置，讓死水變為活水，流動慢的水變成流動快的水，提高水體的自凈能力;人工濕地一般由基質、附著在基質上或水里的微生物和生長在基質上的水生植物組成，形成基質—植物—微生物的生態系統，當污水通過該系統時，污染物質和營養成分被系統沉淀、吸收、轉化、分解，從而使水體得到凈化。此外，人工生物浮島(生物浮床)、水生動物操控技術(增殖放流)、人工曝氣增氧、跌水復氧、微生物修復等技術也能夠達到清潔河流的目的，在需要時可以考慮采用。

4充分利用本地植物資源，建設原生態的河道

河道植物除了生態綠化和景觀效用以外，往往還要求具有耐濕、耐貧瘠、根系發達、固土和抗沖刷等特點，由于本地植物是當地特定氣候及地理環境下的產物，其適應性強，在當地的分布廣，易于獲取，特別是一些河道兩岸的當地植被，在長期自然條件下能夠存活，是經過考驗的，說明最能適應當地河道的生存環境。在中小河流治理中，由于河道不可能像城市公園或綠地那樣來維護管理，因此，除非有特殊景觀要求，否則應盡量選擇土生土長的本地植物，充分利用本地植物資源，建設原生態的河道。中小河流治理中有意識地選用本地植物(樹、草種)，不僅容易成活、易于養護，同時還可以降低造價、節約工程投資。建設原生態河道首先在植物選擇上應遵循“本地樹種、草種為主”、“適地適樹”、“適地適草”的原則，即通過對工程區及其周邊環境中土壤氣候條件、植被現狀、當地栽種習慣等的調查和研究，篩選出適合于當地土壤、氣候及水文條件并與當地環境相協調的優良鄉土樹、草種。其次，在栽種時要注意科學合理搭配，喬灌草結合，高低錯落、疏漏有致、物種多樣，盡量營造出一種原始、天然的原生態地貌。由于外來植物往往不能適應本地的氣候環境和條件，成活率低，栽種及管護成本高，在中小河流治理時不宜大量引種。有些植物生態適應性和競爭力特別強，又缺少天敵，如選用不當，還會帶來一系列生態問題，如喜旱蓮子草(又稱空心蓮子草、水花生、革命草)，由于適應于多種生境，繁殖力強，生長迅速，且難以清除，堵塞河道，影響泄洪，威脅本地生物多樣性，已成為公認的惡性外來入侵植物，此類植物絕對不能選用［6］。在植物選擇時，要注意常綠植物與落葉植物混種、深根系植物與淺根系植物搭配、陽生植物與陰生植物分層栽種的原則，有固土護坡功能的植物優先選用，充分發揮植物的護坡作用和生態效應，力求栽種方案經濟實用，栽種效果自然美觀。

5堅持就地取材、治理與保護并重原則，建設低碳的河道

低碳是21世紀以來對工程建設的新要求，中小河流治理要實現低碳的建設目標，在整個設計環節都必須考慮低污染、低排放、低耗能。鋼筋、混凝土是人們熟知的傳統建筑材料，但在生產和使用過程中，這些材料很難達到低碳環保的要求，因此，在治理中應盡量少用或不用，即使要用也盡量采用生態混凝土，利于碳匯。河道及兩岸的花草、樹木可以進行光合作用，吸收二氧化碳，都是低碳的，在施工過程中要注意保護，避免破壞，特別是河道兩岸的古樹和名木，在整治中要做到避讓與保護。由于施工場地臨近河流，施工過程中要注意減少對河道水體的污染，施工棄渣、廢料不能沿河堆放，能利用的盡量利用;施工廢水要經處理后才可排放，避免因施工而污染河流;施工結束后要將施工場地破壞的植被恢復，不因治理帶來河道生態系統破壞……總之，在中小河流治理過程中，要堅持就地取材、治理與保護并重的原則，努力建設低碳的河道。中小河流治理時疏浚、清淤以及基礎開挖出來的土料、砂礫石、鵝卵石等都是理想的綠色建筑材料，低碳環保，堤防填筑中應盡量利用這些河道開挖料，少用漿砌石或混凝土，以利采取生態護坡。對于鵝卵石多的山區河流，可采用石籠結構生態型護岸，網籠選用定型產品(見圖4)［7］，無需現場制作，籠眼大小還可根據鵝卵石粒徑進行調整。按照使用要求，調整網籠尺寸，將鵝卵石裝入網籠中，在河岸合適位置堆放，就可形成石籠擋土墻式護岸或石籠貼坡式護岸(見圖5)［5］。石籠結構具有易于施工、適應基礎不均勻沉降、抗沖能力好、透水、鵝卵石能再利用等特點，石籠結構還可提供植物生長、小魚小蝦生存條件，利于維護自然生態環境，也與周圍景觀更加協調，是山區中小河流治理建設低碳河道的好方法。此外，對于具有卵石、砂卵石河床的中小河流，當需要在河道中人工修筑壩抬高上游水位時，在水淺流緩處可考慮采用榪槎壩。榪槎壩可采用木、竹、鋼筋混凝土桿件等做榪槎支架，選擇塊石或土、砂、石等作為填筑料，構成透水或不透水的榪槎壩［8］，通過榪槎壩束窄河道斷面，達到抬高上游水位的目的。

6結語

中小河流治理工程應在滿足防洪排澇安全的前提下，適應河道自然性、生態性、觀賞性、游樂性的要求，充分體現人與自然和諧相處的原則。在工程設計時要積極貫徹生態設計的理念，選取技術可行、經濟合理、維護成本低的治理方案，努力將中小河流建設成為自然的、能呼吸的、有生命的、清潔的、原生態的、低碳的河道，實現河道流暢、水清、岸綠、景美的治理目標。

作者：黃錦林 單位：廣東省水利水電科學研究院，廣東省水動力學應用研究重點實驗室