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[摘 要]针对现阶段河道治理滞后于经济发展的现状,本文归纳了河道治理的模式和所要遵循的原则,分析了河道生态治理的主要设计要点,并对今后河道生态治理的规划要点进行了探讨。
[关键词]河道治理 生态修复 河道生态环境 设计
中图分类号:U284.2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)30-0239-01
河道生态化治理首先要从源头控制,减少污染源,提高水质,重建生态护岸,使河水与地下水能够互换沟通,达到自我净化,成为有自我修复能力的水利工程。
1 河道生态治理的基本原则
1.1 坚持统筹规划,综合治理的原则
通过全流域范围内的雨洪控制、面源污染控制、水源调度补给、水质净化等工程、非工程措施,实现对河道的综合治理。
1.2 坚持多功能协调的原则
在治理过程中必须综合考虑各种功能需求,应着重体现河道及周边区域发展的特点,注重与沿线整体风貌相协调,河道生态景观与周边景观相协调。
1.3 坚持人与自然和谐发展、自然性的原则
在河道治理过程中,坚持恢复河道自然水生系统环境,以自然修复为主,人工修复为辅,因地制宜,尽量保留原有生物群落及其栖息地。
1.4 坚持河道治理针对性的原则
根据工程河道的特点及建设目标,科学诊断河道存在的问题,有针对性、有重点的采取不同的措施进行生态治理。
1.5 坚持经济性的原则
生态河道治理应考虑经济方面的影响,与经济、社会发展同步,因地制宜、节能高效,在确保达到河道治理目标的前提下,合理统筹前期准备工程和后期的管护,尽可能最大限度地降低治理成本,达到经济最小化的目标,实现经济、社会和环境等全方位可持续发展。
2 河道生态治理的设计要点
河道地貌设计宜从纵向、横向及竖向三维尺度进行设计,全面考虑河道的形态、断面的形态、宽度、深度及坡比等因素。
2.1 河道平面形态设计
河道平面形态设计可采用以下方法:
(1)复制法:参考附近未受干扰河段的蜿蜒模式作为模板,采用卫片或者测绘资料等手段对某一特定区域的蜿蜒模式进行调查,并在此基础上建立河道蜿蜒参数与流域水文和地貌特征的关系,作为河道形态设计重要依据。
(2)经验关系法:当资料不具备时,很多学者提出可利用蜿蜒性与其他水文或地貌数据之间的经验关系式进行推算,一般为河道宽度的10~14倍。但这些经验公式并不适用于所有的河道,最好采用航拍照片等手段对某一特定区域的蜿蜒模式进行调查,并在此基础上建立河道蜿蜒参数与流域水文和地貌特征的关系。
2.2 河道断面形式设计
河道断面形式主要分为三类:矩形断面、梯形断面和复式断面。
(1)矩形断面:占地面积较少,一般适用于用地受较大制约的河道。既要满足枯水期蓄水的要求,又要满足洪水期泄洪的要求,往往采用高驳坎的形式,此类断面较难构建利于生态系统恢复的基底条件,不利于河道中的水生动植物的生长,生态亲和性相对较差。
(2)梯形断面:占地面积较矩形断面大,一般适用于用地有一定充裕的河道。此类断面的河道在断面形式上解决水陆生态系统的连续性问题,但因边坡的单一和水深的制约,能够生长水生植物的基底相对较少,生态亲和性相对一般。
(3)复式断面:是根据河道水位特性设置分级护坡及平台的断面形式,占地面积较大,一般适用于用地较为充裕的河道。在河道断面的选择上,应尽可能保持天然河道断面, 在保持天然河道断面有困难时,按复式断面、梯形断面、矩形断面的顺序选择。
2.3 河底微地形的设计
河底微地形改造可在河道平面及断面确定的基础上进行针对性的设计。
(1)深槽和浅滩宜成对设计,每个河湾段宜配有一对深槽和浅滩,河道直线段一般不超过1km宜配置一对深槽和浅滩。河湾段深槽宜设在弯曲段外侧,浅滩宜设在弯曲段内侧。
(2)浅滩及深槽布置可结合小型结构物、河床抛石、人工鱼巢等进行设计。小型结构物包括导流装置、生态潜坝等,可以在河道内部形成多样性流况,改变流向。河床抛石区面积不超过河底面积的1~3%,河床抛石区宜根据河道形成呈斑块状分散,石块直径不小于0.3m,每处抛石区石块间距至少2~3倍直径。人工鱼巢可采用植物根茎、木材、石材及其他人工材料等制成。
2.4堤围及护岸的设计
推广应用新型护岸、丁坝、鱼道、浮岛等技术和产品。在城市化河段,一般结合市政道路采用占地较少的垂直挡墙式防洪堤,但应对水下部分进行柔性和粗化处理,水上部分结合城市规划营造亲水空间。在非城镇化河段,堤防采用缓坡式设计,具体形式因地制宜,避免格式化,护岸工程要选用抛堆或干砌方式,尽量不用“三面光”形式,对已经或不得已使用混凝土的堤岸按生态型护堤法进行覆土改造,努力构建“绿色堤防”。
2.5亲水性设施的设计
城区河道:亲水平台的设置应结合周边已有建筑,尺寸不宜过小,对平台荷载的估算要有一定的富裕度。亲水平台桩基宜采用施工时噪音较小的结构,如灌注桩等。设置在居民区或者周边施工场地受限的亲水平台,当不可避免采用预制桩时,单桩不宜过长。
非城区河道:景观性亲水平台宜布置在居民较集中河段、适合旅游、休闲等河段。其形式可结合观赏、垂钓休闲等需要设计。功能性亲水平台宜布置在村庄附近,其形式可结合浣洗、取水、驳船等功能设计。
2.6 植物配置设计
陆域植物群落恢复设计:在物种配置上,以土著种或已归化的植物为主体,选择耐受性较好、根系发达、拦截能力较强的植物合理组合。在中心城区河道的植物配置要体现景观性与亲水空间的营造,注重硬质护岸的软化。 河道水生态系统恢复设计:水生态系统生物要素的恢复设计是发挥其水质改善净化功能的关键环节。挺水植物配置在河道沿岸带浅水处(水深约0.2m),种类配置优选土著种,慎用外来种。常见的品种有芦苇、昌蒲等。浮叶植物通常在水深0.5~1.5m的静水水域进行配置,常见的品种有睡莲、菱等。漂浮植物通常只在污染较为严重的水域生态治理时使用,适宜在静水水域配置。常见的品种有浮萍、凤眼莲等。沉水植物种植区域在0.5~2.0m水深处,物种仅能选用土著种,杜绝外来种。常见的品种有黑藻、水盾草等。
3 河道生态治理的规划要点
3.1 水质还清
水质还清主要有污染物源头控制及水体生物净化等多种方法。污染物源头控制主要是加强排放控制,建设和完善城市污水管网及污水处理系统。在非城区主要可通过湿地、河口生态工程等措施,对初期雨水、农业面源污染及处理厂退水等进一步净化处理,提高干流河道水质。
3.2 水源补给
地下水过量开采,造成河道除输水河道及少数景观要求较高的风景观赏河道以外,其他河道基本上成了污水河,水生态系统遭到破坏。因而需对河道进行清洁水源补给,稀释、扩散河道基流污水,提供或改善河道内及周边范围内生物生存条件。
3.3 河道蓝线规划
在河道两岸上口线以外,分别向外划定一定的范围,作为河道的日常维护管理范围及保护范围,绿化带范围内禁止建设与水利工程无关的建筑物。
3.4 河道纵、横断面规划
对于一般城区河道,应在满足过流要求设定标准断面的基础上,根据有限的水源配置情况,合理优化布置河道断面形式,形成蜿蜒形水流,营造良好的景观效果。对于非城区河道,多采用梯形断面形式,尽可能减少拦河构筑物。
4 结语
河道的生态化治理是一个可持续发展的系统工程,随着对河流生态环境的认识和要求不断提高,充分考虑生态效果,把河堤由传统的结构改变成为水体和陆地、生物相互作用的区域成为当前的主要河道治理任务,从而将经济发展和环境治理结合起来,促进可持续发展,在维护河道生态系统平衡的基础上实现政治、经济、文化的全面发展,最终实现“水清、流畅、岸绿、景美”的“万里清水河道建设”总目标。
作者简介
徐婧,女,汉族,1970年生,龙泉市人,工程师,主要从事水利水电建设。
[关键词]河道治理 生态修复 河道生态环境 设计
中图分类号:U284.2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)30-0239-01
河道生态化治理首先要从源头控制,减少污染源,提高水质,重建生态护岸,使河水与地下水能够互换沟通,达到自我净化,成为有自我修复能力的水利工程。
1 河道生态治理的基本原则
1.1 坚持统筹规划,综合治理的原则
通过全流域范围内的雨洪控制、面源污染控制、水源调度补给、水质净化等工程、非工程措施,实现对河道的综合治理。
1.2 坚持多功能协调的原则
在治理过程中必须综合考虑各种功能需求,应着重体现河道及周边区域发展的特点,注重与沿线整体风貌相协调,河道生态景观与周边景观相协调。
1.3 坚持人与自然和谐发展、自然性的原则
在河道治理过程中,坚持恢复河道自然水生系统环境,以自然修复为主,人工修复为辅,因地制宜,尽量保留原有生物群落及其栖息地。
1.4 坚持河道治理针对性的原则
根据工程河道的特点及建设目标,科学诊断河道存在的问题,有针对性、有重点的采取不同的措施进行生态治理。
1.5 坚持经济性的原则
生态河道治理应考虑经济方面的影响,与经济、社会发展同步,因地制宜、节能高效,在确保达到河道治理目标的前提下,合理统筹前期准备工程和后期的管护,尽可能最大限度地降低治理成本,达到经济最小化的目标,实现经济、社会和环境等全方位可持续发展。
2 河道生态治理的设计要点
河道地貌设计宜从纵向、横向及竖向三维尺度进行设计,全面考虑河道的形态、断面的形态、宽度、深度及坡比等因素。
2.1 河道平面形态设计
河道平面形态设计可采用以下方法:
(1)复制法:参考附近未受干扰河段的蜿蜒模式作为模板,采用卫片或者测绘资料等手段对某一特定区域的蜿蜒模式进行调查,并在此基础上建立河道蜿蜒参数与流域水文和地貌特征的关系,作为河道形态设计重要依据。
(2)经验关系法:当资料不具备时,很多学者提出可利用蜿蜒性与其他水文或地貌数据之间的经验关系式进行推算,一般为河道宽度的10~14倍。但这些经验公式并不适用于所有的河道,最好采用航拍照片等手段对某一特定区域的蜿蜒模式进行调查,并在此基础上建立河道蜿蜒参数与流域水文和地貌特征的关系。
2.2 河道断面形式设计
河道断面形式主要分为三类:矩形断面、梯形断面和复式断面。
(1)矩形断面:占地面积较少,一般适用于用地受较大制约的河道。既要满足枯水期蓄水的要求,又要满足洪水期泄洪的要求,往往采用高驳坎的形式,此类断面较难构建利于生态系统恢复的基底条件,不利于河道中的水生动植物的生长,生态亲和性相对较差。
(2)梯形断面:占地面积较矩形断面大,一般适用于用地有一定充裕的河道。此类断面的河道在断面形式上解决水陆生态系统的连续性问题,但因边坡的单一和水深的制约,能够生长水生植物的基底相对较少,生态亲和性相对一般。
(3)复式断面:是根据河道水位特性设置分级护坡及平台的断面形式,占地面积较大,一般适用于用地较为充裕的河道。在河道断面的选择上,应尽可能保持天然河道断面, 在保持天然河道断面有困难时,按复式断面、梯形断面、矩形断面的顺序选择。
2.3 河底微地形的设计
河底微地形改造可在河道平面及断面确定的基础上进行针对性的设计。
(1)深槽和浅滩宜成对设计,每个河湾段宜配有一对深槽和浅滩,河道直线段一般不超过1km宜配置一对深槽和浅滩。河湾段深槽宜设在弯曲段外侧,浅滩宜设在弯曲段内侧。
(2)浅滩及深槽布置可结合小型结构物、河床抛石、人工鱼巢等进行设计。小型结构物包括导流装置、生态潜坝等,可以在河道内部形成多样性流况,改变流向。河床抛石区面积不超过河底面积的1~3%,河床抛石区宜根据河道形成呈斑块状分散,石块直径不小于0.3m,每处抛石区石块间距至少2~3倍直径。人工鱼巢可采用植物根茎、木材、石材及其他人工材料等制成。
2.4堤围及护岸的设计
推广应用新型护岸、丁坝、鱼道、浮岛等技术和产品。在城市化河段,一般结合市政道路采用占地较少的垂直挡墙式防洪堤,但应对水下部分进行柔性和粗化处理,水上部分结合城市规划营造亲水空间。在非城镇化河段,堤防采用缓坡式设计,具体形式因地制宜,避免格式化,护岸工程要选用抛堆或干砌方式,尽量不用“三面光”形式,对已经或不得已使用混凝土的堤岸按生态型护堤法进行覆土改造,努力构建“绿色堤防”。
2.5亲水性设施的设计
城区河道:亲水平台的设置应结合周边已有建筑,尺寸不宜过小,对平台荷载的估算要有一定的富裕度。亲水平台桩基宜采用施工时噪音较小的结构,如灌注桩等。设置在居民区或者周边施工场地受限的亲水平台,当不可避免采用预制桩时,单桩不宜过长。
非城区河道:景观性亲水平台宜布置在居民较集中河段、适合旅游、休闲等河段。其形式可结合观赏、垂钓休闲等需要设计。功能性亲水平台宜布置在村庄附近,其形式可结合浣洗、取水、驳船等功能设计。
2.6 植物配置设计
陆域植物群落恢复设计:在物种配置上,以土著种或已归化的植物为主体,选择耐受性较好、根系发达、拦截能力较强的植物合理组合。在中心城区河道的植物配置要体现景观性与亲水空间的营造,注重硬质护岸的软化。 河道水生态系统恢复设计:水生态系统生物要素的恢复设计是发挥其水质改善净化功能的关键环节。挺水植物配置在河道沿岸带浅水处(水深约0.2m),种类配置优选土著种,慎用外来种。常见的品种有芦苇、昌蒲等。浮叶植物通常在水深0.5~1.5m的静水水域进行配置,常见的品种有睡莲、菱等。漂浮植物通常只在污染较为严重的水域生态治理时使用,适宜在静水水域配置。常见的品种有浮萍、凤眼莲等。沉水植物种植区域在0.5~2.0m水深处,物种仅能选用土著种,杜绝外来种。常见的品种有黑藻、水盾草等。
3 河道生态治理的规划要点
3.1 水质还清
水质还清主要有污染物源头控制及水体生物净化等多种方法。污染物源头控制主要是加强排放控制,建设和完善城市污水管网及污水处理系统。在非城区主要可通过湿地、河口生态工程等措施,对初期雨水、农业面源污染及处理厂退水等进一步净化处理,提高干流河道水质。
3.2 水源补给
地下水过量开采,造成河道除输水河道及少数景观要求较高的风景观赏河道以外,其他河道基本上成了污水河,水生态系统遭到破坏。因而需对河道进行清洁水源补给,稀释、扩散河道基流污水,提供或改善河道内及周边范围内生物生存条件。
3.3 河道蓝线规划
在河道两岸上口线以外,分别向外划定一定的范围,作为河道的日常维护管理范围及保护范围,绿化带范围内禁止建设与水利工程无关的建筑物。
3.4 河道纵、横断面规划
对于一般城区河道,应在满足过流要求设定标准断面的基础上,根据有限的水源配置情况,合理优化布置河道断面形式,形成蜿蜒形水流,营造良好的景观效果。对于非城区河道,多采用梯形断面形式,尽可能减少拦河构筑物。
4 结语
河道的生态化治理是一个可持续发展的系统工程,随着对河流生态环境的认识和要求不断提高,充分考虑生态效果,把河堤由传统的结构改变成为水体和陆地、生物相互作用的区域成为当前的主要河道治理任务,从而将经济发展和环境治理结合起来,促进可持续发展,在维护河道生态系统平衡的基础上实现政治、经济、文化的全面发展,最终实现“水清、流畅、岸绿、景美”的“万里清水河道建设”总目标。
作者简介
徐婧,女,汉族,1970年生,龙泉市人,工程师,主要从事水利水电建设。