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关键词:生态河道 治理措施 发展
中图分类号:TV85 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)06(c)-0121-02
时代在向前发展,社会在不断进步,人类生活水平在逐渐提升,人们对环境生活的质量也更加关注。河道治理与人们的生活密切相关,在治理河道的过程中要充分考虑河道环境对人们生活的影响,进行生态河道建设。
1 生态河道治理的定义
所谓生态河道治理是指在对河道领域的管控过程中,防洪、排涝及引水等河道基本功能得到实现后,通过人工修复等措施,恢复和构建健康、完整、稳定的河道水生态系统的活动。
2 生态河道建设的必要性、重要性
党的十提出经济建设、政治建设、文化建设、社会建设、生态文明建设 “五位一体”的发展格局。当前经济发展到一定阶段,有条件、有能力着手进行生态河道建设。首先,生态河道建设要体现人与自然的和谐共处,在进行生态河道的建设中要以人为本,保证人与环境的协调发展,从而更好地协调生态河道建设工程的经济效益和社会效益,减少投资的盲目性,提高投资的回报率。其次,生态河道建设虽然是功在当代、利在千秋的“民心工程”,但也必须做到循序渐进,不能一蹴而成,这样才能最大程度保护当地的环境,如果只求速度,不顾质量,不考虑可持续,那么必然会留下隐患、得不偿失。
3 当前河道治理中需要重点解决的问题
首先,河道水污染严重是当前河道治理中存在的主要问题,社会发展进程在不断加快,城镇化也在不断推进,随着发展不断向周边扩展,与水源地越来越接近,对河道的影响也越来越严重。特别是工业的大力发展,把大量废水排进河道,造成河道污染,河道自净功能下降,水质逐年变差,如果忽视,后果堪忧。
其次,河道淤积比较严重,由于人为和自然的综合因素,水土流失严重,造成下游河床淤积。河道护岸结构相对单一,主要是渠道化,不符合生态河道建设的要求。河网水面面积不断减少,由于修路、修建房屋等,一些地方的河网被随意占用,同时一些垃圾被人为地抛弃到河道或者通过一些小支流进入河道,再者一些建筑物在河道范围内建设,这些都一定程度上带来河网容量变小、河道变得狭窄、水面面积减少的后果,影响和危害着河道正常发挥其基本的功能。
4 生态河道建设的原则
为了实现河道的生态治理,恢复河道的生态系统功能,就要遵循以下几点原则。
一是综合性原则,河道的基本功能是防洪、防水,在此基础上进行生态防护工作,以达到保护水源的效果。二是协调性原则,在进行生态修复时,要考虑河道与周边环境的发展,从而达到和谐统一。三是要满足自然性的原则,要以自然修复的方式为主,人工修复的方式为辅。四是遵循经济性的原则,从经济的角度出发,在治理时尽力降低治理成本,实现经济化治理目标。
5 生态河道治理的措施
第一,修复河道的生态功能。
一是对河岸植被进行修复。在河道的干流、支流以及明渠,尽可能使其河岸栽种植被,植被的选择应以能够恢复重建和巩固强化河岸带生态系统为原则,选择适宜种植的、多样互补的植被,使得河岸带植被能起到缓冲带功能,发挥其护坡效应,同时,也有利于保护和提高河岸带生物的多样性。二是对河道形态进行修复。河道形态的修复应以重新营造接近自然的流路和有着不同流速带的水流为目标,形成和造就多样性的水体流动。河道形态修复主要是修复河流浅滩和深塘,这样做有助于形成水的紊流。同时,河道形态修复也有利于保持生物的多样性。三是对河床断面等进行修复。主要是对水泥和混凝土硬化河床进行改造,通过改造,使得河床重新恢复多孔质化,为水生生物提供有利于生息的环境。与此同时,对河道护岸进行改造,以打造生态河堤为最终目的。对覆盖与侵占河道的行为进行制止,对河道护坡和护岸结构进行改造,形成生态型护岸。混凝土护岸存在沉闷、单调和僵硬等缺点,必须加以改变,可以更换成以草皮或其他地衣植被为主要覆盖物的柔性护坡。不同的河流、河道,可以具体问题具体分析。一些河段的河床上原来铺设有硬质材料,可尝试拆除,让河床恢复其自然泥沙状态的本原。一些河段河岸可以采取复式断面,种以草皮、爬藤类植物或种植低矮型的乔木, 这样做可以更好地形成综合型、立体式的河道绿化。
第二,在河道设计上体现多样化。
在河道设计上应从多个方面、多个层次进行考量,要因地制宜、多种设计方式相结合,以体现河道规划的集成效用。在河道结构的设计上,可采取纵断面设计、横断面设计等方式。纵断面设计重点在构造河道蜿蜒性和创建浅滩-深潭序列。建设生态河道的过程中,恢复河道的蜿蜒性可增加栖息地的数量和质量,保持河道的稳定,同时,也可以减少工程的造价、节约成本。创建浅滩-深潭序列是模仿自然界中的河流的纵断面来设计的。一般表现为深潭和浅滩的相互交替。这种结构可以产生急流、缓流等多种水流条件,有助于生物群落的丰富形成,因此浅滩-深潭这一序列的创建也是生态河道设计的重要内容。河道横断面设计要充分考虑生态、地貌的因素,做好河岸边坡、堤线距水面距离等布局。在护岸设计上,也要根据河流自身特点、结合具体的生态情况来考量,重点关注点应是保护河流生物的生存和繁殖环境。比如可建设适合蛙类生存的两栖块体护岸等。目前,经常采用的是石笼网生态护岸,这是当前的发展趋势。石笼网生态护岸又分为柔性护岸、直立式护岸、自嵌式植生挡土墙(鱼巢砖)护岸等形式。石笼网生态护岸具有防洪、景观、自净等功能,对重建“自然型”河道也有很好的作用。
第三,对河道岸坡加强防护。
河道治理,岸坡防护也是一个不容忽视的内容。重点是设计生态护坡。岸坡原始的形态和原生的植被如果符合生态护坡的标准,则要尽可能保持原貌,或者局部少动。岸坡防护,要少用浆砌石或混凝土护坡等形式。石材护岸虽然成本较为低廉,且石材抗冲击、抗冲刷能力强、结实耐用,但并不是必要的形式,采用何种形式的护坡要根据具体情况进行优选。石材护坡以及抛石护坡,应选用天然石材,如卵石、砾石、流石等。石材粗糙的表面有利于微生物附着,石材之间的间隔和空隙也为河道里的生物提供了栖息地。再者可以采用木材护坡,常见的有木桩栅栏护坡、树根扎捆护坡、活性木格框护坡等。还有一种作用独特、具有不可替代功能的植物护坡也被广泛运用,主要有草皮护坡、树枝护坡和水生植物护坡等。
第四,绿化河道,还原河面环境。
提高河道绿化建设意识,河道绿化不仅可以美化环境,吸收尘埃,净化空气,还可以保护周边环境,维持周边生态平衡。在选择植草与树种方面应尽可能做到科学适宜、结构合理。要选择植物根系和坡面土壤结合度较好、有利于改善土壤结构、减少水土流失的植物种类,适宜的植物其根系能增强土体的黏聚力和强度,从而保证土体结构更加趋于稳定和牢固。绿化河道是一个综合性工程,需要在规划和操作层面上都给予重视。为了确保绿化工程的顺利进行,确保施工可以达到预期效果,职能部门应该加大相关投入,确保施工方案得到落实,确保河道绿化可以使用到最合理的植草、树种,采用新型种植方式等。引进新型种植物种和种植技术,并进行有效案例推广工作。
第五,进行科学合理的规划。
针对现阶段我国河道过程中存在的问题,必须要对河道治理工作和水环境保护工作做出科学合理的规划,在规划过程中要将城镇建设问题纳入到考虑的范围内,在规划中要对传统思想中的单一防洪的规划方式进行变更,始终坚持人与自然发展相协调的原则,做到起点高、有前瞻性,打造生态型、安全和资源有效结合的环境,这样才能形成畅通的水系河网,才能为城市水环境的建设提供有利的条件,从而最大程度地发挥河道的经济、生态效益和社会效益。
第六,注重长期维护保养。
整治水环境、提高河流水质,需要建立完善的机制,以制度建设来保证治理的长效。河道边坡治理作为河道整治的重要组成部分,也要形成常态化。河道生态治理的长效管理必须结合水环境整治,做好“结合”的大文章,综合治理,常抓不懈。目前,生态型河道的建设成为了水务工作的一项重点内容,为了极力营造人与自然的和谐共存的优美水环境,我们水务工作者正在积极地寻求更加合适的建设方案。
建设生态型河道是社会发展过程中的一个重要项目,也是一个复杂的系统性工程,在建设过程中应高度重视规划论证工作,注重目标的合理选取,注意施工管理的规范性、时效性,要重点处理好整体和局部等关系,既顾及景观和实用,又考虑安全及成本,形成集防洪、防崩、生态、亲水、景观、休闲等功能于一体的综合水利工程,争取建设效益的最大化。在河道治理过程中,还要重点加强植被的恢复与保护、河道环境优化、河道水系质量管控等工作。河道治理也是一项可持续发展的“民心”工程,需要从长远和全方位的角度M行分析研究,以保证生态河道治理的持续发展,实现“水宁、水活、水清、水美”的目标,达到人与自然和谐共处的目的。
参考文献
[1] 夏永成,骆勇军.河道生态建设技术初步研究[J].浙江水利科技,2012(3):23-25.
关键词:生态护坡;河道治理;生态砖
中图分类号:TV147文献标识码: A
前言
随着我国经济的发展,人民的生活水平也得到进一步提高。在人们的生活质量提高的同时,生态环境的保护意识也逐渐增强。传统的河道护坡技术多重视河道的水利功能,而忽视了河道生态环境的保护,这不利于人和自然的可持续发展。因此,生态护坡被给予厚望,以期望其在发挥河道基本水利功能的同时,还能有效的保护自然环境。
1.生态护坡的内涵及其特征
所谓生态护坡,是指全面运用工程力学、生态学、土壤学及植物学等学科的基本知识对斜坡或边坡进行支护,从而形成由植物或工程和植物组成的综合型护坡系统的护坡技术。简单来说,就是在满足防洪、排涝、航运等需求的同时,充分考虑生态平衡的要求,通过建立由灌木、花草、水生植物组成的自然护坡来防止水土流失,实现人与自然的可持续发展。生态护坡以生态和谐的理念为指导,通过生态护坡技术建设河道功能健全、生物多样性丰富和安全性高的生态系统。它具备以下特征:首先,建构的是非自然型原生河道;其次,满足人类社会长远发展的需求;最后,完善了河道的生态系统,充分体现人与自然和谐发展的理念。
2.生态护坡技术在河道治理中的应用
近些年来,随着政府加大对河道整治的力度,河道治理也取得了一些显著的成果。在对河道实行生态治理的实际过程中,生态护坡技术应根据不同河道的区段、岸、坡的具体情况,采取适当的形式进行设计,实现生态环境保护的目的。
2.1、现浇网格生态护坡
现浇网格生态护坡是指在河道的边坡上,利用现浇网格生态护坡的模板,现场浇筑的钢筋混凝土网格,同时,在这些网格中种植各种适合水土保持的植物,铺设抗冲刷的基质,来实现涵养河道水源、保持水土、恢复生态环境的目的。它是针对我国河道的边坡绿化建设困难、稳定性不足和水土流失严重等问题,自主研发出的一项比较先进的生态护坡技术。现浇网格生态护坡主要是通过以下两大方面来实现稳固河道坡面的目的。
第一,在硬质工程方面,使用综合交错的钢筋混凝土和锚杆,使整个坡面形成三维立体的护坡结构,使网格工程具备良好的抗侵蚀能力。另外,因为硬质工程框格的下框梁高于其他类型的框梁,这样,能减少水流对河道边坡的冲击能力,达到保持水土的功效。
第二,在植物根系方面,现浇网格生态护坡采用“乔灌先行,尊重自然、保护生态”的设计理念,在网格工程中种植各种水土保持的灌木、乔木等植物,采用地面草-中间灌木-上面乔木的垂直种植模式,增加河道区域内的生物多样性,充分发挥植物根系对河道边坡的稳定作用。
简而言之,现浇网格生态护坡在河道治理中主要是以硬质工程护坡为基础,以减少水土流失为重点,以利用本土植物来保护河道生态环境的绿色理念为出发点,最大程度的遵守自然规律,减少人为破坏、坚持尊重自然、保护自然,与自然和谐相处,建构真正意义上的生态型河道。
2.2、植被型生态混凝土护坡
植被型生态混凝土主要为多孔混凝土,而多孔混凝土主要由水泥、粗骨料以及适当比例的细掺合料组成。这种植被型生态混凝土中加入了以有机质保水剂为主的保水材料,与无机保水剂混合使用,既能为植被提供所需的水分,还能提高坡道中土壤与岩石的粘结能力,使土壤在短期内具备较强的抗冲击能力。
在保持水土上,植被型生态混凝土护坡应用于河道治理中能够通过改变微地形、增加河道地面的植被、改良土壤特性等途径来减轻土壤侵蚀,来增强坡面土壤的保水保土能力。在环境保护上,它能增加河道地面植物的覆盖面积,改善当地的环境,恢复河道工程动工后的生态状况,实现了人与自然的协调发展。总之,植被型生态混凝土护坡无论是在技术性方面,还是在保持水土,实现生态平衡方面都有很强的优势。
2.3、生态砖护坡
生态砖护坡是通过在河道边坡上铺设一种带孔的生态砖,同时,在这些孔中种植合适的植物来实现护坡的一种技术。生态砖是由混凝土制成的,在这些混凝土中,融入了高新技术特殊制作的合成纤维,它能使混凝土的强度和耐久性得到进一步提高。同时,生态砖之间的空隙适合植物生长的需要,使得水分保留、肥料缓释,让护坡植物在生态砖中较好的生长。这样,能起到防护河堤、坝坡、修复河道的作用,解决了坡面的安全砌砖和生态环境保护之间的矛盾。
生态砖在河道治理的具体应用中也有三种不同类型的方式进行嵌固。首先,联锁式砌块;联锁式能够使生态砖之间相互镶嵌封锁,能形成一个整体的生态护坡砖,避免生态砖移动。其次,铰接式砌块;用绳索来连接预制的高强度混凝土块,形成一种连锁型的矩阵铺面护坡。另外,坡改平砌块,通过制成砌块的下底面和河道坡面相互平行的斜面,使得生态砖在铺设砖的地面与坡面相吻合,达到保水保土的效果。
当然,对设计河道生态护坡之前,应先对河道进行具体的勘测,了解河道坡面的稳定性、河道周边的植被状况及其他相关的自然情况,要充分考虑当地的自然条件以及人类政治经济文化等其他社会因素。同时,在实际的河道护坡过程中,要切实遵守以下原则。首先,稳定原则是基础。安全是保证河道周围人群生活、社会经济发展的前提。在河道护坡设计中,应充分考虑稳定的要求,制定出对河道治理的合理性设计。其次,生态原则是根本。河道生态治理应强调人与自然环境和谐相处的原则。要充分尊重当地的传统文化,根据河道的实际情况,尽可能使用当地原生的植物物种,最大限度实现与当地自然条件和谐相处。此外,要顺应自然,发挥河道生态系统的自然演替和自我调节能力,这样,既能大量节约投资成本,又能顺应自然环境发展的需求,使河道的生态系统恢复到最初的自然状态。
结束语
生态护坡利用速生植物作为主要的护坡结构,在河道的治理过程中已经得到了越来越多的应用,并发挥着其良好的护坡作用。相较于传统的护坡技术,生态护坡不仅具有防洪排涝、增强坡面稳定性的功能,还有防止水土流失、保护生态环境等较为明显的优势。当然,随着生态护坡技术的不断发展,相信未来,生态护坡在河道治理中会有更好的应用前景。
参考文献
[1]杨敏.生态护坡在河道生态治理中的应用[J].生物技术世界,2013,07:21.
[2]陈力,张蕾,王晶.关于河道生态治理――生态护坡的几点思考[J].技术与市场,2013,07:155.
一、生态治河理念的提出
生态河道是指河道本身、河内生物系统与周边的人居活动等各方面都处于平衡、和谐状态的河道生态系统。就自然属性来讲,要求河道水生态系统结构和功能的完整性、稳定性和可持续性,自身具有较强的抵抗外界干扰的能力。就社会属性来讲,要求河道服务功能的多样性,符合区域发展对河道改造的要求。目前,世界上一些发达国家都在进行河道回归自然的改造,恢复河道生态。
近十年来我国也兴起了河道景观建设的热潮,城市内河整治被列入改善城市人居环境的重要举措之一,虽仍存在不少问题,但也取得一些效果。影响较大如北京的凉水河生态治理工程,上海苏州河的水环境综合治理,大连的生态型河道建设,以及南京秦淮河整治工程等。同时不少城市在雨污分流方面也彻底实施,取得了良好的成绩。
二、城区河道生态治理整体规划要点
太湖新城城区有内苏州河、吴家港、安惠港、东学院河、西学院河等40条大小型河道,流域总面积达 190万平方米。其中老城区水质较差的20条左右。这些河道大部分是在不同历史时期形成的,其功能包括输水、防洪、排水、灌溉、漕运、风景观赏等,在吴江的城区建设和社会经济发展过程中发挥了重要作用,为江南水乡增添了独有风景。但随着社会的快速发展,城区河道的问题越来越突出,甚至出现“有水皆污”的情况。为了适应社会经济、城市建设的不断发展,必须加大河道水系生态景观综合治理工作力度,改善河道水生态环境,为人们创造良好的休闲娱乐亲水空间,从而实现“碧水蓝天”的生态宜居城市。河道生态治理主要包括水质还清、生态护岸、滨河景观建设、河道蓝线规划几个要点。
1.利用生态技术进行水质还清
(1)利用生物膜技术的超强吸附能力
生物膜法是根据天然河床上附着的生物膜的净化及过滤作用,人工填充填料或载体,供细菌絮凝生长,形成生物膜,利用滤料和载体比表面积大,附着微生物种类多、数量大的特点,从而使河道的自净能力成倍增长。生物膜法具有较高的处理效率,有机负荷较高,接触停留时间短,占地面积小,对受有机物及氨氮轻度污染水体有明显的效果,适合于城市中小河道的直接净化。但对于污水常年直排的河道净化能力有限,随着时间推移,污染物的不断排放,吸附力会减少,处理效率也会随之受到影响。目前在吴江城区已经开展生态治理的河道中,通过在生态浮岛下方挂膜的方法,加强河水自净力度,有一定的效果。
(2)发挥水生植物的天然净化作用
在河中种植芦苇、香蒲、鸢尾、再力花、聚草、圆币草等水生植物,通过植物根部的吸收、吸附作用和物种竞争相克机制,削减富集在水体中的氮、磷等营养物质,从而净化水质,并可创造适宜多种微生物生息繁衍的栖息地环境。该技术工程量小,处理效果好,避免重复污染,可实现资源持续利用。我们已在城区宾馆河、水厂河、江新河、油车河、垂虹景区等河道推广种植水生植物,取得了一定效果,同时抑制污染排放,方可达到效果最佳。
(3)应用河道曝气技术提高水体含氧量
利用水体微循环改善河道水质。流经河岸和河道内植物带的水如果污染过重、严重缺氧话很可能使植物无法发挥净化作用,并对植物产生伤害,从而引起更严重的污染。因此,必须对污染严重的水进行诸如稀释、曝气充氧等预处理,使得水中污染物浓度达到一定标准以下、含氧量达到一定标准以上。预处理过程可通过河道曝气技术人工
向水体充入空气,下一步工作中可将河道曝气与河道建设一同考虑,在提高水质的同时增加观赏性。
(4)投放水生生物增强水体自净
向河中投放螺蛳、河蚌、鱼苗等水生动物,降解水体中的污染物,增强水体自净能力。河道所每年向宾馆河、内苏州河等河道中投放大量鱼苗,抑制藻类生长、繁殖,防止河道大面积暴发水华,促进恢复河道动植物的多样性。
2.生态护坡――传统护坡中引入生态理念
生态护岸是结合治水工程与生态环境保护而兴起的一种新型护岸技术,对水陆生态系统的物流、能流、生物流发挥着廊道、过滤器和天然屏障的功能。在治理水土污染、控制水土流失、加固堤岸、增加动植物种类、调节微气候和美化环境方面都有着巨大作用。生态护岸依据其使用的主要护岸材料分为圆木桩护坡、格宾网护坡、黄石护坡、草皮护坡、网垫植被复合型护坡等。除具有传统驳岸涵养水沙、稳固堤坝的作用外,还能增强水体与土壤的有效交换,岸边生长的水生植物也能吸收水体中的有机物和营养物质。
3. 构建河道生态景观
使河道更接近自然状态,完善河道生态系统的结构和功能,展现自然河道的美学价值,发掘河道的人文历史精神,创造良好的人居环境。在进行景观建设时要注意以下几点:
(1)防洪与亲水的协调
亲水是人与生俱来的天性,景观建设要满足人们在视觉、听觉、触觉对美的需求,感受水的魅力。因此,水边的建筑物不宜高出人们的视线,妨碍人们欣赏水景,且构建的亲水设施能拉近人水的距离,使人能在岸边漫步休闲、接触水体。
(2)提高景观空间异质性
在河道平面形态方面,需恢复其蜿蜒性特征,形成水曲之美;在河道横断面上,要恢复河道断面的多样性,构成多样性地貌特征;在水陆交错带恢复乡土种植被等。使河道在纵、横、深三维方向都具有丰富的景观异质性,形成浅滩与深潭交错,急流与缓流相间,植被错落有致,水流消长自如的景观空间格局。
(3)因地制宜地选择植被造景
将植物和天然材质的造景功能引入岸坡防护设计,是河道整治和景观建设的发展趋势。植物造景,尤其是人工植物群落景观的营造,成为河道生态景观建设的重要内容。河道植物要选择适用性强、亲和性强、功能广、具有观赏价值的植物,且植被搭配要考虑不同季节景观的整体变化,满足人们视觉上的享受。
4. 河道蓝线规划
河道绿化带是河道蓝线规划中的一部分内容,就是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。适合宽度的绿化隔离带对保护和修复河道自然生态系统具有重要作用。一方面,通过合理的植物搭配,构造了多样性的水陆过渡带生境,为陆生动物及两栖动物提供栖息地和迁移廊道,有利于植物、昆虫、动物和微生物的快速繁殖和发育。另一方面,可以减少土壤侵蚀,净化初期雨水及其他面源污染,并一定程度上的调节河道径流、泥沙和水温,从而改善河流水质条件,有利于鱼类等水生生物的繁殖生长。
三、结论与展望
河道水环境的生态整治是一项长期性综合工程,在河道建设满足防洪安全的基础上,将过去传统水利工程建设,转变到树立亲水理念、营造人与自然和谐的水环境、具有丰富自然环境与地域文化的河道建设上来,为人们提供、安全、舒适、优美的生态环境。通过各种措施提高水资源生态承载能力,提高河道生态系统的自我调节、平衡能力,进而提高水体的自净能力,维系良好的生态系统,推进水利和经济社会的协同发展。
参考文献:
关键词:河道生态治理;生态格网工艺
中图分类号:TV147文献标识码: A
随着我国经济的不断发展,随之而来的环境问题也越来越多,尤其是河道污染问题已经逐渐成为社会的关注焦点。从当前我国的河道治理现状来看,还存在着诸多的问题,在进行河道治理时,不仅要重视河道的引水、防洪、航运以及排涝等基本功能,还应该改善水的环境,有效提高水的质量。因此,生态格网工艺的使用,在河道生态治理工程中发挥着极其重要的作用。
1生态格网工艺
所谓生态格网工艺,指的是利用专门的机械设施将具有特殊性质的钢丝编织成蜂巢或者双绞形状的格网片,以工程设计要求为基本前提,制作成箱笼并装入块石等填充材料之后连成一体的结构,可以用于路基防护、堤防等工程。一般来说,生态格网工艺不仅能对堤坡、河道岸坡起到保护的作用,让土体与水能够自然的进行交换,提高水体自净的能力,还能发挥绿化植被、美化景观的作用,从而实现生态环境与建筑工程的有机结合。
在2001年,我国首次将生态格网技术运用在苏州市太湖大堤内青坎,并且取得了不错的治理效果,从此之后,生态格网技术被得到广泛的推广和应用,并且在苏州市西塘河采用了生态格网石笼护坡技术。苏州市西塘河将生态格网块石笼挡墙作为软土地基上的护岸,这种做法既能够节约大量的软土地基处理费用,确保工程能够安全、顺利有序的进行,又为工程的施工工期提供了有效的保障。宁波市在进行河道治理时,也采用了生态格网技术,将生态格网块石笼挡墙作为河道的护岸,在没有经过特殊处理的软土地上,成功地建起了4米高的挡墙。
由于生态格网工艺在河道的治理上发挥着至关重要的作用,因此在我国广泛的推广和运用。深圳福田河在进行河道治理时,也运用了生态格网工艺,这一技术的运用,不仅可以增强河道的基本功能,在一定程度上还能提高水体的净化能力。
2生态格网工艺的特点
2.1生态性
生态格网的网箱与网垫之间存在着一定的孔隙,这可以增强水体的流动性,让土体与水体之间能够自然的进行交换,这在一定程度上为水中微生物和生物的生长创造了环境,有效提高了水体自净的能力,实现了对水质、水源的改善与保护。除此之外,将土层铺设在填充料的空隙上,也为植被的生长创造了条件,就算不人工播撒种子,土壤中也会长出植物,能够起到美化和绿化环境的作用,从而实现生态环境的改善和恢复。
2.2稳定性
对于南方地区而言,雨水比较充沛,如果采用普通的铅丝网,不仅容易生锈,时间一长还容易断裂,从而导致网格结构的失稳,而生态格网,在经过包塑和热镀锌的处理之后,具备70年的使用年限,并且生态格网是由专门的机械设施编织而成的双绞网格状结构,就算网格的局部发生损坏,也不会影响整体的功能。同时,生态格网的材料还具备变形的特点,统一连接整个河道工程,中间不需要留有空隙,就算出现不均匀的沉陷,网格的整体也不会有裂缝产生,对生态网格的整体性能不会造成严重的影响。同时,在生态网格的结构内,是将块石作为主要的填充材料,在发生地震时,箱笼会起到对块石的约束作用,不会让块石在震动的作用下跑到箱笼外,并且还能自动保持平衡,继续发挥保护河道堤坝的作用。
2.3经济性
一般来说,生态格网防护结构主要是由填充材料和生态格网组成,通常在选择填充材料时,只需要符合强度大、抗风化、粒径比网孔大以及溶解性差的标准,所以,可以将废弃建筑物拆下来的混凝土碎块或者经过粗加工的小块石作为填充材料,相比较混凝土而言,这些材料的造价相对较低,能够有效的节约工程成本。尤其是在软土地基地区上运用生态格网技术时,因为生态格网具有整体性和排水性的特点,在施工的过程中,不需要做特殊的处理,这不仅能够节省处理软土地基的费用,还能够加快施工进度,节约工期,这一定程度上起到了降低工程造价的作用。
2.4透水功能强
在运用生态网格技术进行河道生态治理时,用网箱砌垒成河道的护坡和挡土墙,由于填充在网箱内的材料大多为块石,比较的松散,这就让生态网格的整体结构有较多的空隙存在,在整个生态格网修建完成之后,一旦有地表水渗入土体中,就可以通过砌体中的诸多空隙来将水排出,有效地将地下水位降低,从而减少地下水给坡下和墙体后带来的压力,为整个河道工程的安全性提供有效的保障。
2.5施工方法简单、便捷
一般在河道生态治理工程中,生态格网工艺的运用必须严格按照设计要求,工厂为施工方提供格网的半成品,在进行施工的过程中,以设计图的要求为依据,在现场对格网进行重新的组装和定型,然后在已经挖好的基坑或者整体完成的土坡上对生态格网进行铺设,以砌垒或者护坡的的形式形成箱笼挡土墙,并且将块石材料填进箱笼中,再盖上格网之后,就完成了整个工程。将生态格网技术运用在河道生态治理工程中,不仅不受天气的影响,操作简单、快捷,还能够运用机械进行大规模的操作,既可以缩短工期,又能为施工质量提供有效的保障。除此之外,在已经采用生态格网的河道上,还能够继续加高,在生态格网出现问题时,维修也比较的简单。
2.6抗冲刷能力较强
生态格网技术不仅可以用来治理一般的河道,流速相对较快的河道也同样适用。由于生态格网技术具有较强的抗冲刷能力,以挡墙或者护坡的形式运用在流速相对较快的河道上,能够起到很好的河道治理效果。据相关的研究表明,相比较一般的抛石防护工程而言,在进行防冲系数测试时,生态格网技术是抛石防护技术的两倍。由于水流具有冲刷的特点,虽然生态格网垫内的块石会在这一作用下发生位移,但是由于生态格网结构具备自动调整的功能,所以依然会保持整体的完整性。
从生态网格的内部结构来看,是属于柔性结构,填充在箱笼内的块石具有松散性,存在着一定的空隙,当水流速度较快,产生巨浪时,块石会粉碎浪花,在一定程度上起到了减少冲击力的作用;当巨浪退下时,因为箱笼里面存在着较多的空隙,对巨浪所产生的真空吸力起到了破坏的作用,有效的保护了防护工程的整体性,并且风浪在产生作用时,生态网格的整体结构会自动进行调整,对防护工程的墙体起到了很好的保护作用。
3工程实例
随着生态网格技术在我国河道生态治理工程中的广泛推广和运用,这一技术所具备的优势也逐渐的凸显出来。2006年,上海嘉定区在对河道进行生态治理时,也运用了生态网格技术,这一技术的运用,能够为水中微生物的生长提供生存条件,实现地下水和地表水的自由转换,有效提高植被覆盖率,增强水体净化能力,从而起到绿化环境的作用。在对马陆塘、吴塘河以及顾浦河的河道进行生态整治时,也运用了生态格网护岸的结构形式,不仅起到了很好的河道治理效果,还实现了生态、环境的协调统一,同时也为别的地区在进行河道生态治理时,提供了很好的示范。如下图所示。
4结束语:
总而言之,随着人们环保意识的逐渐增强,河道生态治理工程也逐渐成为人们关注的焦点。在进行河道生态治理时,一定要根据河道的实际情况,选用合适的施工工艺,由于生态网格技术具有经济性、生态性、抗冲刷能力强以及施工方便、快捷的特点,在河道生态治理工程中运用这一技术,不仅能提高水体自净能力,增加植被覆盖率,还能实现环境、生态的和谐统一,提高人们生活环境质量,造福社会。
参考文献:
[1]徐福留.湖泊生态系统健康评价:理论、方法与应用[M].北京科学出版社,2004.
[2]何江华.河道生态治理工程—生态格网工艺[B].中国农村水利水电,2006(9):110—111.
[关键词] 河道治理 生态环境 修复
[中图分类号] TV8 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 (2014)10-0286-01
近年来,随着生活的快节奏发展,人们对河流的开发力度也在逐渐增强,对河道的管理方面也有很多问题出现。河流开发要考虑传统的水利作用,如:防滑用、发电、旅游、供水和航运等;另外还要考虑河流的生态系统是否能够健康稳步发展,可持续发展才是硬道理。我们治理河道的目标就是将生态修复功能和水利功能相结合,在保护河流的生态系统与开发利用河道之间找到一个平衡点。
一、河流治理及生态修复的必要性
河流的开发会带来经济上的发展,但是它的负面影响也是深远的。第一,严重破坏了生态系统,导致生物多样性受损,政治河道导致了流量的变化及输送泥沙的变化,很多生物的原有栖息地消失,导致了物种的消失。第二,频繁发生洪涝灾害,并且城市中的强度有所增强,河流裁弯取直,河床的不透水面积有所增加,河流的泄洪被大大削弱了。第三,影响了城市的地下水供给,这是由于河床硬化。第四,影响两岸的自然美景。
二、河流治理及生态修复的原则
1.生态治理的原则
人类的活动已经对大自然造成了很大的伤害,对河道的生态系统也有所打击,在对河道进行治理的时候要对原有成熟的生态系统进行保留,最大程度上不去破坏原本的自然状态。有需要时可以进行人工修复,以建造河岸的方式来对河道进行治理,选择的树种可以是灌木,也可以是乔木等等。
2.远近结合的原则
学习国外的先进经验,毕竟河流治理工程是长期的事业,关系到子孙后代的伟大事业。应该进行详细规划,分阶段进行。在城市的地形特征与发展状况要被考虑其中,制定合理的治理方案,确定时间和河流区域。
3.和区域规划一致的原则
河流的治理好要综合考虑城市的各方面发展和生态环境,不能偏激的只考虑一方面内容,毕竟治理河道是为人们服务的,不能本末倒置。如果出现冲突,要从两方面进行权衡,避免生态环境的进一步恶化。河流治理是城市整体规划的一部分,要与城市发展一起为人们提供更高的生活质量。
三、河道治理及生态修复的方法
河道的生态修复有两种方法,一是工程措施修复,二是调度措施修复。调度措施修复方法是针对水资源利用造成的生态问题进行修复。工程措施修复是对由于河道治理导致的生态受损进行修复。
1.修复河道的形态
对于天然河道我们要尽量保持它原有的状态,但是形态的修复可以从四个方面进行。一是河道要有连续性。将旧的拦河坝清除,直立的跌水可以改造成缓坡,架设辅助的水道,设置不同种类的鱼道,通常在落差很大的断面。二是使水体的流动具有多样性。利用植石治理的方法,把石头埋入河底,从而形成了深沟与浅滩。三是给予河流更大的空间。四是选择治理方案要严谨。需要考虑的问题有很多,比如:河畔林、生息地、濒临灭绝的物种等。
2.修复河床断面
城市中河流的河床硬化覆盖可以进行以下处理。清理之前在河床上设置的硬质材料,使河床的自然泥沙状态呈现,局部河段可以用复式断面,不同河道有不同的保证率,把他们分成几个等级,按级扩展河道的宽度。河道的上部护坡和平台的过流频率较小,一般可以种植矮乔木,这样还可以促成河道的立体绿化,为市民提供了休闲娱乐的场所。严谨对待河道覆盖和侵占。
原来河道与护岸的改造需要建造生态型的护岸。生态型护岸有三种类型,自然原型护岸和多自然型护岸、自然型护岸。
3.重造河岸的植被与湿地的群落
湿地的一个重要组成部分就是河岸带,它的作用是缓冲、廊道、植被护岸等。利用河岸带的生物重建技术和河岸的缓冲带技术,可以建立起一定规模的植被,这是在生物恢复和重建的基础上进行的。生物恢复和重建的技术包括物种引入、物种保护、物种选育与培植、种群行为的控制、种群动态调控、群落结构了优化等。河岸的缓冲技术包括水土流失控制、土壤恢复、坡面工程等。
4.引进国外的先进经验
一些发达的国家在河道治理和生态修复方面做出了很好的成绩,我们应该学习他们的优秀技术和经验。例如:日本在上世纪九十年代实施了一个计划,倡导一些河段要尽量使用天然材料修建河堤,例如:竹笼、木桩等。日本国内把它叫做”生态河堤”,日本政府为了拯救河流的生态状况应用了这种方式,结果就是流经城市的河岸草木葱茏,堤坝的修建都是用纯天然的石头,现如今,日本有很多自然型河道治理的例子。河道生态修复的工作在我国起步比较晚,正处在向外国学习的发展阶段,现阶段在全国内推行大规模的修复工作还为时尚早。但是今后的发展方向已经很明显,对河道生态修复的热潮必然兴起。
结语
对河道进行治理及生态修复这已经是必然的,此项目在全国甚至是世界都是很有前景的。虽然是一种新生事物,相关技术和理论并不十分完善,但是,它的可操作性与实用性保证了它的存在的必要。人类的生产生活离不开河流,我们对河道的改造虽然满足了经济的发展,但是也带来了不可磨灭的负面影响,水质和景观都受到了极大,尤其是生态功能的破坏。我们进行的修复工作可以改善河流的生态系统,提高水的自净能力,保护了生物多样性。河道治理和生态修复要从实践出发,并且有理论、技术的指导,在不断实践当中积累经验,发现问题,处理问题,创新方法,从而使得环境的良好发展和经济发展做到和谐统一。
参考文献
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随着社会经济的发展,人们的物质水平和精神素养均得到极大提高,审美的趣味也发生了变化,对于物体的要求从实用性向实用与美感结合转变。相应地,反应到河道治理上,人们不仅仅满足于工程安全的目标,对于工程的生态性、景观性、亲水性也提出了更高的要求。这促使我们设计人员要摆脱传统设计观念,利用新理念、新科技、新技术、新材料,在治理工程中充分考虑河道的自然属性,尽量减少对原有河道生态系统的干扰,维护河道的生态系统结构,营造人与自然和谐的水环境。以下结合本人主持参与的中小河流治理案例谈谈生态河道建设的几点经验及体会。
1、优化布置堤线
河道经过千百年的演变,河岸线呈几何曲线形状;在水流、泥沙的作用下,河床有浅滩、深潭,这是河流演变过程中形成的自身平衡格局,也促进了河道生物多样性发展,从而形成复杂而丰富的生态系统。在设计过程中,主要通过以下几点措施来解决治理与保护之间的矛盾:
(1)在规划治导线的布置上,尽量避免河流改道、裁弯取直等人为改变水流动力的措施,按“窄处适当拓宽、宽处不缩窄”的原则布置治导线,尽量保持原有河道弯曲的自然特点,避免河道断面规划化、河流形态直线化。
(2)河道沿线一般集中了当地的耕地资源和民用建筑,而河道治理为了提高防洪排涝标准,拓宽河道、加高堤防、施工要求往往涉及到征地拆迁工作。而征地拆迁工作难度逐渐加大,甚至会影响到工程的正常实施。这就需要设计人员一方面要加强与业主的沟通,加强前期调查工作,进行多方案比选,使方案具有可行性;另一方面,可以通过单岸拓宽、建隔堤等工程措施避开大规模的征地拆迁。
(3)在中小河流治理工程中,往往按照统一的防洪标准进行全线实施形成封闭。在工作过程中,笔者发现当地大部分中小河流存在的主要问题是岸坡崩塌、失稳造成对两岸民房、农田造成破坏。这要求设计人员要分段根据不同的保护对象、治理要求制定不同的治理方案。加强对河道顶冲河段、有重点保护对象河段的加固。对于保护对象不是很重要的河段,允许适当淹没。采取有限治理手段,通过狭窄口拓宽、适当平顺局部岸线、清理障碍物等措施提高防洪能力,尽量利用原有乔灌草护岸,保持河道的自然特性。
2、合理选择断面形式
河道断面主要有梯形、矩形、复式等3种结构形式。矩形断面具有过流断面大、占地小等优点,但投资大,对地质要求高、生态性较差,适用于地质条件较好的山区性小河道或建设场地条件受限制的河段。梯形断面具有结构简单、整体稳定性好、造价较便宜等优点,但占地大,在小河道中应用较多。复式断面可以通过断面优化,吸取矩形断面、梯形断面的优点,使断面更加合理,也便于生态、景观、亲水娱乐设施的布置。
在义城港、大田港、狼坑溪、椒北平原河道等河道治理工程设计中,笔者均采用了复式断面结构。对于平原性河道,在正常水位水波动区采用小挡墙或坡式结构,在波动区项部设置亲水平台以供人们休闲娱乐,底部设置水生植物平台以净化、绿化环境,正常水位波动区上下部均采用斜坡式结构。通过平台、挡墙的设置,即削减了上部荷载,提高了行洪断面、减少了占地,有利于岸坡的整体稳定,同时便于布置亲水设施,满足人们亲水要求。
对于山区性河道,根据断面高度和工程地质,在护岸高度1/3~1/2处设一平台(宽约2m),平台上下部采取不同的断面结构(下部可采用墙式、坡式护岸,上部以坡式为主,以利生态结构布置),这样即有利于提高行洪能力和岸坡的整体稳定性,也可以在平台上布置休闲步道。
3、选用生态型护岸
护岸方案应依照材质自然、内外透水及成本经济等原则来进行,要做到冲而不跨、易于修复,在综合分析河道地形地貌、水流特性、施工条件的基础上,充分利用现有新技术、新材料,避免护岸材料硬质化,减少工程对原有河道生态系统的破坏。
在对工程的实地勘察过程中,笔者发现当地大部份平原性中小河流主要存在由于船行波、风浪波对护岸的冲刷破坏引起正常水位波动区护岸坍塌以及护岸坡度过陡、河水暴涨暴落引起的护岸整体失稳;山区性河道主要是护脚受冲引起坍塌、滑坡事故。另外调查中发现在河道上断面护坡上的原有灌草生长情况良好,每次洪水后也没有造成很大的损坏,究其原因,虽然灌草护坡抗冲流速只有1~2m/s左右,但大部份河道洪水属于暴涨暴落性质,高水位行洪历时很短,形成不了对灌草的破坏。因此,笔者认为中小河流护岸着重要做好中水河槽段的防冲加固。
根据以上调查结果分析,笔者根据于平原性河道和山区性河道的不同特点进行区别设计。在椒北平原河道、义城港、狼坑溪下游等平原性河道的设计中,主要在正常水位以下0.3m~0.8m至正常水位以上0.5~0.8m位置加强护岸设计,采取加筋土砌块挡墙、干砌石挡墙、生态袋护坡等生态材料护岸结构;水位波动区以下采用土坡,波动区以上采用植物护坡,通过这种方案,最大程度保持了原有河道水下部份生物栖息环境、水上部份生态美观的治理目的。如义城港治理工程,在正常水位波动区(1.8m~2.8m)采用生态袋护岸,1.8m处设置水生植物平台上,种植一些菖蒲等水生植物,起到净化水质、提高护岸抗冲能力、美化的作用;在生态袋护岸的顶部、高程2.8m处设一人行道,宽2.7m,满足人们休闲亲水要求;在正常水位波动区以下采用土坡,主要通过缓坡来提高防冲稳定要求;正常水位波动区以上采用灌草护坡,通过这种方案,最大程度减少工程建设对河道动植物生长环境的破坏。
在山区性河道治理上,笔者亦采用了复式结构。如狼坑溪上游治理工程,在断面高程约1/3处设一平台,平台以下至河床采用干砌块石护岸;平台以上考虑地质条件较好,护岸坡度较陡一点,护岸方案采用砼框格结合三维土工网植草护岸,通过这种方案,即解决了山区性河道冲刷破坏的问题,也最大程度的保持河道的生态性。
关键词:生态水工技术;河道治理;应用
引言
伴随城市化进程的逐步推进,由于社会大众缺乏对水资源保护的意识,再加上水资源质量不断下降及水环境不断恶化,因水体污染而导致的居民投诉、生活用水短缺等现象屡屡发生,对社会经济带来严重的负面影响,很大程度上威胁着社会的有序健康发展。生态水工学作为一门以人与自然和谐共存为指导思想的科学技术,其的科学合理应用可有效缓解现阶段河流治理中的各式各样问题[1]。由此可见,对河道治理中生态水工技术的应用开展研究,有着十分重要的现实意义。
1生态水工学特点
相较于传统水利,生态水工学具备下述特点:(1)传统水利将满足人对水的开发利用需求作为目标,对于生态水工学而言,不仅要实现传统水利追求的目标,还要兼顾满足水体本身存在于一个完善生态系统中的需求。(2)生态水工学采取技术手段对人们在供水、发电、防洪等方面的效益与生态系统建设的关系予以协调。依托现有水利工程管理、调度等方式,为江河湖库等水生态系统恢复提供保障。(3)在对水流进行开发利用过程中,充分认识河流与其上下游、岸边生物群落所处在一个健全的生态系统中,开展全面统一的规划建设。
2现阶段河道治理中存在的主要问题
2.1严重的水质污染
伴随社会经济的飞速发展,工业废水、生活污水等排放逐年增多,河道富营养化水平不断提升,水生植物不断繁殖,使得水质遭受极大污染。水污染必然会对社会经济有序健康发展造成极为不利的影响。河流污染严重使得河流原本生态平衡被打破,尤其是对于沿海城市河道而言,河道两岸土地被开发利用及城市化脚步推进,所具备的防洪、排涝以及生态环境景观等综合功能均受到一定程度削弱。
2.2河道形态改变
受管理不善、无序采砂、人为设障等一系列因素,使得河道天然断面形态遭受改变,导致水流不畅、行洪受阻,对河道功能有效发挥造成不良影响。现阶段,一些城市在开展河道治理过程中,一味关注对河岸的硬化覆盖,盲目强化河道的防洪功能,而疏忽了河道的生态功能、资源功能,使得自然河流生态链遭受破坏,使得生态环境恶化。为了确保城市安全,河堤逐年加高,钢筋混凝土、块石等直立式护岸不断开展建设,河流越来越趋向于渠道化、人工化,人工与自然比例严重失衡,原本自然生态平衡遭受破坏。
2.3河道护岸结构单一
很长一段时间以来,河道自然特征不断朝渠道化方向发展,水边植物、鱼类、微生物等生长环境逐渐恶化,水流生态功能、景观功能缺失。由于过去的护岸工程大多考虑的是河道的水土保持、河道冲刷以及行洪速度等,因而,河道护岸结构多选取干砌块或者浆砌护岸,土工模袋混凝土护岸、现浇混凝土护岸等结构,河道护岸结构单一,与现代人类追求的人与自然和谐共处相违背[2]。
3河道治理中生态水工技术的应用
如何进一步促进河道治理工作有序开展可以从以下相关内容着手:
3.1河道治理中植物种类配置
在河道治理中,开展好植物种类配置工作十分重要。在应用植被手段进行护岸过程中,选择的各种植被很大程度上取决于植被对底土土质的适应性。在实际河道治理工作中,应结合各种水位,依据地区实际情况,参考水位转变区间,将河流岸坡、陆预划分为多个不同区域,并于各个区域中选择合理的植物种类。
3.2河道治理中河流断面形式规划
(1)矩形断面。矩形断面所占空间较小,只需要基于原本河道开展深挖即可。该种河流断面形式适合应用于汛期、枯水期水位相对稳定的河道。由于城镇河流流经的区域通常是相对繁华的地段,造成无法采取变更河道原本断面的方式,来强化可下泄功能的规划方案。鉴于此,在对洪水开展治理过程中,应当全面权衡应用特殊工程与非工程相结合的手段,达成对洪水的科学质量。较常应用的防洪手段包括有流域内雨洪调节地、地下调节池以及蓄滞水湿地等,条件允许的话还可应用双层河道的治理手段。(2)梯形断面。梯形断面具备构造简易,仅需对泄洪要求予以满足的优点。该种河流断面形式坡度相对平缓,有利于河道两旁两栖动物的繁衍、生活,为生物多样性发展提供保障;同时还可为河道周边居民创造良好的休闲环境,就居民对城市亲水的生活需求予以满足[3]。(3)复式断面。对于城郊大型河段的较宽河滩地带而言,可应用复式断面形式。该种河流断面形式应用特征为:当进入洪水期时,会引发洪水漫滩现象,使得过水断面相应增大;当进入枯水期时,水流会流经主槽河道,相对稳定。倘若洪水处在低水位时,可无需修建防洪堤。
3.3河道治理中护岸技术的应用
(1)多自然型护岸。这一护岸技术较为适用于流程不长、冲刷相对平缓的河流。护岸的核心在于适用河道原本的植被、原石、木材等作为混凝土建设更多的自然属性河道。(2)多孔质护岸。多孔质护岸技术是指应用混凝土预制件而制成的孔状结构的形式,有助于动植物的繁衍生长。多孔状结构包括自然石连接、盒式结构及鱼巢等形式。应用该种护岸技术有着操作便捷的优点,可为动植物创建良好的生长、活动环境,具备一定的典型性。此外,该项技术可同时满足生态型、景观型护岸的需求,具备广泛推广价值。(3)网络反滤生物工程。网络反滤生物工程指的是在皮面上部砌筑方格,并于方格中种植植被,结合地区气候特征选择对应物种类型,其有着成本经济、见效迅速以及防冲刷等优点,是一项经济实用的护岸技术。
4结束语
总而言之,当今世界,生态环境问题越来越为人们所重点关注,针对生态环境问题采取修复的技术手段不断推陈出新。生态水工技术即为改善水质、恢复水体原功能的一项有力手段。应用生态水工技术对河道开展治理,一方面可为水生物创建更良好的生存空间,一方面可促进水生态系统的建立与保护。鉴于此,相关人员务必要不断钻研研究、总结经验,清楚认识生态水工技术内涵,全面分析现阶段河道治理中存在的主要问题,结合河道实际情况,强化生态水工技术在河道治理中的科学合理应用,积极促进河道治理工作有序开展。
参考文献
[1]王春树,胡险峰.生态工程技术在城市河道治理中的应用研究———以上海市曹杨环浜河道水环境整治为例[J].水利发展研究,2005,5(7):21-23.
[2]王留红.生态水工学的理论方法及其在河道治理中的应用[J].河南水利与南水北调,2014,(17):25-26.
关键词城市河道;生态化治理;设计方法
过去,城市河道治理往往偏重于水利灌溉、排水泄洪,护岸硬化、渠化现象严重,加上两岸居民生活污水、垃圾的排入,导致很多河道变成臭水沟,水生物无法生存,生态系统遭到极大破坏。在日益严峻的环境危机中,城市的建设者们开始寻找一条有效的生态化解决方案,以解决钢筋混凝土丛林中人与自然隔绝的现象,创造一个水清岸绿、虫叫蛙鸣、人与自然和谐生存的水岸环境[1]。
生态恢复是一个系统工程,河道的生态化治理措施应该是多方面、全方位的,而这些措施围绕的核心就是如何进行生态系统的恢复,这就对设计者提出了新的挑战[2]。每一个设计元素都应该为生态恢复创造有利条件,从而形成生态化河道,即通过人工物化,使治理后的河道能够贴近自然原生态,体现人与自然和谐共处,逐步形成草木丰茂、生物多样、自然野趣、水质改善、物种种群相互依存,并能达到有自我净化、自我修复能力的水利工程[3]。所以,设计者应该多利用自然的抗干扰、自我修复能力来处理人与自然的关系,而不是大量采用人工结构和形式来取代自然,这是生态设计与传统设计方法的区别。
1河道线型设计
河道线型设计即河道总体平面的设计。由于城市用地紧缺,河道滨水地带不断被侵占,水面越来越少,河宽越修越窄,但是为了泄洪的需要,要保证过水断面,只好将河道取直、河床挖深,这样对驳坎的强度要求就逐步提高,建设费用逐渐加大,而生态功能逐渐衰退,河道基本成为泄洪渠道,这与可持续发展的战略相悖。而生态化治理需要退地还河,恢复滨水地带,拆除原先视觉单调、生硬、热岛效应明显的渠道护岸,尽量恢复河道的天然形态,宜弯则弯,宽窄结合,避免线型直线化。
自然蜿蜒的河道和滨水地带为各种生物创造了适宜的生境,是生命多样性的景观基础。河湾、凹岸处可以为生物提供繁殖的场所,洪峰来临时还可以将其作为避难场所,为生物的生命的繁衍增加湿地、河湾、浅滩、深潭、沙洲等半自然化的人工形态,既增添了自然美感,又可以利用河流形态的多样性来改善生境的多样性,从而改善生物群落的多样性。相对于直线化的渠道,自然曲折的河岸设计更能够提高水中含氧量,增加曝气量,因此也更有利于改善生物的生存环境。
从工程的角度看,自然曲折的河道线型能够缓解洪峰,削减流水能量,控制流速,所以也减少了流水对下游护岸的冲刷,对沿线护岸起到保护作用。退地还河、滨水地带的恢复,使得城市建设设计人员在河道断面的设计上留有选择的余地,不需要采用高强度的结构形式对河滨建筑进行保护。顺应河势,因河制宜,无疑在工程经济性方面也是较为有利的。
2河道断面设计
河道断面的选择除了要考虑河道的主导功能、土地利用情况之外,还应结合河岸生态景观,体现亲水性,尽量为水陆生态系统的连续性创造条件。
传统的矩形断面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,这样就导致水生态系统与陆地生态系统隔离,两栖动物无法跃上高驳坎,生物群落的繁殖受到人为的阻隔。梯形断面的河道在断面形式上解决了水陆生态系统的连续性问题,但是亲水性较差,陡坡断面对于生物的生长仍有一定的阻碍,而且不利于景观的布置,而缓坡断面又受到建设用地的限制。复式断面在常水位以下部分可以采用矩形或者梯形断面,在常水位以上部分可以设置缓坡或者二级护岸,在枯水期流量小的时候,水流归主河道,洪水期流量大,允许洪水漫滩,过水断面陡然变大,所以复式断面既解决了常水位时亲水性的要求,又满足了洪水位时泄洪的要求,为滨水区的景观设计提供了空间,而且由于降低了驳坎护岸高度,结构抗力减小,护岸结构不需要采用浆砌块石、混凝土等刚性结构,可以采取一些低强度的柔性护岸形式。人类活动较少的区域,在满足河道功能的前提下,应减少人工治理的痕迹,尽量保持天然河道面貌,使原有的生态系统不被破坏。所以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、矩形断面的顺序进行选择。
然而在河道治理的过程中,也应该避免断面的单一化。不同的过水断面能使水流速度产生变化,增加曝气作用,从而加大水体中的含氧量。多样化的河道断面有利于产生多样化的生态景观,进而形成多样化的生物群落。例如在浅滩的生境中,光热条件优越,适于形成湿地,以供鸟类、两栖动物和昆虫栖息。积水洼地中,鱼类和各类软体动物丰富,它们是肉食性候鸟的食物来源,鸟粪和鱼类肥土又能促进水生植物生长,水生植物又是植食鸟类的食物,从而形成了有利于鸟类生长的食物链。深潭的生境中,由于水温、阳光辐射、食物和含氧量随水深变化,所以容易形成水生物群落的分层现象。
3河道护岸形式
传统的河道护岸在材质方面大多数采用混凝土及浆砌块石等硬质材料,整个护岸形成一个封闭的体系,犹如给河道穿上了一层盔甲,但只考虑了河道的安全性,却忽视了对河流环境和生态系统及其他动植物与微生物生存环境的影响;不仅阻碍了水生态循环系统,连动植物、微生物的整体生物链都被阻断;地下水与河水也不能及时的沟通,水循环过程被隔断,河道变成了只进不出的封闭水体,从而有悖于城市的生态化建设。
在建设生态河道的过程中,河道护岸是否符合生态的要求,是否能够提供动植物生长繁殖的场所,是否具有自我修复能力,是设计者应该着重考虑的事情。生态护岸应该是通过使用植物或植物与土工材料的结合,具备一定的结构强度,能减轻坡面及坡脚的不稳定性和侵蚀,同时能够实现多种生物的共生与繁殖、具有自我修复能力、具有净化功能、可自由呼吸的水工结构。
目前很多设计者提出了一些有效的护岸设计方法,如土工格栅边坡加固技术、干砌护坡技术、利用植物根系加固边坡的技术、渗水混凝土技术、石笼、生态袋、生态砌块等[4]。这些结构的共同点:一是具有较大的孔隙率,护岸上能够生长植物,可以为生物提供栖息场所,并且可以借助植物的作用来增加堤岸结构的稳定性;二是地下水与河水能够自由沟通,能够实现物质、养分、能量的交流,促进水汽的循环;三是造价较低,不需要长期的维护管理,具有自我修复的能力;四是护岸材料柔性化,适应曲折的河岸线型。但是生态护岸也有一些局限性,选用的材料及建造方法不同,堤岸的防护能力相差很大,所以要根据不同的坡面形式,选择不同的结构形式。坡面较缓的河段,可以选择生态砌块、土工格栅等柔性结构,而坡面较陡的河段,可以选择干砌块石、石笼、渗水混凝土等半柔性的结构;生态护岸建造初期强度普遍较低,需要有一定时间的养护,以便植物的生长,否则会影响到以后防护作用的发挥;施工有一定的季节限制,常限于植物休眠的季节。
俗话说“虾有虾径、蟹有蟹路”,各种生物都有自身独特的生活习性,而不同的生态护岸结构形式能够满足不同的生物生长繁殖需求,例如石材类护岸可以提供螺蛳、螃蟹等生物的寄居攀附,自然边坡及土工格栅护岸可以提供泥鳅等软体动物生长,浅滩地段适宜浮游生物的繁殖,深潭区域适宜鱼类活动,所以在驳岸形式上,要根据地形地貌、原始的植被绿化情况,选择多种护岸形式,为各种生物创造适宜的生长环境,体现生命多样性的设计构思,这样既可以保持丰富多样的河岸形式,延续原始的水际边缘效应,又给各种生物提供了生长的环境、迁徙的走廊,容易形成完整的生物群落。
4植物配置设计
植物根系可固着土壤,提高土壤持水性,增加土壤的有机质含量,既改善土壤的结构与性能,增加抗侵蚀能力和抗冲刷能力,起到固土护岸的作用,又能提高河岸土壤肥力,改善生态环境。而且随着时间的推移,植物不断生长,这些作用将会不断加强。
植物枝叶可截留雨水,过滤地表径流,水边植物的枝叶能抵消波浪的能量,从而起到保护堤岸、净化水质、涵养水源的作用。丰富的植物群落,也为动物、水生物提卵场与栖息地[5]。
植物还具有净化水质的作用,污水中的氮磷等物质被植物吸收,能够转化为生长所需要的营养成分,变废为宝,从而实现“污”“水”分离,降低河道富营养化水平。研究人员对生态化治理的河道进行监测发现,nh4+、tp、codmn和sd指标都明显降低,水体质量得到显著提高[6]。
根据生长条件的不同,河道植物分为常水位以下的水生植物、河坡植物、河滩植物和洪水位以上的河堤植物。在选择植物的时候,不仅要达到丰富多彩的景观效果,层次感分明,给人以赏心悦目的视觉享受,而且要具有良好的生态效果,根据水位和功能的不同,选择适宜该水位生长的植物,并达到一定的功能。在常水位线以下且水流平缓的地方,应多种植生态美观的水生植物,其功能主要是净化水质,为水生动物提供栖食和活动场所,美化水面,根据河道特点选择合适的沉水植物、浮水植物、挺水植物,并按其生态习性科学地配置,实行混合种植和块状种植相结合;常水位至洪水位的区域是河道水土保持的重点,其上植物的功能有固堤、保土和美化河岸作用,河坡部分以湿生植物为主,河滩部分选择能耐短时间水淹的植物,河道植物的配置应考虑群落化,物种间应生态位互补,上下有层次,左右相连接,根系深浅相错落,以多年生草本和灌木为主体,在不影响行洪排涝的前提下,可种植少量乔木树种。洪水位以上是河道水土保持植物绿化的亮点,是河道景观营造的主要区段,群落的构建应选择以当地能自然形成片林景观的树种为主,物种应丰富多彩、类型多样,可适当增加常绿植物比例,以弥补洪水位以下植物群落景观在冬季萧条的缺陷。这样,水生植物与河边的灌乔木呼应配合,就形成了有层次的植物生态景观。
在植物种类的选择上,要尽量选择适宜本地区气候环境的物种,同时不造成外来物种入侵,植物生长后构成的景观层要分明。水际边缘地带要选择抗逆性好、管理粗放、植物根系发达、固土能力强的植物,比如香根草、百喜草等。人工污染较严重的河段或者郊区无污水管网的河段,要选择环保效果好,能有效地消除氮磷、油污、有毒化学物质的植物种类,以达到生态治河的目的,比如伊乐藻、苦草、狐尾藻、金鱼藻、浮萍、美人蕉等。有关研究表明,沉水植物比浮水、挺水植物更能有效去除污染物。有种植槽或湿地的地方,可以根据水生植物适应水深的情况,配置多种水生植物,重构水生植物、鱼类、鸟类、两栖类、昆虫类动物的良好栖息场所,比如芦苇、荷花等。
综上所述,生态河道的设计需要各方面因素的配合,设计者要拓宽思路,结合生态学、工程学、水利学的知识,相互补充,才能形成一套有效的设计方法。
河道的生态化治理是一个可持续发展的系统工程,要通过设计、施工、养护等一系列措施模拟一个生物生长的适宜环境,为各类水生、陆生和两栖类动物、植物以及微生物提供栖息、繁衍和避难的场所,并且,除采取工程和植被措施外,还必须有选择的放养水生动物及微生物,恢复生物的多样性,重建生物系统的生态链。
5参考文献
1 ?r村河道现状
河道水体污染严重。由于在农业生产中不合理使用农药及化学肥料,加上生活污水没有经过相关处理就被直接排入河道,致使农村河道的水体污染加重,河道的生态环境承载能力及水体自净能力也不断下降;河道侵占严重。部分地方农村建设问题上缺乏长远的战略眼光,通常为了追逐短期利益,盲目侵占河道,甚至填河修路,造成河道水域面积日益萎缩,防洪排涝能力降低;河道坍塌严重。河道由于汛期水的冲刷及水面机动船的常年船行波冲刷,崩塌严重,同时缺乏对河道的日常维护与保养,河道的防洪减灾、农田灌溉等功能日益下降。
2农村河道生态治理措施
2.1农村水环境生态修复
2.1.1 清淤疏浚 清淤疏浚的原则是量力而行、尽力而为,要结合不同地域的经济发展水平及财政资金承受能力,同时考虑当地的机械设备配置状况及河道淤积情况,科学制定河道的清淤疏浚计划。
在河道清淤疏浚工程中,要结合河道规划的河底高度与河道断面型式来确定清淤深度,以此确定清淤疏浚工程的规模。对于平原河网区的农村河道要结合区域水系规划确定其河底高程,对没有相关规定的农村河道,要结合上级河道规划确定河底高程。农村河道级别较低,其河底高程可高于骨干重要河道,有通航作用的平原河道,清淤深度要满足通航水深要求;对于山区性河道要结合河道的过流能力确定清淤深度。
2.1.2 水系沟通 水系沟通需要注意两点:一是在恢复河道时要遵循自然规律,不能破坏河道自然生态;二是对重要河道节点要进行扩大,如对阻碍正常河道水流的桥梁、堤坝等要进行改建或者拆除。
水系沟通工程的主要内容:阻水桥梁的改建,引排水渠道整治,把阻水堤坝改建为过水低堰、涵洞等,拆除无用堤坝,沟通湖泊、池塘、断头河等。河道的水系沟通应该结合当地的土地建设规划,要与当地整体建设规划相互衔接。
2.1.3 截污治污 农村河道的污染主要有两大类:一类是农业种植过程中使用的农药、化学肥料等造成的面源污染;另一类是农村生活垃圾等形成的点源污染。对面源污染的防治可以从改善传统的耕种方式着手,例如合理使用农业肥料、农药;采取农作物轮作方式,维持土壤的水土平衡等。对点源污染可通过生活垃圾集中收集处理,对生产生活污水进行处理后方可排入河道等措施处理。要想截污治污措施行之有效,可在河岸建立缓冲区域,例如建造湿地、森林缓冲带等。
2.2 农村河道生态治理
2.2.1 河道清障 由于河道缺乏有效治理,河道内的违规耕种及违规建造等问题严重,破坏了河道堤坝植被,造成河道过流不畅,进而影响了河势,使得河堤、护岸、护坡等容易坍塌,水土流失严重,最终造成河道淤塞等严重后果,极大降低了河道的防洪排涝效果;人工违规障碍物也影响了河道的正常流水,容易造成局部死水,直接影响河道生态景观。人工障碍物对河道造成的危害远远大于自然淤积,因此农村河道清障迫在眉睫。河道清障主要清理阻水的灌木乔木、违规种植的作物、固体生活垃圾、违规建筑物等。
2.2.2 堤防加固 对专门用于防洪的堤防,要根据防洪标准进行计算,确定河道的泄洪承载量及洪水水位,依据防洪要求确定堤坝的抵御洪水标准,确定河道的最大泄洪量,同时设计河道的洪水位,对于干支流、上下游的堤防允许泄洪量要相互协调。此外,要结合县(市)河道整治规划对农村河道开展提防加固。
堤线要尽量平顺,不同堤段的连接要采用平缓的曲线,杜绝折线或者急弯。对提防工程的选址也要格外重视,要选在土质稳定的滩岸上进行修筑,同时要结合已有提防及有利的地形,沿高地或者傍山侧布置,避开深水地、强透水地、软地基、古河道。在布置底线时要顺应河道的流向,并尽量设置在建筑物较少的地带,以利于日常维护保养工作的开展。
2.2.3 岸坡整治 传统模式的护岸工程都采用混凝土等人工材料,近年来,岸坡整治工程主要考虑到安全性及生态环保性。生态护岸技术不仅要满足防洪的安全性能,还要满足环境美化、生态多样性、增强水体自净能力、提高环境美学价值等要求。河道的岸坡是自然动植物群不可替代的栖息地,对增加该地域的生物多样性非常关键。在规划河道岸坡植被时,要综合考虑到河道水位及其变化,尽量选择本土植被,既要考虑到季节变化,又要兼顾到观赏价值,同时注意避免外来植被入侵带来负面影响。