潮河生態(tài)修復(fù)治理措施及效果分析

毛久成　陳洪儒　毛新宇

摘要:潮河是潮白河的主要支流,存在的主要問題是:一防洪標(biāo)準(zhǔn)低,缺少控制性工程;二河道侵蝕沖刷嚴(yán)重;三潮河兩岸面源污染嚴(yán)重等,嚴(yán)重威脅著首都北京的飲用水安全。為保障北京市供水安全,采取了工程措施和生物措施相結(jié)合的方式,對(duì)潮河兩岸進(jìn)行生態(tài)修復(fù),治理河長(zhǎng)87.68 km,其中工程措施防護(hù)61.13 km,生物措施防護(hù)32.79 km。工程實(shí)施后,恢復(fù)了潮河河流的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,效果顯著。

關(guān)鍵詞:潮河;治理措施;效果評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào):U617文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1672-1683(2009)05-0134-03

Administrable Measure and the Effect Evaluation of Eco-Restoration for Chaohe River

MAO Jiu-cheng1,CHEN Hong-ru1,MAO Xin-yu2

(1.Chengde Water Resources Bureau,Chengde 067000,China;

2.Chengde Research Institute of Investigation and Design for Water Conservancy and Hydropower,Chengde 067000,China)

Abstract: The Chaohe river is the chief tributary of the Chaobai River,The main problems existed in the catchment basin includes low standards for flood control and lack of controlled engineering; serious river erosion;severe nonpoint source pollution all along the river,which is seriously threatening safety of drinking water of BejingTaking ecological restoration with the combination of engineering and biological measures can ensure safety of water supply,and treat 87.68km-long river section (engineering measures 61.13km and biological measures 32.79km)The eco-environmental quality is improved after the project.

Key words: Chaohe River;administrable measure;effects evaluation

1 引言

潮河屬海河流域北系,是潮白河的主要支流,發(fā)源于豐寧中部黃旗鎮(zhèn)北的哈拉海灣村,貫穿豐寧縣全境,經(jīng)灤平縣出境匯入密云水庫(kù),包括豐寧、灤平、興隆、承德四縣。潮河干流境內(nèi)長(zhǎng)157.4 km[1],寬一般為100～500 m,比降為3.7‰～5‰,流域內(nèi)面積大于100 km²的支流有15條。目前潮河河道存在的問題是:一是防洪標(biāo)準(zhǔn)低,缺少控制性工程,二是河道侵蝕沖刷嚴(yán)重,三是潮河兩岸面源污染嚴(yán)重等,這些情況導(dǎo)致密云水庫(kù)淤積嚴(yán)重,入庫(kù)水量銳減、水質(zhì)下降,嚴(yán)重威脅著首都北京的飲用水安全。

2 潮河河流生態(tài)修復(fù)治理措施

為了減少密云水庫(kù)淤積,保護(hù)潮河兩岸農(nóng)田,改善沿岸人民的基本生產(chǎn)、生存條件,促進(jìn)北京及上游地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展,向下游輸送干凈水,采取工程措施和治污措施相結(jié)合的方法,對(duì)潮河實(shí)施生態(tài)修復(fù)治理,使潮河的河勢(shì)達(dá)到一種相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)[2],維持河流資源的可再生循環(huán)能力。

2.1 工程措施

工程措施主要包括修建潮河兩岸的堤防、清淤等。工防洪標(biāo)準(zhǔn)縣城為20年一遇,村鎮(zhèn)為10年一遇,耕地為5年一遇。

2.1.1 規(guī)劃河道寬度

結(jié)合潮河河道地形,本著因地制宜原則,使河道近于自然,河道宜寬則寬、宜窄則窄,隨彎就勢(shì),順其自然。規(guī)劃潮河河寬100~200 m。

2.1.2 護(hù)岸型式

在考慮河道現(xiàn)狀、洪水危害嚴(yán)重程度,防護(hù)對(duì)象的重要性,防護(hù)區(qū)域?qū)λ虻男枨?不同河段采取不同的治理措施和護(hù)岸型式。主要有坡式護(hù)岸、墻式護(hù)岸。坡式護(hù)岸主要選取砂礫料做為筑堤材料,墻式護(hù)岸采用以石料為主的擋墻。

①坡式護(hù)岸。坡式護(hù)岸主要適用于較寬闊的河道,護(hù)坡及筑堤材料均可選取河床砂礫料,經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

坡式護(hù)坡型式包括漿砌石護(hù)坡、干砌塊石護(hù)坡、干砌混凝土預(yù)制生態(tài)磚護(hù)坡、格賓石籠護(hù)坡、灌砌毛石混凝土護(hù)坡。

漿砌石護(hù)坡:漿砌石護(hù)坡是一種最為常見的護(hù)坡型式,砌石護(hù)坡厚設(shè)計(jì)為50 cm,護(hù)坡后采用砂礫石填筑。設(shè)計(jì)邊坡1∶1.0。外邊坡1∶2.0,坡頂寬1.0 m、厚0.5 m漿砌石護(hù)肩,設(shè)計(jì)坡腳寬、高0.5 m。

漿砌石護(hù)坡型式抗沖刷能力較強(qiáng),主要材料為當(dāng)?shù)厥?比較經(jīng)濟(jì),施工簡(jiǎn)便,總體順延,較為美觀。但對(duì)砂漿及砌筑質(zhì)量要求較高。

干砌塊石護(hù)坡:選當(dāng)?shù)刭|(zhì)地堅(jiān)硬的大塊石料,厚度為40 cm,下鋪20 cm碎石墊層。堤坡設(shè)計(jì)坡比宜取為1∶2.5。干砌塊石為柔性護(hù)坡,施工工藝簡(jiǎn)單,工程費(fèi)用較低。缺點(diǎn)是抗沖刷效果差,在高速水流區(qū)不沖流速不能滿足要求,耐久性差。

干砌預(yù)制混凝土生態(tài)磚護(hù)坡:預(yù)制磚可為多種型式,常見的有六棱形、菱形、空心六棱形,每塊尺寸為25 cm×25 cm×10 cm,板下鋪設(shè)20 cm碎石墊層。堤坡設(shè)計(jì)坡比宜取為1∶2.5。

干砌混凝土生態(tài)磚護(hù)坡,坡面光滑平整,施工工藝簡(jiǎn)單,是比較合理的護(hù)坡方案。缺點(diǎn):工程費(fèi)用較高,抗沖效果較差,高速水流區(qū)不能滿足抗沖要求,維護(hù)較麻煩。

混凝土灌砌毛石護(hù)坡:為漿砌石護(hù)坡的改良后護(hù)坡型式,即以較高標(biāo)號(hào)的混凝土為膠結(jié)材料,以石塊取代鋼筋,2.5 m寬為一澆筑單元,從而形成混凝土灌砌板。混凝土灌砌毛石護(hù)坡解決了塊石小和漿砌石耐久性差的問題,由于分塊施工,又具有適應(yīng)土體變形的特點(diǎn),造價(jià)相對(duì)較低。護(hù)坡設(shè)計(jì)厚度取30 cm,每2.5 m設(shè)一伸縮縫,下鋪10 cm碎石墊層。堤坡設(shè)計(jì)坡比取為1∶2.0。

灌砌毛石防沖效果好,耐久性強(qiáng),缺點(diǎn)是造價(jià)相對(duì)較高。

格賓石籠護(hù)坡:格賓網(wǎng)是由經(jīng)表面防蝕處理的低碳鋼絲用機(jī)械編織的雙鉸六角形柔性金屬網(wǎng)制成。將金屬網(wǎng)綁扎成不同結(jié)構(gòu)和尺寸的相互連接的網(wǎng)籠、網(wǎng)墊,填入適當(dāng)?shù)氖瘔K,然后綁扎蓋網(wǎng)形成的石籠、石墊整體護(hù)面。石籠為剛?cè)?“板塊”。柔中帶剛,透水性好,有利于補(bǔ)充堤外水源。“板塊”可以抵抗坡面外水沖刷,也可排除內(nèi)水。

堤坡設(shè)計(jì)坡比取為1∶2.5。石籠規(guī)格為坡長(zhǎng)×1 m×0.4 m,格賓網(wǎng)采用熱鍍鋁鋅低碳鋼絲,由機(jī)器編織成的雙絞六角形鋼絲網(wǎng),網(wǎng)目為90 mm×90 mm(±5 mm),網(wǎng)身線徑為2.6 mm,邊絲徑為3.2 mm。為了防止水流帶走堤防土細(xì)小顆粒,石籠下鋪設(shè)一層土工布,規(guī)格400 g/m²。

格賓網(wǎng)護(hù)坡,具有柔中帶剛,導(dǎo)濾抗沖,護(hù)持水土,還原生態(tài),適應(yīng)變形與位移等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是造價(jià)較高,對(duì)有防滲要求的地段不適合。

②墻式護(hù)岸。對(duì)于河道較窄,受地勢(shì)影響,在工程區(qū)段需修筑占地較小的墻式護(hù)岸。

漿砌石仰斜式重力擋墻:仰斜式擋墻擬采用漿砌石砌筑,擋墻迎水面設(shè)計(jì)坡比1∶0.3,墻厚選取0.6~3.0 m,背水面設(shè)計(jì)坡比為1∶0.5;為滿足抗沖要求,擋墻前設(shè)置寬3.0 m,寬0.5 m塑網(wǎng)石籠。

仰斜式混凝土擋墻對(duì)防滲、防沖刷、防冰凍破壞均有很好的效果,外觀美觀,斷面相對(duì)較小,占地少。

格賓石籠擋墻:對(duì)于河道較窄,保護(hù)對(duì)象為土地及林業(yè),需要補(bǔ)充水源,營(yíng)造濕地的工程區(qū),宜選用透水性較好的格賓石籠擋墻。格賓網(wǎng)采用熱鍍鋁鋅低碳鋼絲,由機(jī)器編織成的雙絞六角形鋼絲網(wǎng),網(wǎng)目為90 mm×90 mm(±5 mm),網(wǎng)身線徑為2.6 mm,邊絲徑

為3.2 mm。填充料須密致堅(jiān)實(shí),抗風(fēng)化耐久性良好的石材,粒徑規(guī)格為10～35 cm為主,鋪助填塞堅(jiān)實(shí)的狗頭石、碎石(或小石),其規(guī)格在10～20 cm。為了防止水流帶走堤防土細(xì)小顆粒,墻背鋪設(shè)一層土工布,規(guī)格400 g/m²。

格賓網(wǎng)結(jié)構(gòu)具高強(qiáng)度,能很好的適應(yīng)地基的變形能力,柔韌結(jié)構(gòu),不易斷裂;具耐久性、具經(jīng)濟(jì)性,能有效地抵抗地震的沖擊力;具透水性,能有效減小對(duì)環(huán)境的影響的特點(diǎn),缺點(diǎn)是成本較高,對(duì)有防滲要求的區(qū)段不適宜采用。

2.1.3 不同護(hù)岸型式造價(jià)分析

按堤防高度3.0 m,沖深要求1.5 m計(jì)算每延米不同護(hù)岸型式的工程費(fèi)見表1。

經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較分析,縣城附近河段選用預(yù)制混凝土塊護(hù)坡;在較為寬闊河道,選用漿砌石護(hù)坡、格賓石籠護(hù)坡護(hù)岸型式;局部河道較窄則選用重力式仰斜漿砌石擋墻。

2.1.4 坡式護(hù)岸橫斷面確定

河道整治在原河道基礎(chǔ)上進(jìn)行治理和生態(tài)恢復(fù),河岸防護(hù)斷面采用梯形斷面。迎水面設(shè)計(jì)邊坡1∶1和1∶1.5,堤身采用砂礫料填筑,頂寬3 m,外邊坡1∶2和1∶1.5。漿砌石及格賓石籠護(hù)坡厚50 cm 、25 cm。漿砌石護(hù)坡頂設(shè)置寬100 cm、高50 cm混凝土封頂,塑網(wǎng)石籠堤頂水平為1 m。預(yù)制混凝土塊護(hù)坡采用高1 000 cm,寬700 cm漿砌石護(hù)腳,在水流段護(hù)腳設(shè)置寬4 000 cm,高400 cm塑網(wǎng)石籠水平防護(hù),漿砌石護(hù)坡坡腳采用寬、高均為50 cm的漿砌石護(hù)腳。地下水位較高河段采用寬、高均為1 000 cm鋼網(wǎng)石籠護(hù)腳,塑網(wǎng)石籠護(hù)腳水平2 m,護(hù)腳埋設(shè)1.5 m。

2.2 植物措施

植物措施主要是修復(fù)河岸帶植被和濕地群落,運(yùn)用生物、生態(tài)工程的技術(shù)和方法,依據(jù)人為設(shè)定的目標(biāo),恢復(fù)河岸帶植被,充分發(fā)揮河岸帶植被的緩沖帶功能和護(hù)坡效應(yīng),盡可能恢復(fù)和重建退化的河岸帶生態(tài)系統(tǒng)[3]。主要有三維植被網(wǎng)生物防護(hù)護(hù)坡和植被過濾帶。植物措施布設(shè)在較寬順直且漫灘接近或高于設(shè)計(jì)洪水位地段。

2.2.1 三維植被網(wǎng)生物防護(hù)護(hù)坡

三維植被網(wǎng)是一種三維結(jié)構(gòu)的似絲瓜網(wǎng)絡(luò)樣的網(wǎng)墊,質(zhì)地疏松、柔韌,留有90%的空間可充填土壤、沙礫和細(xì)石,植物根系可以穿過其間,舒適、整齊、均衡的生長(zhǎng),長(zhǎng)成后的草皮使網(wǎng)墊、草皮、泥土表面牢固地結(jié)合在一起,由于植物根系可深入地表以下30～40 cm,形成了一層堅(jiān)固的綠色復(fù)合保護(hù)層,可經(jīng)受高水位、大流速的沖刷。采用高分子材料PE及碳黑添加劑,其化學(xué)穩(wěn)定性可靠,在地下壽命可長(zhǎng)達(dá)50～100年。

該防護(hù)措施適合水深較淺、流速小的坡岸防護(hù),具有美化環(huán)境、投資省、易實(shí)施。缺點(diǎn)是護(hù)坡防沖效果差,抗凍融差,維護(hù)較麻煩。

2.2.2 建立植被過濾帶

多年研究結(jié)果表明,河道兩岸的土地利用方式對(duì)河流水質(zhì)有著比遠(yuǎn)離河道的地帶更為明顯的影響,人們常稱河道兩側(cè)為面源污染的敏感帶。在河道的兩側(cè)敏感帶種植過濾帶,使得雨水中的污染物在邊坡上得到充分的降解和滯留,可有效的攔截和滯留泥沙和污染物,保證凈化后的水才能進(jìn)入河流。建設(shè)植被帶的寬度10 m。

總之,按照上述確定的防護(hù)方案,在潮河干流及主要支流實(shí)施河流生態(tài)修復(fù)治理工程87.68 km,其中:預(yù)制混凝土塊護(hù)坡6.25 km,格賓石籠護(hù)坡2.6 km,漿砌石護(hù)坡52.28 km,生物防護(hù)32.79 km。共栽植防護(hù)林木48.78萬株,其中喬木10.78萬株,灌木38萬株,種草6.99 hm²。

3 潮河河流生態(tài)修復(fù)治理工程效果分析評(píng)價(jià)

3.1 工程措施實(shí)施效果分析

工程實(shí)施后,規(guī)整了潮河干流河道斷面,穩(wěn)定河床,提高下泄水量,減少無效蒸發(fā),最大限度地使洪水資源化,有效防止洪水對(duì)兩岸侵蝕沖刷,減少因此而造成大量泥沙下泄。按每年水毀耕地20 hm²,土層平均沖刷厚度0.8 m,按一、二級(jí)河道落淤26%計(jì)算,每年可減少入庫(kù)泥沙11.8萬m³。同時(shí),工程建設(shè)可有效保護(hù)豐寧、灤平兩縣潮河干流沿岸重點(diǎn)城鎮(zhèn)12個(gè),鄉(xiāng)村63個(gè),10.5萬人,0.52萬hm²耕地不受洪水威脅,保障了沿岸群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。初步形成了黃旗蘿卜、南關(guān)豆角、黑山嘴西洋參、天橋葫蘆等特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)格局,經(jīng)濟(jì)效益得到極大提高,農(nóng)民年人均增收200元。城市品位大幅度提升。

3.2 植物措施實(shí)施效果分析

通過在潮河兩岸建設(shè)植物護(hù)坡和植被過濾帶,保護(hù)和恢復(fù)河流生態(tài)多樣性[4],同時(shí)減少化肥14 550 kg、農(nóng)藥36 kg殘留物進(jìn)入河道,有效減輕密云水庫(kù)面源污染程度。同時(shí)生態(tài)林帶的建設(shè),改善當(dāng)?shù)丶跋掠未髿猸h(huán)境質(zhì)量,促進(jìn)水域生態(tài)系統(tǒng)健康穩(wěn)定發(fā)展。

總之,通過河流生態(tài)修復(fù)治理效果分析,產(chǎn)生的生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益十分顯著,不僅保護(hù)了沿岸人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全,促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展,而且河流自然生態(tài)逐漸恢復(fù),對(duì)于減少密云水庫(kù)入庫(kù)泥沙,凈化水質(zhì)發(fā)揮了重要作用。

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