生物防治措施在千山區(qū)中小河道整治中的應(yīng)用研究

張杰華 吳殿成 董長(zhǎng)虹 吳菲 孫曉莉 千山區(qū)水利局，遼寧鞍山 114041

生物防治措施在千山區(qū)中小河道整治中的應(yīng)用研究

張杰華 吳殿成 董長(zhǎng)虹 吳菲 孫曉莉 千山區(qū)水利局，遼寧鞍山 114041

對(duì)千山區(qū)基本情況進(jìn)行分析，重點(diǎn)論述楊柳河支流段采取生物措施與工程措施相結(jié)合、以生物措施為主治理山區(qū)中小河道的效益，投資少、生態(tài)效果好，又達(dá)到防洪目的。

中小河道;整治;生物措施

1.千山區(qū)基本情況

1.1 自然情況

千山區(qū)土地總面積446.58km2，總?cè)丝?4.5萬(wàn)人。位于遼東半島北端，遼寧省的中南部，遼河平原的中下游。千山區(qū)地處遼東丘陵和遼河平原過(guò)渡地帶，東南高、西北低，自東南向西北傾斜。東部屬于千山山脈向西南的延續(xù)山區(qū)，高程一般在100～500m，最高山峰是仙人臺(tái)，海拔高程708.3m；中部為千山山脈向西部沖積平原過(guò)渡地帶，屬漫崗丘陵區(qū)，高程一般在30～100m；西部為沖積平原區(qū)，高程一般在15～30m，最低高程為12m。境內(nèi)流域面積超過(guò)200 km2的河流2條，各級(jí)河流總長(zhǎng)度171.87km。

全區(qū)植被分為三個(gè)類型區(qū)：東南部低山高丘次生混交林灌叢區(qū)、低丘漫崗紫穗槐、柞林灌叢區(qū)、中西部平原禾草草甸植被區(qū)。東南部低山高丘次生混交林灌叢區(qū)主要有黑松、椴、槐、楊、柞林等；灌叢有榛、刺槐、山楂等。低丘漫崗紫穗槐、柞林灌叢區(qū)多為人工栽培的果樹(shù)和柞林、紫穗槐等。中西部平原禾草草甸植被區(qū)有人工栽培的楊、柳、榆、刺槐和紫穗槐。東部低山丘陵林木覆被率最高，達(dá)30%。

1.2 山區(qū)河道特征

1.2.1 中小河道流域降水時(shí)空分布不均

千山區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，夏季炎熱多雨，盛行東南風(fēng)，易發(fā)生洪澇災(zāi)害。全區(qū)多年平均降水量為721.7mm，最大年降水量為1144.9mm，最少年降水量為383.8mm。降水量年內(nèi)分配多集中在6～8月份，占年平均降雨量的61%，特別是7～8兩個(gè)月的降雨量占年平均降雨量的49.9%。

1.2.2 山區(qū)河道比降大，匯流急

區(qū)內(nèi)有三條中小河流：南沙河、楊柳河、運(yùn)糧河，均為太子河的左側(cè)支流。位于山區(qū)的河流比降大，匯流時(shí)間短，暴雨形成徑流匯集成尖瘦型洪峰下泄。洪水沖刷破壞力強(qiáng)，中下游河流河灘谷地都十分開(kāi)闊，比降平緩。

南沙河有六條支流，主流發(fā)源于千山風(fēng)景區(qū)的仙人臺(tái)，區(qū)境內(nèi)河長(zhǎng)38.73 km，流域面積352.3 km2，河道比降0.7‰；上游為扇形流域的山丘區(qū)，山丘區(qū)支流、溝道長(zhǎng)81.9 km，比降大，大部分支流河道比降在3‰左右，少部分支流河道、20多條溝道比降在8‰～10‰之間，暴雨匯流時(shí)間短，洪水來(lái)的急，沖刷破壞力大。楊柳河有兩條支流，主流發(fā)源于唐家房鎮(zhèn)摩云山村雙塔嶺，區(qū)境內(nèi)河長(zhǎng)41.75 km，流域面積209.2 km2，河道比降1.4‰；上游山丘區(qū)支流、溝岔長(zhǎng)36.6 km，比降大，支流河道比降在3‰左右，10條溝道比降在9‰左右。暴雨匯流時(shí)間短，洪水來(lái)的急，沖刷破壞力大。運(yùn)糧河有三條支流，主流發(fā)源于鞍山市東山風(fēng)景區(qū)，區(qū)境內(nèi)河長(zhǎng)22.47 km，流域面積94.99 km2，河道比降0.45‰；上游山區(qū)河段約3km，河道比降2‰，穿越城區(qū)；該河為市區(qū)生活污水、鞍鋼南部各廠等排放的工業(yè)廢水的主要排水河道。

1.2.3 河床地質(zhì)條件差，植被狀況差，沖刷破壞力大

千山區(qū)地層古老，巖體破碎，裂隙發(fā)育，風(fēng)化強(qiáng)烈，有供泥石流活動(dòng)的足夠的松散碎屑物質(zhì)。山區(qū)河流、溝道比降大有利于松散碎屑推移和地表徑流的匯集及能量轉(zhuǎn)化，加之植被狀況差，在湍急洪水的沖刷下勢(shì)必造成河床（灘）不固定，沖刷岸坡，破壞耕地，威脅群眾生命財(cái)產(chǎn)安全；而西部平原區(qū)主河由于河床比降平緩，河灘開(kāi)闊，輸沙能力十分有限，必然造成泥沙在主河大量淤積，抬高主河河床，使河床變成寬淺游蕩型。主河成為寬淺游蕩型河床后，山洪暴發(fā)時(shí)極易泛濫，給兩岸造成洪災(zāi)，同時(shí)寬淺游蕩型河床必然導(dǎo)致曲流發(fā)展和河流側(cè)向侵蝕，在河流側(cè)向侵蝕作用下，河岸被沖刷，土石堤防坡腳掏空失去穩(wěn)定而坍塌、潰決，形成洪災(zāi)，給人民生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失。

1.3 千山區(qū)河道洪澇災(zāi)害

由于十九世紀(jì)帝國(guó)主義列強(qiáng)的掠奪破壞以及建國(guó)后人口增加和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，毀林開(kāi)荒造地、超坡耕作、無(wú)計(jì)劃砍伐植被，加之防洪工程未及時(shí)配套建設(shè)，造成水土流失日益加劇、河床不固定、沖刷河岸并嚴(yán)重破壞耕地、公路、通電通訊設(shè)施、民房和廠房等，形成洪災(zāi)，給群眾生命財(cái)產(chǎn)和工礦企業(yè)造成巨大損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近百年來(lái)共發(fā)生洪災(zāi)52次，平均不到2年一次。尤其后50年發(fā)生洪災(zāi)27次，略有增多。1977年、1985年、1986年、1994年的洪水分別使東部山區(qū)0.67千hm2、1.77千hm2、0.8千hm2、1.13千hm2農(nóng)田遭受重災(zāi)，僅1985年的洪災(zāi)造成經(jīng)濟(jì)損失就達(dá)8.6億元，總損失達(dá)幾十億元。

2 生物措施治理山區(qū)中小河道的實(shí)踐

千山區(qū)山區(qū)河道比降大，洪水流速快，洪峰來(lái)得快，去得也快。因此山區(qū)河道防洪有著“怕沖不怕淹”的特點(diǎn)。基于此，千山區(qū)因地制宜選擇樹(shù)種，大力提倡生物措施，選定了栽植具有一定耐澇能力、當(dāng)?shù)赜忻绶N優(yōu)勢(shì)、生命力強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、固床（灘）以及護(hù)坡效果極佳的紫穗槐。紫穗槐又稱綿槐、紫花槐,豆科紫穗槐屬,多年生落葉叢生小灌木，高l～4m。生物學(xué)特性是紫穗槐對(duì)土地要求不嚴(yán)、耐瘠薄、耐干旱、耐澇、耐寒、抗沙壓、根系發(fā)達(dá)且分級(jí)多又快、橫向延伸能力強(qiáng)，并具有很強(qiáng)的抗病、蟲(chóng)、抗煙和抗污染能力。在一般情況下，栽植后當(dāng)年生長(zhǎng)達(dá)1m以上，平茬后當(dāng)年可達(dá)2m以上，每叢萌條20～50根左右，生長(zhǎng)壽命可達(dá)30年以上，是涵養(yǎng)水源、固床（灘）以及護(hù)堤坡的良好樹(shù)種。同時(shí)在土質(zhì)較好的河段輔以壩前插柳埋干、壩后栽植楊樹(shù)、垂柳的措施。利用其這一特點(diǎn)，千山區(qū)將紫穗槐列為堤防綠化的首選品種，從2007年開(kāi)始研究并選擇楊柳河支流山區(qū)段示范推廣。到目前為止，三條河流山區(qū)段已累計(jì)營(yíng)造護(hù)岸堤、固灘林100hm2，綠化長(zhǎng)度33km。

3 生物措施治理中小河道的效益分析

幾年來(lái)，千山區(qū)山區(qū)中小河道治理采取工程措施和生物措施相結(jié)合、以生物措施為主的方針，已初步收到較大的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益，此項(xiàng)措施具有廣泛的推廣價(jià)值。

3.1 社會(huì)效益

生物工程實(shí)施的結(jié)果固定了河床，扭轉(zhuǎn)洪水泛濫的局面；河床高程普遍下降近1米，洪水的流勢(shì)、流態(tài)穩(wěn)定，提高了河道防洪能力。

以楊柳河支流山區(qū)段生物措施治理河道為例，河道治理長(zhǎng)度4km，兩岸營(yíng)造寬20～30m綠化帶8km，栽植喬灌木6.26萬(wàn)株。該工程的實(shí)施保護(hù)耕地100hm2，保護(hù)三個(gè)村1300余戶5000多人，使沿河耕地、群眾免遭十年一遇洪水的威脅，為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和建設(shè)新農(nóng)村打好了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

實(shí)踐證明：生物工程措施確實(shí)起到了疏河固床，穩(wěn)定流勢(shì)，增大主槽泄量，提高河道防洪標(biāo)準(zhǔn)作用。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

3.2.1 節(jié)省河道整治工程投資

按現(xiàn)有價(jià)格計(jì)算修建1km堤防投資（漿砌石護(hù)岸，墻高1m，基礎(chǔ)深1m），需要?jiǎng)佑猛练?.9萬(wàn)m3，漿砌石0.11萬(wàn)m3，碎石墊層0.01萬(wàn)m3，合計(jì)需要資金29.65萬(wàn)元。而利用生物措施整治河道，按分別栽植10m寬紫穗槐、10m寬楊樹(shù)護(hù)堤綠化帶、每m2栽植紫穗槐3株、每10m2栽植3棵楊樹(shù)計(jì)算，合計(jì)需紫穗槐3萬(wàn)株、資金0.3萬(wàn)元，栽植人工費(fèi)0.1萬(wàn)元，加上3年的管護(hù)費(fèi)0.1萬(wàn)元，小計(jì)0.5萬(wàn)元；需楊樹(shù)0.3萬(wàn)棵、資金1.5萬(wàn)元，栽植人工費(fèi)0.15萬(wàn)元，加上3年的管護(hù)費(fèi)0.2萬(wàn)元，小計(jì)1.85萬(wàn)元，總計(jì)需要資金2.35萬(wàn)元。二者的投資比例為12：1。

3.2.2 增加群眾經(jīng)濟(jì)收入

第一、通過(guò)發(fā)展編織業(yè)增加群眾收入。紫穗槐枝條柔韌細(xì)長(zhǎng)，干滑均勻，用作綠肥春季割一茬綠肥、秋季收獲一茬編織條，是編織筐、簍的好材料。據(jù)沿河鎮(zhèn)村幾年來(lái)的實(shí)踐，每畝紫穗槐可提供條材100 kg。紫穗槐當(dāng)年平茬后枝條生長(zhǎng)2m左右，用于發(fā)展編織業(yè)，每公斤條材0.2元，每畝可收入20元。第二、提供養(yǎng)殖飼料，增加群眾收入。紫穗槐葉量大且營(yíng)養(yǎng)豐富，含大量粗蛋白、維生素等，是營(yíng)養(yǎng)豐富的飼料植物。新鮮飼料雖有澀味，但對(duì)牛羊的適食性很好，鮮喂或干喂，牛、羊、兔均喜食。種子經(jīng)煮脫苦味后，可做家禽、家畜的飼料。第三、可改良土壤，增加群眾收入。紫穗槐為高肥效高產(chǎn)量的“鐵桿綠肥”。據(jù)分析，每500 kg紫穗槐嫩枝葉含氮6.6 kg、磷1.5 kg、鉀3.9 kg。紫穗槐可一種多收，當(dāng)年定植秋季每畝收青枝葉500多kg，種植2～3年后，每畝每年可采割1500～2500kg，足夠供三四畝地的肥料。多有根瘤菌，用于改良土壤又快又好。按此方法分析，千山區(qū)120km山區(qū)河道推廣該項(xiàng)措施后，每年都將取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益，值得推廣。

3.2.3 生物工程環(huán)境生態(tài)效益

生物河堤工程措施融現(xiàn)代水利工程學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生物科學(xué)、生態(tài)學(xué)、美學(xué)等學(xué)科知識(shí)，因地制宜選擇樹(shù)種，以保護(hù)和創(chuàng)造生物良好的生存環(huán)境和自然景觀為前提，考慮具有一定強(qiáng)度、安全性和耐久性因素，把河堤由過(guò)去的混凝土、漿砌石結(jié)構(gòu)改造成為水體和土體、水體和植物或生物相互涵養(yǎng)、適合生物生長(zhǎng)的仿自然狀態(tài)的護(hù)坡形式。即把水、河道與堤防、河畔植被連成一體，在充分利用自然地形、地貌的基礎(chǔ)上，建立起陽(yáng)光、水、植被、生物、土壤之間互惠共存的河流生態(tài)系統(tǒng)。該措施有效地促進(jìn)了地下水的滲透和水的良性循環(huán)，提高了水邊環(huán)境的自身凈化功能。一是調(diào)節(jié)水量、滯洪補(bǔ)枯。豐水期水向堤中滲透儲(chǔ)存，減少洪災(zāi)；枯水期儲(chǔ)水反滲入河或蒸發(fā)，起著滯洪補(bǔ)枯、調(diào)節(jié)氣候的作用。二是增強(qiáng)水體自凈作用。生態(tài)河堤采用種植于水中、水邊植物，從水中吸取無(wú)機(jī)鹽類營(yíng)養(yǎng)物，利于水質(zhì)凈化，三是適合生物生存和繁衍。

同時(shí)，生物工程的實(shí)施起到了疏通河道、固定河床的作用，提高河道防洪能力，下游平原區(qū)河道淤積問(wèn)題亦得到解決，對(duì)改善山地氣候環(huán)境、探索山區(qū)河道整治開(kāi)拓了新路。

生物工程的建設(shè)，不僅增強(qiáng)了河堤的防洪功效，節(jié)省了防洪工程建設(shè)投資，而且具有顯著的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益，真正達(dá)到了生態(tài)效益、社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益三方面的統(tǒng)一。

4 生物工程規(guī)劃設(shè)計(jì)

實(shí)踐證明：生物措施在防洪固岸中的作用是非常明顯的，主要是護(hù)岸林本身根系發(fā)達(dá)，這些根系成林后深入在河岸和護(hù)岸丁壩、護(hù)砌中，起到網(wǎng)狀受力筋作用；與土、石結(jié)合成有機(jī)整體，提高河床對(duì)洪水抗沖抗塌能力，起到中水河床時(shí)減緩流速、攔截落淤、疏浚固床作用。高洪水位時(shí)起到削減風(fēng)浪淘刷、固岸護(hù)坡作用。

規(guī)劃設(shè)計(jì)原則遵循“以疏浚固床為主，除為保護(hù)重要城鎮(zhèn)及大片耕地可筑堤外，均應(yīng)按工程措施（護(hù)岸，丁壩工程）和生物措施相結(jié)合，以生物工程措施為主”的治理原則進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。

在實(shí)施生物工程措施前，要對(duì)山區(qū)中小河流進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，確定整治標(biāo)準(zhǔn)和整治線。布置控導(dǎo)工程時(shí)必須縱觀全局，上下游呼應(yīng)、左右岸兼顧，作為整體統(tǒng)一考慮，生物工程措施的布置符合整治線要求和穩(wěn)定上下游河勢(shì)及主導(dǎo)控制河岸目的。

山區(qū)中小河道治理以生物措施為主，但應(yīng)輔之以工程措施，為生物措施創(chuàng)造良好的條件。對(duì)重點(diǎn)整治河段、整治導(dǎo)控節(jié)點(diǎn)還應(yīng)強(qiáng)化工程措施，以穩(wěn)定河勢(shì)，保證整體工程完整性。

5 建議

5.1 中小河道整治工作不容忽視，各級(jí)政府應(yīng)引起高度重視

近些年來(lái)中小河道整治工作取得了一定成果，抗御洪澇災(zāi)害能力有了很大提高，但仍存在不少問(wèn)題，主要是：資金投入少、抗災(zāi)能力低、防洪標(biāo)準(zhǔn)不高，僅5～10年一遇，極易出險(xiǎn)，甚至潰堤決口，特別是城市和防洪效益大的地區(qū)一旦發(fā)生災(zāi)害損失不亞于大江大河。所以中小河道整治工作不容忽視，各級(jí)政府應(yīng)該引起重視，從戰(zhàn)略高度將此項(xiàng)工作列入領(lǐng)導(dǎo)議事日程，舍得投入，在河道整治工程預(yù)算中加入生物措施治河費(fèi)用，搞好規(guī)劃，做好中小河道整治工作。

5.2 以防洪效益確定防洪標(biāo)準(zhǔn)，搞好中小河道整治規(guī)劃

中小河道整治防洪標(biāo)準(zhǔn)確定涉及社會(huì)綜合效益和經(jīng)濟(jì)投入，一定要按其防洪效益確定防洪標(biāo)準(zhǔn)，不要千篇一律。城市和重要經(jīng)濟(jì)區(qū)確定的防洪標(biāo)準(zhǔn)高些、防洪規(guī)劃超前些、工程技術(shù)措施先進(jìn)些，而山區(qū)和防洪效益低的地區(qū)確定的防洪標(biāo)準(zhǔn)低些、工程標(biāo)準(zhǔn)低些或只搞些生物工程和河勢(shì)導(dǎo)控點(diǎn)工程。

5.3 因地制宜，因河就勢(shì)，就地取材確定中小河流整治措施

中小河道整治是一項(xiàng)長(zhǎng)期、艱苦、工作量繁重的任務(wù)，新中國(guó)成立以來(lái)各級(jí)政府，沿岸群眾在中小河道整治工程上投入了大量的人力、物力、財(cái)力用于工程建設(shè)，確實(shí)起到了防洪減災(zāi)的作用。但僅靠工程措施還達(dá)不到長(zhǎng)治久安的目的，要采取工程措施與生物措施相結(jié)合，才能進(jìn)一步提高防洪效果。經(jīng)驗(yàn)證明，要想整治好山區(qū)中小河道，一定要因地制宜、因河就勢(shì)、就地取材，采取工程措施與生物措施相結(jié)合。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.08.017