中小河流治理技術(shù)研究及生態(tài)修復(fù)探討

王 越，丁艷榮，徐建華

（1.湖北省水利水電規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)院，430064，武漢；2.湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，430070，武漢；3.湖北省水利水電科學(xué)研究院，430070，武漢）

我國(guó)中小河流眾多，由于人類活動(dòng)的延伸，目前我國(guó)中小河流存在著退化以及山洪災(zāi)害日益加劇的態(tài)勢(shì)，進(jìn)行中小河流治理勢(shì)在必行，但是，要從河流本身的自然規(guī)律出發(fā)，堅(jiān)持生態(tài)水利建設(shè)，由傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利過渡，本著保持河流水體與河岸的連續(xù)性，保持河岸植物群落多樣性，增進(jìn)河流生態(tài)系統(tǒng)功能完善化，保持河岸帶功能延伸化，延續(xù)河流的健康生命。

一、我國(guó)中小河流治理存在的問題及規(guī)劃應(yīng)遵循的基本原則

1.中小河流治理存在的問題

（1）缺乏系統(tǒng)治理，防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低

經(jīng)過歷代的治理，特別是新中國(guó)成立60多年來的大力治理，現(xiàn)在全國(guó)大江大河的防洪體系已基本形成，可以防御新中國(guó)成立以來發(fā)生的最大洪水。但是，全國(guó)絕大多數(shù)中小河流治理滯后，大雨大災(zāi)、小雨小災(zāi)頻繁發(fā)生。目前全國(guó)大約有2/3的中小河流缺乏治理，防洪標(biāo)準(zhǔn)低于20年一遇~10年一遇洪水，達(dá)不到國(guó)家規(guī)定的防洪標(biāo)準(zhǔn)。

（2）洪澇災(zāi)害頻繁，人員傷亡嚴(yán)重

據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般年份中小河流的水災(zāi)損失占全國(guó)水災(zāi)總損失的70%~80%，近10年水災(zāi)的死亡人數(shù)中有2/3以上發(fā)生在中小河流的洪災(zāi)中。

（3）管理薄弱，河流規(guī)劃和整治的前期工作滯后

由于管理薄弱，河道亂采砂石、亂棄廢渣和垃圾、違章施工建設(shè)等現(xiàn)象屢禁不止。因?yàn)橹匾暡粔?，前期工作缺乏資金安排，治理規(guī)劃工作滯后，整治項(xiàng)目勘察設(shè)計(jì)滯后。

（4）未注重河流系統(tǒng)性作用

目前中小河流治理缺乏對(duì)河流系統(tǒng)性作用的重視。中小河流治理應(yīng)遵循自然演變規(guī)律，該彎則彎，設(shè)計(jì)多樣化的水流結(jié)構(gòu)及河道形狀，盡可能采取復(fù)式斷面，并盡量利用植物根系的錨固作用進(jìn)行整治，為河流沿岸動(dòng)植物生存提供棲息地，同時(shí)也為河流系統(tǒng)間能量流動(dòng)提供基礎(chǔ)平臺(tái)，為河流水質(zhì)自然凈化提供基礎(chǔ)保障。

（5）投入不足，治理任務(wù)艱巨

長(zhǎng)期以來中小河流的治理資金主要靠地方政府，特別是“兩工”群眾投工投勞，在“兩工”取消后，中央和地方的資金未能安排，資金缺位造成治理停滯，目前治理任務(wù)艱巨。

（6）經(jīng)濟(jì)發(fā)展與河爭(zhēng)地問題凸顯

由于缺乏統(tǒng)一的治理規(guī)劃，加之有些水主管部門疏于管理，以致違章工程侵占河道行洪斷面，災(zāi)害損失不斷加大。

（7）防災(zāi)意識(shí)不強(qiáng)

對(duì)不適宜居住的山區(qū)、河灘地上的居民沒有實(shí)施異地搬遷安置工作，增加了防災(zāi)、減災(zāi)工作的難度。

2.中小河流規(guī)劃應(yīng)遵循的基本原則

堅(jiān)持以人為本，人水和諧。堅(jiān)持突出重點(diǎn)，兼顧一般；統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)籌兼顧；分期實(shí)施，注重實(shí)效；與城市景觀相結(jié)合；政府負(fù)責(zé)，分級(jí)管理。

二、中小河流治理評(píng)價(jià)準(zhǔn)則及治理技術(shù)研究

1.中小河流治理評(píng)價(jià)的準(zhǔn)則

（1）社會(huì)合理性指標(biāo)

選取工程抗沖性、工程耐久性、工程景觀效果、工程親水效果、休閑娛樂服務(wù)功能等5個(gè)指標(biāo)。

①工程抗沖性。治理工程能否抵御較強(qiáng)的水流沖刷，維護(hù)河道相對(duì)穩(wěn)定，不出現(xiàn)大量岸坡崩塌現(xiàn)象，保障當(dāng)?shù)胤篮榘踩?/p>

②工程耐久性。治理工程應(yīng)該具備一定的耐久抗老化功能，耐水耐氣侵蝕，避免治理工程實(shí)施后進(jìn)行重復(fù)性維修工作。

③工程景觀效果。治理工程實(shí)施后河道具有良好的景觀效果，即治理工程實(shí)施后河流自然度高，能夠較快形成植被豐富、結(jié)構(gòu)完整、生物種類和水體形態(tài)多樣性高的近自然駁岸。

④工程親水效果。治理后河道應(yīng)具有良好的親水效果，如河岸設(shè)置緩坡、沙灘，居民可以直接入水、戲水，可以進(jìn)行水上活動(dòng)等。

⑤休閑娛樂服務(wù)功能。治理后的河岸應(yīng)為附近居民提供休閑娛樂服務(wù)功能，提升宜居環(huán)境。

（2）生態(tài)合理性指標(biāo)

選取水生動(dòng)物和微生物生存空間豐富度、流速分布多樣性、濱河植被生長(zhǎng)條件、生物通道通暢度、生態(tài)系統(tǒng)受干擾度、生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)能力等6個(gè)指標(biāo)。

①水生動(dòng)物和微生物生存空間豐富度。主要考慮水生動(dòng)物棲息地的豐富程度，特別是在大洪水或持續(xù)枯水期等特殊水文條件下魚類及其他水生動(dòng)物的生存空間；微生物附著和生存空間。

②流速分布多樣性。治理工程實(shí)施后水流應(yīng)具有多種不同流速分布區(qū)，以滿足不同水生生物或者同一水生生物的不同成長(zhǎng)階段對(duì)水流流速的不同需求；治理工程實(shí)施后原有水生生物能較快適應(yīng)新的流速分布條件；應(yīng)設(shè)置跌水或者深潭結(jié)構(gòu)來滿足水流結(jié)構(gòu)多樣性條件。

③濱河植被生長(zhǎng)條件。濱河植被能較快適應(yīng)治理工程實(shí)施后河道水流、地貌條件的變化，治理工程本身應(yīng)為植被生長(zhǎng)初期提供必要的條件，使其較快形成多層次和多樣化的植被群落。

④生物通道通暢度。治理工程實(shí)施后生物通道不被阻隔，水生動(dòng)物、濱河植被及微生物應(yīng)能與周圍環(huán)境順利完成物質(zhì)和能量交換，進(jìn)而順利完成其生長(zhǎng)過程。

⑤生態(tài)系統(tǒng)受干擾度。治理后河道原有生態(tài)系統(tǒng)不受較大影響，不存在本地物種生存條件遭破壞、生態(tài)系統(tǒng)種群結(jié)構(gòu)被迫調(diào)整等現(xiàn)象，生態(tài)系統(tǒng)種群豐富度不應(yīng)降低，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性不應(yīng)降低。

⑥生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)能力。治理后河道生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)具備較強(qiáng)抵御外界干擾的能力；生態(tài)系統(tǒng)遭遇一定程度破壞時(shí)，系統(tǒng)具有自我修復(fù)、恢復(fù)穩(wěn)定的能力。

（3）環(huán)境合理性指標(biāo)

選取水流結(jié)構(gòu)多樣性、治理工程結(jié)構(gòu)凈化水體能力、治理工程透水性等3個(gè)指標(biāo)。

①水流結(jié)構(gòu)多樣性。治理工程實(shí)施后河道應(yīng)具有多樣性水流結(jié)構(gòu)，如跌水、漩渦、深潭等不同類型的水流形態(tài)，以增加水體復(fù)氧機(jī)會(huì)，提高水體自凈能力。

②治理工程結(jié)構(gòu)凈化水體能力。治理后河流結(jié)構(gòu)對(duì)污染物的攔截、吸附功能需能夠吸收相關(guān)有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)鹽成分，幫助其完成遷移和轉(zhuǎn)化過程，從而達(dá)到凈化水體、改善水環(huán)境的效果；同時(shí)為微生物凈化水體提供空間和載體。

③治理工程透水性。治理工程實(shí)施后河道徑流和地下水之間應(yīng)順利完成交換，使地下水能夠在豐水期得到補(bǔ)充，并在枯水期對(duì)河道徑流予以逆向補(bǔ)給。

（4）操作合理性指標(biāo)

主要選取7個(gè)方面的指標(biāo)：取材環(huán)保性、材料加工環(huán)保性、施工簡(jiǎn)易性、施工期水土流失程度、施工期水生生物受干擾度、后期維護(hù)便利性、造價(jià)經(jīng)濟(jì)性。

①取材環(huán)保性。材料獲取過程不應(yīng)破壞當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，如不存在大規(guī)模的開山采石、砍伐森林等現(xiàn)象；選用的生物護(hù)岸材料應(yīng)不影響當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性；當(dāng)引進(jìn)外來物種進(jìn)行植被護(hù)岸時(shí)應(yīng)不會(huì)造成物種入侵、擠占本地物種生存空間等現(xiàn)象。

②材料加工環(huán)保性。治理工程常使用生物材料，其材料加工過程應(yīng)符合低碳環(huán)保要求，如廣泛使用的生態(tài)袋、生態(tài)土工布、生態(tài)格網(wǎng)等化纖材料的生產(chǎn)過程不應(yīng)產(chǎn)生大量附加污染物或需要消耗大量資源。

③施工簡(jiǎn)易性。治理工程施工過程宜簡(jiǎn)單快捷，施工時(shí)間選擇合適；應(yīng)盡量防止施工阻礙河道行洪，施工過程盡量避免擾民，盡可能少占用公共場(chǎng)地。

④施工期水土流失程度。施工進(jìn)行河道開挖時(shí)應(yīng)已編制水土保持方案，盡可能平衡填挖方量以減少開挖量，臨時(shí)堆放土方進(jìn)行必要覆蓋、圍圈處理，以減少水土流失。

⑤施工期水生生物受干擾度。施工過程臨時(shí)改變水流條件，增加河道含沙量，對(duì)水生生物造成一定影響的，應(yīng)盡量減少其影響程度和影響時(shí)間，尤其是某些生物可能在特殊時(shí)期具有特殊生活條件需求的，施工時(shí)應(yīng)考慮予以避讓。

⑥后期維護(hù)便利性。治理工程后期維護(hù)要方便簡(jiǎn)捷，工程不需要頻繁維護(hù)，工程在遭到簡(jiǎn)單破壞后能完成自我修復(fù)。

⑦造價(jià)經(jīng)濟(jì)性。治理工程造價(jià)要經(jīng)濟(jì)合理。

2.中小河流治理關(guān)鍵技術(shù)

在中小河流治理中存在如何在安全性保證的前提下進(jìn)行近自然生態(tài)建設(shè)，如何改善水環(huán)境，如何進(jìn)行生態(tài)濕地建設(shè)以及水質(zhì)改善工程等一系列相關(guān)問題。

河道橫斷面和縱斷面是關(guān)系中小河流建設(shè)的關(guān)鍵因素。橫斷面關(guān)乎河流的河槽、灘地、河岸帶植物群落的植被結(jié)構(gòu)和河流濕地的生態(tài)建設(shè)與修復(fù)，對(duì)河流生物棲息地關(guān)系重大；縱斷面關(guān)乎河流沿線縱比降、跌水、深潭等結(jié)構(gòu)構(gòu)成的多樣流速分區(qū)，對(duì)河流魚類洄游以及產(chǎn)卵等產(chǎn)生重要影響。考慮生態(tài)性的河流橫斷面應(yīng)優(yōu)先選擇復(fù)式斷面，在地形條件限制情況下，可以考慮梯形斷面等，盡量避免矩形斷面，以滿足河道內(nèi)兩棲動(dòng)物的動(dòng)態(tài)遷徙通道不被隔斷；在河流縱斷面設(shè)計(jì)上，首先要明確河道的等級(jí)和功能，在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究河道格局問題，確定合理的河道縱比降，必要時(shí)設(shè)置相應(yīng)的設(shè)施，以滿足水流多樣性條件。

（1）河流橫斷面

河岸與河灘地的平均高程一般按照平水流量或多年平均潮水位設(shè)計(jì)，潮差較大的河段，高潮水位的灘地淹沒水深不得大于1.2~1.5 m。

采用復(fù)式斷面作為設(shè)計(jì)斷面時(shí)，第二臺(tái)階的河道岸墻高度不得大于2.5 m；超過2.5 m時(shí)應(yīng)設(shè)置第三臺(tái)階。

河岸和河灘地的寬度除滿足平面規(guī)劃和行洪、排澇要求外，其最小寬度應(yīng)按照滿足人身安全的最小要求設(shè)計(jì)。城區(qū)及城市化河段的灘涂最小安全寬度一般為1~3 m。

河道受建筑物、構(gòu)筑物或其他條件限制不能采用復(fù)式斷面的河段，可采用梯形或矩形斷面，以及梯形、矩形與復(fù)式混合斷面形式。矩形或坡降很大的梯形斷面，河道深度大于2.5m時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)置防護(hù)措施保護(hù)人身安全。

穿過城市密集區(qū)的河道，在規(guī)劃時(shí)應(yīng)分析河道的視覺效果。一般認(rèn)為：寬深比小于1的河道，人在岸上會(huì)有較強(qiáng)的封閉感；比值為3左右，會(huì)有比較舒適的感覺；比值在4～6之間時(shí)，會(huì)有空間寬闊的視覺。規(guī)劃中應(yīng)視河道功能和視覺需要確定河道寬度和寬深比。

穿過自然保護(hù)區(qū)的河道應(yīng)分析生物廊道和斑塊功能。保護(hù)無脊椎動(dòng)物的河流廊道寬度大約需要3~12 m；保護(hù)鳥類遷徙及魚類、小型哺乳動(dòng)物覓食的廊道寬度大約需要12~30 m；削減面源污染物和保護(hù)河流岸帶野生動(dòng)物的廊道寬度大約需要30~60 m。規(guī)劃中應(yīng)結(jié)合生物調(diào)查資料和岸帶情況確定。

（2）河流縱斷面

對(duì)縱向比降在3%以上的河道，應(yīng)考慮采用階梯—深潭結(jié)構(gòu)對(duì)河道斷面進(jìn)行改造，或采取魚道與階梯跌水相結(jié)合的結(jié)構(gòu)緩解水流對(duì)河道的沖擊，以營(yíng)造多樣性的地形結(jié)構(gòu)。

對(duì)縱向比降在1%~3%的河道，可考慮利用人工輔助措施營(yíng)造階梯深潭結(jié)構(gòu)，或采用階梯式跌水結(jié)構(gòu)，緩解水流對(duì)河道的沖擊，營(yíng)造多樣性的地形結(jié)構(gòu)。

河道縱向剖面規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)保護(hù)河道與河道、河道與湖塘之間的連通性，不設(shè)或少設(shè)擋水建筑物及構(gòu)筑物。對(duì)河道內(nèi)已建的壅水、阻水或影響河道排澇能力的建筑物，應(yīng)給予改（擴(kuò)）建或拆除。不能拆除的應(yīng)考慮通過改變運(yùn)營(yíng)方式等保持水流暢通，或修建跌水與魚道工程。

三、中小河流治理中生態(tài)修復(fù)的重要性

中小河流承載著調(diào)節(jié)局部氣候、淡水供給、為多種生物提供棲息地的作用，沿岸有活躍的物質(zhì)、養(yǎng)分和能量流動(dòng)。自然狀態(tài)下的中小河流堤岸往往物種豐富，生產(chǎn)力高。因此，生態(tài)河流研究的空間尺度應(yīng)該是對(duì)河道具有直接影響的空間，主要包括河槽、河堤、河堤背水坡及其護(hù)堤地5～10 m(沒有堤防的河道為河口兩側(cè)外20～50 m)的范圍。天然河道系統(tǒng)內(nèi)的水量、水質(zhì)和生物三者相互聯(lián)系，相互制約，共同構(gòu)成河道生態(tài)系統(tǒng)。自然河道堤岸是生物活動(dòng)最為活躍的區(qū)域，其間植物、微生物的存在為河道生物及水質(zhì)自然凈化帶來了活力。然而，不合理的河道治理工程勢(shì)必引起生物生境的破壞，長(zhǎng)河道邊坡是由多種異質(zhì)性很強(qiáng)的生態(tài)因子描述的生境，形成了極為豐富的流域生境多樣化條件，這種條件對(duì)于生物群落的性質(zhì)、優(yōu)勢(shì)種和群落密度以及微生物的作用都產(chǎn)生重大影響。

因此，對(duì)中小河流治理的研究既要包括水利要素，也要涵蓋生態(tài)要素。中小河流治理后，要考慮能否對(duì)其植物種群群落多樣化帶來實(shí)惠，能否增加異質(zhì)性強(qiáng)的生態(tài)因子，能否有利于水質(zhì)改善以及水環(huán)境優(yōu)化，能否增加水景觀及水文化內(nèi)涵等等現(xiàn)代水利要素，以便進(jìn)一步加強(qiáng)中小河流治理水平，促進(jìn)人水和諧。

[1]田碩.城市河道護(hù)岸規(guī)劃設(shè)計(jì)中的生態(tài)模式[J].中國(guó)水利,2006（20）.

[2]賈長(zhǎng)松,劉桂玲.生態(tài)河道系統(tǒng)整治與建設(shè)研究——以浙江歷史文化保護(hù)型河道為研究對(duì)象[J].中國(guó)園藝文摘，2009（7）.