枯水流量的主河槽生態(tài)治理技術(shù)研究與實踐

錢彤

(朝陽市凌河保護區(qū)管理局，遼寧朝陽 122000)

枯水流量的主河槽生態(tài)治理技術(shù)研究與實踐

錢彤

(朝陽市凌河保護區(qū)管理局，遼寧朝陽 122000)

本文闡述了枯水流量的主河槽生態(tài)治理技術(shù)，系統(tǒng)分析了枯水流量的主河槽生態(tài)治理技術(shù)對河道生態(tài)治理的原理，并以大凌河北票涼水河段河道綜合治理一期工程為例，介紹了枯水流量的主河槽生態(tài)治理技術(shù)在遼西地區(qū)的應(yīng)用情況。

枯水流量;主河槽;生態(tài)治理;河道綜合治理

枯水流量是河道常年的基本保證流量，也是河道生態(tài)健康標準的保證流量。針對遼西不同河段提出了枯水流量的確定方法，優(yōu)化主河槽過流斷面，通過河槽護岸設(shè)計、抬高水位、河槽清淤、河道水潭水塘修復(fù)、湖心島局部防護及植被補植等一系列措施，提高枯水流量的利用效率，恢復(fù)主河槽水生環(huán)境，完成基于枯水流量的主河槽生態(tài)治理研究，并運用到實際工程上，產(chǎn)生了顯著效果。

本文系統(tǒng)闡述了枯水流量的主河槽生態(tài)治理技術(shù)對河道生態(tài)治理的原理，總結(jié)了枯水流量的主河槽生態(tài)治理技術(shù)在遼西地區(qū)的應(yīng)用，并以大凌河北票涼水河段河道綜合治理一期工程為例進行了簡單介紹。

1 枯水流量主河槽濕地治理技術(shù)

枯水流量主河槽濕地治理技術(shù)主要分為三個方面:枯水流量的界定方法、基于枯水流量的主河槽濕地規(guī)劃和基于枯水流量的生態(tài)島嶼規(guī)劃。其中，河槽濕地和河槽生態(tài)島嶼共同構(gòu)成主河槽生態(tài)治理技術(shù)方案，可應(yīng)用于遼西地區(qū)河道生態(tài)治理工程。

1.1 遼西地區(qū)河道枯水流量的界定

遼西地區(qū)屬于北方干旱半干旱氣候地區(qū)，屬大陸性季風(fēng)氣候，中小河流受地形、地貌、氣候等自然條件及社會經(jīng)濟條件的影響，具有徑流年際差異較大、豐枯懸殊、河流的含沙量較大、河流產(chǎn)流區(qū)植被較差、水土流失嚴重等特點?？菟髁靠梢岳斫鉃榭菟诰哂幸欢ūＷC率的河道流量，這部分流量與河道枯水期的生態(tài)流量基本相等，受項目區(qū)自然條件限制，同時也受城市污水排水、水庫發(fā)電泄水等因素的影響。確定兩種枯水流量的計算方法，將兩種方法的計算成果進行比對，如結(jié)果相差不大，即可確定為河道枯水流量。方法一:水文頻率曲線法。方法二:實測河道水崖線估算法。

1.1.1 水文頻率曲線法

對于臨近水文站的河段，可參照水文站長期觀察的降雨徑流數(shù)據(jù)，采取水文頻率曲線法，估算河道枯水期流量。與以往河道頻率洪水計算方法有所區(qū)別，在估算枯水流量時，可剔除水文資料中7、8、9月汛期洪水資料，利用非汛期月均流量進行頻率曲線的繪制，具體過程為:

a.選取涼水河水文站長系列(20年)的月平均最小流量作為統(tǒng)計樣本。

b.按照從大到小的順序排列，根據(jù)經(jīng)驗頻率的期望公式計算各流量的經(jīng)驗頻率，P=m/(n+1) ×100%。

c.計算均值、變差系數(shù)、偏態(tài)系數(shù)，繪制經(jīng)驗頻率曲線。

d.用皮爾遜Ⅲ型曲線繪制頻率曲線(橫坐標為頻率，縱坐標為流量)，經(jīng)配線調(diào)整，優(yōu)化Cv和Cs值。

e.橫坐標取75%～90%對應(yīng)曲線上的流量，就是相應(yīng)保證率的最小流量，即可作為河道枯水期的設(shè)計流量。

1.1.2 實測河道水崖線估算法

河道水崖線，即河道常年保證的基本流量所需的河道斷面。在遼西地區(qū)，河槽水崖線與主河槽的岸坎線基本一致。因此，在遠離或者沒有水文站的情況下，大多可以采用此種估算方法，近似求得河道枯水流量。具體做法包括:

a.在河道順流方向，每隔100m對河道主河槽、部分灘地進行實測，得到河道橫斷面圖。

b.通過相關(guān)資料調(diào)查以及1∶10000地形圖調(diào)繪，確定所研究的河道的縱坡、河道水面線寬度。

c.通過水力學(xué)計算公式，以明渠流計算公式為主，選擇合理的河道糙率系數(shù)，對河道水崖線內(nèi)的過流能力進行核算。

d.將上述計算成果與河道實測現(xiàn)狀水位進行比較，確定河槽的枯水流量。

綜上，在枯水流量計算的過程中，選擇單一的方法，很難得到河道的真實枯水流量;同時，河道的枯水流量還會受到城市污水排水、水庫發(fā)電泄水、灌區(qū)灌溉排水等排泄水體的影響。因此，真實的河道枯水流量(即河道生態(tài)治理的參考流量)應(yīng)該將上述計算成果與排泄入河的附加流量進行疊加，最終確定真實枯水流量。

1.2 枯水流量主河槽濕地規(guī)劃

在大凌河北票涼水河段河道綜合治理一期工程前期踏勘階段，對河道的現(xiàn)狀進行全面準確的掌握，選擇河床比降較大的河段，在對水位、流量有要求的河道主河槽內(nèi)首先布置潛壩。主要目的有以下四方面:?以局部壅水來減小水力坡度，使流速變小，降低水流沖刷能力，穩(wěn)定河勢;?抬高河道的侵蝕基點，減小河道底坡，限制河道的進一步下切變深;?通過潛壩抬高水位，增加水面，形成跌水，或呈現(xiàn)景觀瀑布，豐富河流地貌形態(tài);?增加溶解氧含量，提高河流自凈能力。

遼西地區(qū)由于河道常年少水，河道主槽內(nèi)的流量大部分不足2m3/s，因此其主河槽濕地可利用地表水量也是非常有限的。通過潛壩抬高水位，增加水面，利用濕生植物(蘆葦、香蒲、千屈菜等)有效去除河水中的有機物和病原體，利用陸生植物美化河道環(huán)境，從而達到構(gòu)建微型濕地公園的效果。

1.3 枯水流量生態(tài)島嶼規(guī)劃

島嶼的設(shè)計以“師法自然，高于自然”的理念，以生態(tài)恢復(fù)為核心，創(chuàng)造島嶼景觀生態(tài)系統(tǒng)，最終達到生態(tài)與景觀的和諧統(tǒng)一。從空間角度講，島嶼均為私密

空間;從功能角度講，島嶼分安靜休息區(qū)、非公共活動區(qū)等;從景觀角度講，島嶼均為水景區(qū)。

對于河道天然主河槽，存在天然的江心洲，以及現(xiàn)狀挖沙、堆沙形成的局部人工河心島，其材料組成主要是砂礫料、尾礦渣以及少量淤積物，雖然具有小島的形態(tài)，但缺少必要的植物群落和動物生境。本次研究中，主要針對河道中的江心洲，開展生態(tài)治理工程，提高地面植物覆蓋率，改善島上穴居水生、陸生動物的生存條件。

采用喬、灌、草相結(jié)合的立體布置形式，充分考慮植物的生態(tài)習(xí)性和植物的生長特性，水平生態(tài)系統(tǒng)和垂直生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)合，依據(jù)島與河岸灘地的相對位置關(guān)系以及島嶼地質(zhì)情況，將其分為兩大類進行規(guī)劃設(shè)計。一類為植物和動物的私密空間，是鳥類禽類的棲息地;另一類為親水草坪區(qū)、疏林草地區(qū)、特色植物區(qū)、魚塘、特色花園等。島面植物的栽植形式分自然式栽植、規(guī)則式栽植。通過植物的布置體現(xiàn)自然式島嶼生態(tài)系統(tǒng)的合理布置。

依據(jù)遼西地區(qū)干旱少雨的特點，島嶼上根據(jù)植物特性分不同高程進行布置。經(jīng)過對島嶼生態(tài)系統(tǒng)的研究，結(jié)合島嶼生態(tài)特點，選用的常見植物種類如下:

a.喬木的選擇。選擇京桃、刺枚、垂柳等喬木進行綠化，主要以垂柳為主。垂柳管理粗放、抗性強、耐水濕、耐瘠薄、在脅迫條件下也可正常生長。刺枚強喜光，不耐遮蔭，喜干燥而涼爽氣候，不耐濕熱氣候，在年平均溫度8～14℃以下、降雨量500～900mm地區(qū)生長良好，樹干通直。刺槐花芳香、潔白，花期長，樹蔭濃密，是優(yōu)良的水土保持、土壤改良、荒山造林樹種。

b.灌木的選擇。選擇紅瑞木、金葉榆、連翹、丁香等具有耐水濕、耐嚴寒、耐瘠薄、不擇土壤、喜光等特點，適合流域生態(tài)環(huán)境條件的種類。

2 河流生態(tài)修復(fù)實踐

以大凌河北票涼水河段河道綜合治理一期工程為例。

2.1 涼水河工程項目區(qū)概況及存在問題

該項目治理范圍為大凌河涼水河子Ⅱ站至河口公路橋河段，位于北票市高速公路的出入口西側(cè)，距項目區(qū)河道上游330m處為北票市污水處理廠的排污口。目前，該河段水邊環(huán)境臟、亂、差，生態(tài)環(huán)境遭到一定破壞，垃圾成山，北票市污水處理廠排放中水時常不達標;大凌河干流已經(jīng)編制了治理保護規(guī)劃，但涼水河還沒有完整的規(guī)劃;長期以來，涼水河只注重了北票城市段的開發(fā)利用，對涼水河治理資金投入嚴重不足。

2011年遼寧省凌河保護區(qū)管理局監(jiān)測斷面結(jié)果見表1。

表1 2011年涼水河水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果單位:mg/L(pH值除外)

涼水河現(xiàn)狀水質(zhì)類別為劣Ⅴ類，對下游白石水庫水質(zhì)將產(chǎn)生嚴重污染。

2.2 工程規(guī)劃設(shè)計

該工程應(yīng)用“基于枯水流量的主河槽生態(tài)治理技術(shù)”共建成邊灘濕地4處，河槽濕地1處，洼地1處，栽植濕生植物蘆葦、香蒲、千屈菜;利用土方平衡新建生態(tài)島嶼5座;景觀生態(tài)區(qū)1處，其中設(shè)有2座荷花池配以親水平臺;潛壩9座，心灘7處;河道清運總土方量為22250m3;整修鄉(xiāng)間路943m;河道斷面0+500～0+ 700間的幼林，補栽樹苗，河道斷面2+900～3+750與斷面0+300～0+500河段，栽種樹木，在河口公路橋上游荒地及小開荒地上種植油喬灌木，美化環(huán)境。

2.3 治理效果

經(jīng)過對涼水河的生態(tài)治理與修復(fù)，實際效果達到預(yù)期設(shè)想，主要表現(xiàn)在:

水質(zhì)由原來的劣Ⅴ類達到了規(guī)定的Ⅳ類以上標準。根據(jù)凌河局2012年10月監(jiān)測斷面數(shù)值，水質(zhì)情況見表2。

表2 2012年10月涼水河水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果單位:mg/L(pH值除外)

濕生植物及喬灌木生長良好，青蛙、魚類數(shù)量明顯增加，野雞、天鵝、鳥類等頻繁進出。濕生植物均衡生長，草、灌木及喬木等大大降低了暴雨對土層的沖刷，達到了水土保持的效果(見下圖)。

Study and practice of main channel ecological management during low water discharge

QIAN Tong
(Chaoyang Linghe Protected Areas Authority，Chaoyang 122000，China)

In the paper，main channel ecological management technique during low water discharge is described．Principles of main channel ecological management technique on river ecological management during low water discharge are systematically analyzed．Daling River Beipiao Liangshui Section River Channel Comprehensive Control Stage I Project is taken as an example．Application condition of low water discharge main channel ecological management technique in western Liaoning Province is introduced．

low water discharge;main channel;ecological management;river comprehensive control

TV85

A

1005-4774(2015)05-0037-03