探究深潭的功能及在城市河道治理中建構(gòu)模式

張 杰

(本溪縣水土保持局，遼寧 本溪 117100)

探究深潭的功能及在城市河道治理中建構(gòu)模式

張 杰

(本溪縣水土保持局，遼寧 本溪 117100)

深潭是河流某一區(qū)域內(nèi)水位較深、河床凹陷的部分。一般與淺灘和跌水對(duì)應(yīng)存在。文章為了詳細(xì)了解自然界河流深潭的形成過(guò)程和實(shí)際功能，選取了遼寧省海河部分河段，對(duì)該區(qū)域深潭的底質(zhì)情況以及水量和水底生物進(jìn)行調(diào)查分析，以此分析和總結(jié)該區(qū)域深潭形成的主要過(guò)程和深潭在生態(tài)以及經(jīng)濟(jì)和景觀方面的具體功能。文章在研究過(guò)程中，重點(diǎn)梳理了相關(guān)文獻(xiàn)資料，在此基礎(chǔ)上結(jié)合遼寧省海河區(qū)域深潭實(shí)際情況，發(fā)現(xiàn)通過(guò)人為實(shí)踐方式，在該河域修建深潭，能夠充分發(fā)揮深潭的景觀美化作用、生態(tài)凈化作用以及水質(zhì)涵養(yǎng)作用，由此提出了深潭在城市河道治理中的具體建構(gòu)模式。

深潭；城市河道；治理模式；建構(gòu)模式

隨著人們對(duì)生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)的質(zhì)量要求不斷提升，在區(qū)域河道生態(tài)環(huán)境治理中逐漸引進(jìn)了西方的生態(tài)治理思想。但是，與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)的河道生態(tài)治理依然處于起步發(fā)展階段。故文章將重點(diǎn)以遼寧省海河流域?yàn)槔?，選取部分河段深潭進(jìn)行分析研究。在全面了解其實(shí)際功能的前提下，提出城市河道治理的景觀生態(tài)建構(gòu)模式，以期為該地區(qū)河道生態(tài)環(huán)境治理規(guī)劃提供重要參考。

1 深潭的形成演變機(jī)理

深潭不僅具有生態(tài)保護(hù)功能，還有積極的經(jīng)濟(jì)功能和城市河道景觀美化作用。但是，自然深潭的形成過(guò)程與人工深潭的形成過(guò)程存在一定的差異。從其實(shí)際形成機(jī)理來(lái)看，主要經(jīng)過(guò)跌水沖淘以及階梯阻流和河床塌陷及側(cè)向侵蝕、水溶侵蝕幾個(gè)不同過(guò)程。具體而言，當(dāng)河流在急速前進(jìn)過(guò)程中，遇到較大落差的河段就會(huì)受到自身水流重力以及地心引力影響，從而使急速下流的水，對(duì)下游河床造成沖淘作用，從而隨著時(shí)間的不斷推移，逐漸形成深潭。另外，還有一類為階梯型深潭，該類深潭一般位于山區(qū)，通過(guò)水流的沖刷作用，使上部泥沙被攜帶到河道下游。當(dāng)水流急速下流時(shí)，一旦遇到大塊石，受到石塊的阻力作用，泥沙就會(huì)在此處沉積[1]。與此同時(shí)，回旋的水流不斷沖刷石塊向前移動(dòng)，從而使河床形成深潭。另外，河床塌陷、流水進(jìn)駐也會(huì)形成深潭。除此之外，河流在移動(dòng)過(guò)程中，遇到急彎，泥沙會(huì)橫向移動(dòng)，從而在凹岸處形成深潭。水溶侵蝕是指某段河床的主要形成物質(zhì)被石灰?guī)r等溶解，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的侵蝕從而形成深潭[2]。

2 深潭的具體功能

結(jié)合上述深潭具體形成過(guò)程，文章選取遼寧海河部分河段的深潭，對(duì)其具體功能進(jìn)行調(diào)查分析，最終篩選了10個(gè)數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)的9個(gè)不同天然深潭，對(duì)其水深以及面積和水底質(zhì)、水底生物等進(jìn)行調(diào)查研究，得到如表1所示。

結(jié)合上述實(shí)際情況，文章通過(guò)詳細(xì)研究發(fā)現(xiàn)，深潭具有生態(tài)功能以及經(jīng)濟(jì)功能和景觀美化功能等3種主要的功能作用。其中，深潭的生態(tài)功能主要表現(xiàn)在水源涵養(yǎng)方面及生物棲息方面。從上表中可以看出，深潭為水底水生物提供了良好的棲息地，而且深潭的深度越深及面積越大，水底水生物種類就越多，且水底卵石及淤泥和碎石等為不同水生生物提供了不同的生活棲息場(chǎng)所。當(dāng)夏季深潭的水深深度降低及面積縮減時(shí)，水中的水生生物種類多樣性就會(huì)大大減少。因此，深潭能夠在冬季和夏季等季節(jié)變換時(shí)段，為枯水期的水生生物提供足夠的水源，從而提高生物種群的多樣性；另外，深潭還能夠?qū)恿髦械乃|(zhì)起到凈化作用。通過(guò)改善水質(zhì)，從而為水生生物提供良好的生活場(chǎng)所。尤其是在深潭形成過(guò)程中，當(dāng)水流從高處向低處降落過(guò)程中，天然水體中的氧含量會(huì)不斷增多，從而使水中的好氧微生物生命力更加頑強(qiáng)。反過(guò)來(lái)，在水體中好氧生物的作用下，水質(zhì)就會(huì)得到凈化和改善[3]。

與深潭的生態(tài)功能不同，其經(jīng)濟(jì)功能主要表現(xiàn)在防護(hù)方面以及灌溉方面。首先，在山區(qū)河流流動(dòng)過(guò)程中，自然作用下形成的深潭，能夠?qū)拥乐械乃髌鸬揭环N良好的阻力控制作用。因此，確保河道在受到水流的強(qiáng)大沖刷作用下，使河道結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定、安全。同時(shí)，河道深潭中的淤泥會(huì)對(duì)巨大的塊石起到一種良好的攔截作用，從而有效避免了下游河道地質(zhì)災(zāi)害和自然災(zāi)害發(fā)生。另外，在灌溉方面，深潭能夠?qū)Ρ狈睫r(nóng)業(yè)生產(chǎn)起到良好的灌溉作用，尤其是對(duì)于遼寧省這樣的季節(jié)性河流而言，冬季和夏季河道水流較少。因此，農(nóng)作物生長(zhǎng)灌溉缺少水源，而天然形成的深潭一般不會(huì)受氣候和季節(jié)性變化影響，水量相對(duì)豐富，在農(nóng)作物灌溉方面具有重要的經(jīng)濟(jì)作用。

遼寧省近年來(lái)非常重視城市化過(guò)程中的生態(tài)景觀美化，尤其是近郊地區(qū)旅游業(yè)發(fā)展迅速，通過(guò)人工深潭與天然深潭相結(jié)合，形成美麗的景觀，滿足了人們娛樂(lè)、休閑的需求，同時(shí)水生生物的多樣性，使河道整體生態(tài)景觀價(jià)值較高。

表1 遼寧海河部分河段深潭調(diào)查情況資料

3 城市河道治理中深潭的綜合效益

人工深潭與天然深潭不僅在形成機(jī)理方面存在很大的不同，而且在具體功能作用方面也存在差別。通過(guò)調(diào)查了解發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前遼寧省部分區(qū)域河道斷面形式單一，而且河道兩岸經(jīng)過(guò)人工改造，硬質(zhì)化現(xiàn)象非常嚴(yán)重，導(dǎo)致河道中的水生生物種類多樣性大大減少，水質(zhì)也不斷變差。因此，為了滿足人們近年來(lái)不斷增長(zhǎng)的精神文化需求和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，需要在城市河道中構(gòu)建人工深潭，一方面增加城市河道中生物物種的多樣性，減少人為因素干擾和破壞；另一方面，通過(guò)深潭與心潭蜿蜒相結(jié)合的方式，改變城市河道斷面結(jié)構(gòu)形式，使河道深潭成為自然河流的重要組成部分。除此之外，由于深潭具有良好的生態(tài)美化作用，因此通過(guò)在城市河道中構(gòu)建人工深潭，能夠美化城市，提高城市河道的生態(tài)景觀價(jià)值[4]。

4 深潭在城市河道治理中的具體建構(gòu)模式

結(jié)合上述深潭的實(shí)際功能，在城市河道中構(gòu)建人工深潭時(shí)，首先必須堅(jiān)持一定的原則，從而采取科學(xué)的人工建構(gòu)模式，凸顯人工深潭的經(jīng)濟(jì)功能及社會(huì)、生態(tài)功能價(jià)值。

1)要堅(jiān)持安全性建構(gòu)原則。安全性是人工深潭建構(gòu)的主要原則，同樣也是核心原則。為了保證河道行洪安全及堤防安全，盡量避免在雨季施工建設(shè)，在實(shí)際構(gòu)建過(guò)程中，為了提高深潭的安全性與生態(tài)性，要對(duì)其深度及大小和面積以及數(shù)量進(jìn)行科學(xué)分析。通過(guò)系統(tǒng)、整體設(shè)計(jì)，防止人為施工對(duì)該研究區(qū)天然河道造成嚴(yán)重破壞和影響。

2)堅(jiān)持深潭結(jié)構(gòu)和形式多樣性原則。深潭的建構(gòu)應(yīng)該結(jié)合天然深潭的形成機(jī)理，體現(xiàn)人工深潭的天然性和生態(tài)性，確保深潭結(jié)構(gòu)形式多樣。在具體實(shí)施過(guò)程中，要使深潭與邊潭心等結(jié)構(gòu)形式相結(jié)合，凸顯人工深潭的多樣性[5]。

3)堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)性原則。深潭構(gòu)建過(guò)程中，要本著服務(wù)人類以及為人類創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值的原則，在優(yōu)先滿足當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)服務(wù)功能價(jià)值的前提下，采取便捷、高效的施工方式，滿足當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐的需求。

除此之外，在構(gòu)建人工深潭過(guò)程中，要體現(xiàn)原始性，本著接近自然以及靠近自然的原則，盡可能減少人為施工對(duì)自然環(huán)境和植被以及水生生物的破壞和影響，以便充分發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)能力以及水源涵養(yǎng)和維護(hù)生物多樣性的能力。在此過(guò)程中，必須保證人工深潭與天然深潭在總體景觀方面相協(xié)調(diào)。通過(guò)人工改造與自然景觀相結(jié)合，突出深潭的現(xiàn)代藝術(shù)美，為人們休閑、娛樂(lè)提供良好的場(chǎng)所[6]。

結(jié)合上述構(gòu)建原則，文章將結(jié)合深潭的形成機(jī)理和位置分布以及形態(tài)特點(diǎn)等，采用自然構(gòu)建與人工構(gòu)建相結(jié)合的方式，采用跌水-深潭和淺灘-深潭兩種方式構(gòu)建人工深潭。具體構(gòu)建如圖1。

圖1 遼寧海河流域跌水-深潭建構(gòu)模式

如圖1所示，跌水深潭構(gòu)建過(guò)程中，文章結(jié)合自然治理原則，通過(guò)設(shè)計(jì)形成一定的高程落差，然后采用人工作業(yè)方式，分別構(gòu)建擋水石墻和河道開挖，從而為水體中的洄游生物提供休憩場(chǎng)所[7]。這類型的深潭，其主要功能在于有效改善水體中的水質(zhì)，通過(guò)人為改造方式，不斷拓寬原始河道面積，促進(jìn)水體中水生生物游動(dòng)，提高水體中的氧氣含量。在此過(guò)程中，可有效分解水體中的污染雜質(zhì)，尤其是水體中的CODMn污染物能夠得到有效祛除，大大提高人工深潭的生態(tài)景觀效益及經(jīng)濟(jì)效益。

在采用淺灘—深潭結(jié)構(gòu)形式構(gòu)建人工深潭時(shí)，最核心的問(wèn)題在于通過(guò)科學(xué)計(jì)算確定深潭與淺灘之間的實(shí)際距離[8]。文章在構(gòu)建分析過(guò)程中，主要采用如下公式進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，以此確定深潭和淺灘之間的有效距離：

L=13.601ω0.2894dr500.29/S0.205dp500.1367

(1)

式中：S為河段平均坡降；dp50、dr50為深潭、淺灘河床材料顆粒的中值粒徑；w為河道寬度；L為深潭和淺灘之間的有效距離。

采用這種方式構(gòu)建人工深潭，主要作用在于同天然深潭蜿蜒以及曲折的結(jié)構(gòu)形式融為一體，改變?cè)己拥赖臄嗝娼Y(jié)構(gòu)形式，通過(guò)人為改造，能夠增加生態(tài)景觀的多樣性。

5 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，水資源是人類賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)資源。但是隨著人們實(shí)踐活動(dòng)越來(lái)越頻繁，地下水質(zhì)遭受嚴(yán)重污染，河道水生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞。因此，在此背景下，水資源管理以及河道污染治理成為新時(shí)期區(qū)域生態(tài)環(huán)境治理的重要要求。目前，我國(guó)大部分地區(qū)的河道建設(shè)都呈現(xiàn)出形式單一化以及河流護(hù)坡硬質(zhì)化及河流走向筆直化的趨勢(shì)，導(dǎo)致河道以及河流的自然原始面貌受到嚴(yán)重影響。在此過(guò)程中，河流與河道的景觀作用及生物進(jìn)化作用和水源涵養(yǎng)作用逐漸消失。尤其是原始的河流生態(tài)系統(tǒng)遭受嚴(yán)重破壞，因此文章通過(guò)對(duì)遼寧地區(qū)海河流域深潭形成機(jī)理及功能等進(jìn)行分析，最終提出了深潭在該研究區(qū)城市河道治理中的具體建構(gòu)原則及建構(gòu)模式，以期為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)河道污染防治和治理提供最基本的手段。

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1007-7596(2016)12-0080-03

2016-11-28

張杰(1964-)，女、遼寧本溪人，工程師，從事水土保持工作。

S931.3，TV

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