遼寧省東部山區(qū)中小河流生態(tài)治理方法探究

穆長軍（本溪滿族自治縣水務(wù)局，遼寧本溪117100）

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遼寧省東部山區(qū)中小河流生態(tài)治理方法探究

穆長軍
（本溪滿族自治縣水務(wù)局，遼寧本溪117100）

本文概括了國內(nèi)外河流生態(tài)治理理念的發(fā)展，總結(jié)出河流傳統(tǒng)治理方法普遍存在的問題，提出了遼寧省東部山區(qū)中小河流生態(tài)治理時應(yīng)遵循的原則。提出了河流進(jìn)行生態(tài)治理可采用的具體方法措施，并基于指標(biāo)體系法建立遼寧省東部山區(qū)中小河流治理目標(biāo)評價模型，對河流生態(tài)治理的效果進(jìn)行評價，為進(jìn)一步采取治理措施和其他河流治理提供參考。

中小河流；生態(tài)治理；指標(biāo)體系法；評價模型

DOI：10.3969 /j.issn.1672-2469.2016.01.023

引言

隨著社會工業(yè)化的不斷發(fā)展，人類改造自然的能力不斷增強(qiáng)，人類活動也成為影響河流最主要的因素。為滿足防洪和供水等社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，人們不斷修建水利工程，治理、開發(fā)河流。自上世紀(jì)80年代以來，面對河流治理中不斷出現(xiàn)的生態(tài)破壞問題，外國學(xué)者開始進(jìn)行反思，并提出了河流生態(tài)治理的理念。我國工業(yè)化發(fā)展較西方國家起步較晚，受國情的制約，人們對河流的生態(tài)保護(hù)意識淡薄。近年來，隨著人們對生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重視，越來越多的水利工作者認(rèn)識到河流生態(tài)治理的重要性，不斷提出河流生態(tài)治理的具體方法措施。遼寧省東部山區(qū)中小河流眾多，目前大多數(shù)河流仍采用混凝土、漿砌石等硬化材料進(jìn)行防護(hù)，嚴(yán)重破壞了河道原有的生態(tài)系統(tǒng)，降低了河道原有的自凈能力，不利于構(gòu)建人水和諧的生態(tài)環(huán)境。因此，對河流進(jìn)行生態(tài)治理已成為今后河道治理的必然趨勢。

1 河流生態(tài)治理理念的發(fā)展

自上世紀(jì)70年代，歐洲工業(yè)發(fā)達(dá)國家以犧牲河流生態(tài)環(huán)境為代價發(fā)展工業(yè)的弊端日益暴露，歐洲工程界對水利工程的規(guī)劃設(shè)計進(jìn)行了反思，認(rèn)識到對河流規(guī)劃治理的同時要考慮保持河流原有的生態(tài)環(huán)境。瑞士、德國等國家于20世紀(jì)80年代末提出了全新的“親近自然河流”概念和“自然型護(hù)岸”技術(shù)，20世紀(jì)90年代以來，美國、德國、日本等發(fā)達(dá)國家紛紛拆除河道原有的漿砌石、混凝土等硬質(zhì)護(hù)坡、護(hù)底材料，對河流進(jìn)行生態(tài)河道恢復(fù)［1］。河流的傳統(tǒng)治理方法已被發(fā)達(dá)國家否定，河流生態(tài)治理的理念普遍被人們接受，對河流進(jìn)行生態(tài)治理已成為必然趨勢［1］。在我國，社會工業(yè)化發(fā)展起步較晚，在河流治理主要以滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的背景下，人們對河流生態(tài)治理的重視和研究更落后于國外。1999年中科院院士、水問題研究中心主任劉昌明發(fā)表了“中國21世紀(jì)水供需分析：生態(tài)水利研究”［2］建議在水資源供需平衡的研究中，把生態(tài)水利和環(huán)境水利相結(jié)合。2002年10月，水利部國際合作與科技司司長董哲仁教授，提出了生態(tài)水工學(xué)——人與自然和諧工程［3］。目前，我國大部分河流治理仍停留在硬化河道、襯砌岸坡等傳統(tǒng)做法，缺乏將水利工程和生態(tài)環(huán)境保護(hù)相結(jié)合的意識，河流生態(tài)治理的探究仍是一項長期工作。

2 中小河流治理存在的問題

遼寧省處于我國東北三省的最南端，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，東部是長白山山脈，西部是熱河丘陵，中部是遼河平原，南部瀕臨黃海和渤海，地形復(fù)雜，降水量時空分布不均。東部山區(qū)中小河流夏季汛期洪水峰高量大，同時攜帶大量泥石，對河道沖刷破壞嚴(yán)重；冬季枯水期水量較小，部分河流出現(xiàn)斷流情況。目前遼寧省東部山區(qū)中小河流普遍采用硬化河道、岸坡等傳統(tǒng)治理方法，主要存在兩方面問題：

（1）河流生態(tài)系統(tǒng)受到破壞。人們出于對河道行洪安全的考慮，將部分河道裁彎取直，對河底及岸坡進(jìn)行漿砌石襯砌。這種做法雖然提高了河流的防洪標(biāo)準(zhǔn)，但致使河流原有的深潭、淺灘等天然特征消失，使水生生物失去了賴以生存的場所。另外，河道的硬化使水體與土壤失去了接觸和聯(lián)系，致使水——土壤——水生動植物之間的物質(zhì)和能量循環(huán)受到破壞，打破了原有的水生態(tài)平衡，降低了河流的自凈能力，加劇了水污染的程度［4］。

（2）硬化后的河道容易受凍融破壞，喪失治理效果。遼寧省冬季氣溫低，持續(xù)時間長，河道采用混凝土、漿砌石等硬化后，在冬季結(jié)冰期混凝土容易產(chǎn)生凍融破壞，發(fā)生裂縫、脫落等情況。夏季汛期受洪水沖刷、浸泡，混凝土護(hù)岸、護(hù)坡在內(nèi)外水壓作用下容易受到整體破壞［5］。

3 中小河流生態(tài)治理的方法

3.1 治理原則

結(jié)合河道傳統(tǒng)治理所存在的問題，遼寧省東部山區(qū)中小河流生態(tài)治理應(yīng)遵循以下原則：一是河道應(yīng)保留必要的天然河段，使水生生物有足夠的生存棲息場所；二是必須進(jìn)行硬化的河段要使用透水性較好的材料，保證河道水體與土壤水分能夠充分交換；三是進(jìn)行治理的河道，要能保證滿足行洪要求，同時具有一定的強(qiáng)度、安全性和耐久性，結(jié)構(gòu)形式合理，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)［6］。

3.2 治理思路

3.2.1 采用生態(tài)治理措施

要盡量以原型河道為主，在無防洪要求或防洪要求不高的河段，可在岸邊種植根系發(fā)達(dá)的喜水植物，在最大限度保證河道自然特性的同時，也能夠滿足河道的行洪要求。遼寧省東部山區(qū)可選擇的植物種類較多，如柳樹、水楊、楓楊以及蘆葦、菖蒲等具有喜水特性的植物。在有較高防洪要求的河段，為了彌補(bǔ)自然河岸防洪能力不足的問題，可以利用石材、木材等生態(tài)材料進(jìn)行護(hù)底、護(hù)坡，常用的生態(tài)材料護(hù)坡護(hù)岸有格賓石籠、雷諾護(hù)墊、三維植被網(wǎng)、生態(tài)袋、生態(tài)混凝土、聯(lián)鎖式護(hù)坡磚、木樁加柳枝捆、駁石等，既滿足了河道水體與土壤水的滲透循環(huán)，也增強(qiáng)了河岸的防洪、防沖、抗凍能力，大大提高了河岸的耐久性。表1列舉了部分生態(tài)護(hù)坡護(hù)岸的抗沖流速，可供設(shè)計參考［7］。

表1 生態(tài)護(hù)坡護(hù)岸設(shè)計參數(shù)表

3.2.2 維持自然河道形態(tài)多樣性

要盡量保留河道原有的自然形態(tài)，即保留河流內(nèi)原有的濕地、河灣、急流、淺灘和深潭等，維持自然河道形態(tài)多樣性，為水生生物提供良好的生存環(huán)境。條件允許的情況下，河床中可建造河心灘（洲）、生態(tài)島或采取打木樁、拋石的方法建造急流、淺灘和深潭，在部分河灘上開挖凹地，營造出接近自然的流路和有著不同流速的水流，造就水體流動的多樣性，滿足不同魚類的需要。此外，在正常水位以下可設(shè)置人工魚巢，提供魚類等水生動物的生存空間［8］。

3.2.3 建立河道生態(tài)治理目標(biāo)評價模型

在河道進(jìn)行生態(tài)治理后，為了檢驗是否達(dá)到治理的目標(biāo)，可建立河道生態(tài)治理目標(biāo)評價模型［7］。模型基于指標(biāo)體系法進(jìn)行構(gòu)建，并采用“和諧度”的模糊數(shù)學(xué)評價方法評價治理目標(biāo)的實現(xiàn)值。由河道岸坡堤防情況、水生生物的種類、水體的污染情況等篩選出6個評價指標(biāo)，將各評估指標(biāo)分為優(yōu)秀、良好、中等、差與極差5個標(biāo)準(zhǔn)，并分別賦值分?jǐn)?shù)為5、4、3、2、1，通過指標(biāo)賦值與加權(quán)平均的方式定量化評估河流生態(tài)治理目標(biāo)的實現(xiàn)值。其中，為確保各指標(biāo)權(quán)重的準(zhǔn)確性與客觀性，可采用專家咨詢法來賦值權(quán)重。構(gòu)建基于指標(biāo)體系法的河流生態(tài)治理目標(biāo)定量評估模型可由下式表示：

式中，S代表河流生態(tài)治理后達(dá)到治理目標(biāo)的程度，0＜S≤1，其值越接近于1，表明河流生態(tài)治理效果越好；n表示指標(biāo)數(shù)；K表示各指標(biāo)占整體指標(biāo)體系的權(quán)重；Mi表示第i個指標(biāo)分?jǐn)?shù)。以本溪市桓仁滿族自治縣中小河流治理重點(diǎn)縣綜合整治及水系連通向陽鄉(xiāng)工程項目為例，建立評價指標(biāo)體系如表2所示。

表2 評價指標(biāo)體系表

根據(jù)評估模型表達(dá)式（1）和表2，可將本溪市桓仁滿族自治縣中小河流治理重點(diǎn)縣綜合整治及水系連通向陽鄉(xiāng)工程項目評價結(jié)果分為四等，當(dāng)S≥0.85時，表明河道治理工程實現(xiàn)生態(tài)治理目標(biāo)實現(xiàn)情況良好；當(dāng)0.60≤S＜0.85時，表明生態(tài)治理目標(biāo)實現(xiàn)情況較好；當(dāng)0.40≤S＜0.60時，表明生態(tài)治理目標(biāo)實現(xiàn)情況一般；當(dāng)S＜0.40時，表明生態(tài)治理目標(biāo)實現(xiàn)情況較差。根據(jù)本溪市桓仁滿族自治縣中小河流治理重點(diǎn)縣綜合整治及水系連通向陽鄉(xiāng)工程項目設(shè)計報告和調(diào)查情況，治理工程能滿足防洪規(guī)劃要求，河道硬化率達(dá)到75%，植被覆蓋率為60%左右，水質(zhì)達(dá)標(biāo)率為65%，魚類種類為4～7種，居民滿意度為75%，綜合評價結(jié)果S = 0.7，表明該河道治理工程實現(xiàn)生態(tài)治理目標(biāo)情況較好［9］。

4 結(jié)語

隨著人們對生態(tài)文明建設(shè)的重視日益加深，傳統(tǒng)的單純以保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展的河道治理模式已經(jīng)被逐漸淘汰，河流的生態(tài)治理已成為必然趨勢。遼寧省東部山區(qū)中小河流生態(tài)治理還處于起步階段，應(yīng)結(jié)合本地區(qū)特殊的氣候特征，在保證河道防洪要求的前提下不斷探索新理念、新方法，將本地區(qū)中小河流治理成堤防安全、環(huán)境優(yōu)美、生態(tài)平衡、人水和諧的河流。

［1］曹載宏.生態(tài)聯(lián)鎖式護(hù)坡技術(shù)在河道護(hù)坡工程中的應(yīng)用［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計，2014（01）：51-53 +59.

［2］李新芝，王小德.論城市河道中直立式護(hù)岸改造模式［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計，2009（06）：60-63.

［3］張書濱，陳靜.南昌市烏沙河整治中的生態(tài)設(shè)計［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2009（05）：19-21 +46.

［4］劉紅麗，王洪軍，張樹國，張世平.防洪工程生態(tài)護(hù)坡芻議［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2008（06）：44-45.

［5］孫宗鳳.生態(tài)水利的理論與實踐［J］.水利水電技術(shù)，2003（04）.

［6］鄭紅英，趙學(xué)輝.堤防工程生態(tài)治理分析［J］.中國水利水電市場，2008（08）.

［7］王明龍，趙建民，侯英龍.中小河流治理工程設(shè)計融入生態(tài)理念的思考［J］.中國水利，2013（12）：1-3.

［8］黃錦林.中小河流治理工程中的生態(tài)設(shè)計理念［J］.廣東水利水電，2015（03）：9-13.

［9］葉季平，王麗萍.大型水庫生態(tài)調(diào)度模型及算法研究［J］.武漢大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版），2010，43（01）：64-67.

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2015-09-22

穆長軍（1978年—），男，工程師。