山區(qū)河流生態(tài)治理在七拱河流域的嘗試

魯小兵,么振東

(廣東省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院,廣東 廣州 510635)

?

山區(qū)河流生態(tài)治理在七拱河流域的嘗試

魯小兵,么振東

(廣東省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院,廣東 廣州 510635)

通過對河流生態(tài)治理理念的分析,提出山區(qū)中小河流生態(tài)治理特點(diǎn),并在七拱河流域嘗試運(yùn)用了幾種生態(tài)治理方案。經(jīng)過實(shí)際運(yùn)用檢驗(yàn),對生態(tài)治理措施的防洪效果、生態(tài)效果進(jìn)行了小結(jié),為今后山區(qū)河道的生態(tài)治理提供了借鑒。關(guān)鍵詞：山區(qū)中小河流；生態(tài)治理；疊砌大塊石；河道卵石摻土護(hù)坡

河道生態(tài)治理是在保障行洪安全基礎(chǔ)上,尊重河道自然規(guī)律,保持河道原有形態(tài)和河勢,同時在治理中注重原始植物群落、生物生境的保護(hù),兼顧河道水環(huán)境改善、防止水土流失,為水生植物生長、水生動物繁殖、兩棲動物的棲息繁衍創(chuàng)造條件,使河流生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在以往的河道護(hù)岸設(shè)計(jì)中,基于傳統(tǒng)的水利工程設(shè)計(jì)思想和規(guī)范,我們往往采用的護(hù)岸工程比較單一并力求順直,偏重于追求結(jié)構(gòu)強(qiáng)度安全,大都采用砼或漿砌石等硬質(zhì)護(hù)岸,逐漸阻斷了水陸生態(tài)系統(tǒng)之間的聯(lián)系,從而導(dǎo)致河流生態(tài)系統(tǒng)的損傷。隨著人們對生態(tài)、環(huán)境等進(jìn)一步的認(rèn)識,河流生態(tài)修復(fù)受到越來越廣泛的關(guān)注,如研究開發(fā)可長草的環(huán)?；炷恋?并在一些河道治理中廣泛運(yùn)用。

1 山區(qū)河流生態(tài)治理特點(diǎn)及七拱河治理背景

山區(qū)性中小河流相對于內(nèi)河河網(wǎng),具有山多、地少,石多、土少的特點(diǎn),且河道主要受山洪、暴雨影響較大,洪水一般歷時較短,但來勢迅猛。目前常用的河道生態(tài)治理的方法,如天然大緩坡護(hù)岸,占地太多,而山區(qū)地少,難以適用；單純的植草護(hù)坡不能適應(yīng)山區(qū)暴雨流速快、沖刷大的特性；生態(tài)砌塊、多孔混凝土構(gòu)件等在山區(qū)周邊很難找到預(yù)制廠家,運(yùn)用于山區(qū)河流運(yùn)輸成本較高。因此,對于山區(qū)中小河流的生態(tài)治理,要想做到“安全、生態(tài)、經(jīng)濟(jì)”,必須因地制宜,嘗試采用新理念、新工藝。

2015年,廣東省啟動山區(qū)五市中小河流治理工作,七拱河流域作為第一批試點(diǎn)河段列為治理項(xiàng)目。七拱河流域集雨面積845 km2,干流河長61 km,總落差966 m,河道平均坡降2.84‰,工程等別Ⅳ～Ⅴ級。七拱河流域地處山區(qū),山高坡陡,河道狹窄、流程短。河道目前存在的主要問題有：河道淤積嚴(yán)重,護(hù)岸被淘刷、崩塌,建筑物損毀、阻水等。河道淤積料以砂卵石為主,河道周邊大塊石資源較為豐富。

2 生態(tài)治理方案

2.1 河床生態(tài)治理方案

——清理主槽,保留邊灘,不渠道化,不硬底化

山區(qū)中小河流平時流量較小,汛期受暴雨影響,河道水位漲落較快,長期沖刷導(dǎo)致河道主槽不明顯,邊灘較為發(fā)育。七拱河部分河段尤其支流河段具有明顯的這種山區(qū)河流特色,河道淤積、沖刷嚴(yán)重,現(xiàn)狀無明顯主河道,平時水流混亂,多處護(hù)岸被淘刷。在治理該河道時,采用適合山區(qū)河流的治理理念,不隨意裁彎取直,固定河道主槽,局部保留深潭,放緩河道邊灘,不渠道化河道,不進(jìn)行硬底化。治理后,河道主槽明顯,中小水位時,河水歸于主槽,同時放緩河道邊灘,有效保護(hù)了河岸坡腳,維持了河道河勢。河道緩坡略高于常水位,處于水位變動區(qū),并采用植草方式保護(hù)岸坡水土,有效調(diào)節(jié)了河道生態(tài)系統(tǒng)。治理設(shè)計(jì)斷面如圖1。

圖1 河床生態(tài)治理斷面

2.2 護(hù)腳生態(tài)治理

——嘗試采用新工藝疊砌大塊石護(hù)腳

七拱河流域大部分河道常年有水,給護(hù)腳結(jié)構(gòu)的實(shí)施帶來了一定程度的困難,在進(jìn)行護(hù)腳設(shè)計(jì)時,對多種形式進(jìn)行了比選,如混凝土擋墻、漿砌石擋墻、埋石混凝土擋墻、漿砌石貼坡、格賓石籠、塊石護(hù)岸等,通過對比分析,結(jié)合七拱河流域大塊石資源豐富的特點(diǎn),創(chuàng)新工藝,選用較為生態(tài)的疊砌大塊石護(hù)腳。疊砌大塊石主要采用機(jī)械施工,利用鉤機(jī)反鏟疊砌,輔以人工定位,施工速度快,造價相對較低,且可在水下施工作業(yè),并能較好維系河道原有生態(tài)。通過計(jì)算分析以及嘗試性運(yùn)用,為保證大塊石具有良好的抗沖刷性能,在七拱河流域治理中選用材料以及疊砌過程中設(shè)置了以下要求：選取大塊石重量一般不低于400 kg,塊石寬度在垂直水流方向約600～800 mm,厚度約500 mm,疊砌塊石一般先進(jìn)行基槽開挖,然后采用鉤機(jī)擺放。疊石埋深約500 mm,可起到良好的防淘刷作用,抗沖刷流速可達(dá)2.5～4 m/s,上部疊石緊貼岸腳錯層擺放,層間塊石需錯位擺放穩(wěn)固,貫穿性縫隙不大于150 mm。

疊砌大塊石采用機(jī)械施工,可節(jié)省人工,加快施工進(jìn)度,降低工程造價,且適應(yīng)各種天氣和施工條件。疊砌大塊石護(hù)岸保留岸坡縫隙、孔洞,為河流與大地之間架構(gòu)水循環(huán)通道,保證水、氣的滲透順暢并為生物提供繁殖和生長環(huán)境,有利于河道生態(tài)體系的保護(hù)。疊砌大塊石設(shè)計(jì)斷面見圖2。

2.3 岸坡生態(tài)治理

——嘗試采用新工藝河道砂卵石摻土護(hù)坡

山區(qū)中小河流淤積材料大多為砂卵石,以往對這種河道的清淤治理,一般選擇清淤料外運(yùn)至棄渣場或沿岸散亂堆放兩種方式。清淤料外運(yùn)至棄渣場,增加了運(yùn)輸成本,且棄渣場還會發(fā)生占地和水土保持的費(fèi)用；沿岸散亂堆放,雖然降低了清淤成本,但往往一場洪水過后,岸邊的渣料又會回到河中,之前的清淤就變成了無用功。本次七拱河流域治理,為充分利用該材料,變廢為寶,在治理過程中,嘗試采用新型工藝,利用河道淤積料砂卵石摻土填筑岸坡,即在砂卵石護(hù)坡表層摻入粘土,并碾壓密實(shí)。摻土后的護(hù)坡有利于植物生長,且其抗沖刷性要高于純植草護(hù)坡。

圖2 疊砌大塊石設(shè)計(jì)斷面(單位：mm)

在七拱河流域治理中,經(jīng)過嘗試應(yīng)用和實(shí)踐檢驗(yàn),并結(jié)合部分段的試驗(yàn)數(shù)據(jù),對該種新工藝提出了如下要求：在其表層摻入黏土,與砂卵石拌合均勻,摻黏土后的填筑料黏粒含量控制在15%～25%之間,根據(jù)初步試驗(yàn)數(shù)據(jù),用于摻入黏土的黏粒含量不宜低于40%。摻土卵石護(hù)坡要求碾壓密實(shí),坡度較緩,可以采用碾壓設(shè)備壓實(shí)的,壓實(shí)度不低于0.91；坡度較陡,碾壓設(shè)備無法作業(yè)的,采用鉤機(jī)履帶和反鏟壓實(shí),其壓實(shí)度根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定。該護(hù)坡形式利用河道材料,減少了料場開挖帶來的生態(tài)破壞,且該護(hù)坡形式在抗沖刷強(qiáng)度上略高于植草護(hù)坡,同時還具有植草護(hù)坡的生態(tài)特性。其設(shè)計(jì)斷面形式如圖3。

圖3 河道砂卵石摻土填筑斷面(單位：mm)

3 七拱河流域生態(tài)治理的效果

上述生態(tài)治理方法已在七拱河流域進(jìn)行了嘗試運(yùn)用,并經(jīng)過一段時期的運(yùn)行,運(yùn)行期間,先后經(jīng)歷了主汛期、臺風(fēng)雨、春汛和前汛期,多次經(jīng)受不同程度洪水的檢驗(yàn),總體來講,治理后的河道能滿足河道的行洪安全,部分早期治理的河段,已與周邊聯(lián)成一色,生態(tài)景觀效果較好。治理方案尊重河道現(xiàn)狀,充分利用當(dāng)?shù)夭牧?變廢為寶,降低了工程造價,在安全、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)上均取得了良好效果,適合山區(qū)中小河流特點(diǎn),達(dá)到了“防災(zāi)減災(zāi)、河暢岸固、生態(tài)治理、安全經(jīng)濟(jì)”的預(yù)期目標(biāo)。

治理后河床主槽清晰,平時河水在主槽通行,河水漲落,有利于邊灘動植物生長棲息。治理過程中保留河道蜿蜒屈曲的形態(tài),有利于河道生物生長,提高了河道的生態(tài)景觀。岸腳采用新工藝機(jī)械疊砌大塊石,實(shí)施后經(jīng)歷了多次洪水檢驗(yàn),基本未出現(xiàn)被沖毀、垮塌現(xiàn)象。經(jīng)過一段時間的運(yùn)行,疊砌塊石之間的縫隙基本被岸坡回填土嵌固,疊砌塊石與岸坡之間的咬合程度好,能適應(yīng)局部變形,其孔隙間已有植物生長,河道魚蝦蟹等也棲息其間,疊石本身與周邊山水渾然一體。岸坡采用新工藝河道砂卵石摻土填筑護(hù)坡,經(jīng)過一段時期的運(yùn)行和幾場洪水的檢驗(yàn),岸坡基本穩(wěn)定,植被恢復(fù)良好。治理后實(shí)景見圖4、圖5。

圖4 河床生態(tài)治理效果

4 結(jié)語

生態(tài)治理能體現(xiàn)人與水和自然生態(tài)的和諧相處,既能合理約束利用水資源,又能為人類生活提供良好的生態(tài)環(huán)境。

本文幾種山區(qū)中小河流生態(tài)治理措施在七拱河流域治理中進(jìn)行了嘗試性運(yùn)用,經(jīng)過一段時間的檢驗(yàn),通過河道生態(tài)治理,恢復(fù)和強(qiáng)化了河道原有功能,保持了河道、河勢穩(wěn)定,加強(qiáng)了河道行洪安全,同時改善了水環(huán)境,增強(qiáng)了河道蓄洪滯洪能力,減少了水土流失,改善了生態(tài)環(huán)境,基本實(shí)現(xiàn)水清、流暢、岸綠、景美,在保障人民生命財產(chǎn)安全的同時,改善了沿岸居民的生活質(zhì)量。

[1] 么振東,黃程.廣東省山區(qū)五市中小河流治理實(shí)施方案[R]. 廣州:廣東省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院, 2014．

[2] 崔華存.中小河流生態(tài)治理探索[J].中國水運(yùn)，2014(7):62-63．

[3] 田興梅.山區(qū)性中小河流生態(tài)治理探討[J].民營科技,2012(12)：268．

(本文責(zé)任編輯 馬克俊)

Attempt of Ecological Management in the Qigong River Basin

LU Xiaobing YAO Zhendong

(Guangdong Hydropower Planning & Design Institute, Guangzhou 510635, China )

Through the analysis of the concept of ecological management of rivers，The characteristics of ecological management of small and medium rivers in mountain area are proposed，And several ecological control schemes application of the Qigong river basin. Through the practical application of inspection，The flood control effect and ecological effect of ecological management were summed up. In order to provide a reference for the ecological management of mountain rivers in the future.

small and middle rivers in mountainous area； ecological management； stacked stone； river gravel soil slope

2016-05-10;

2016-06-23

魯小兵(1979),男,碩士,高級工程師,主要從事水利工程設(shè)計(jì)工作。

TV85

B

1008-0112(2016)05-0049-03