水利血防工程中生態(tài)抑螺護(hù)岸設(shè)計(jì)與應(yīng)用

方緒順+王蔚+鄒鷹+徐小平+張松+侯文昂

摘要：傳統(tǒng)的水利血防工程采用硬質(zhì)護(hù)岸形式，極大程度地影響了河道生物多樣性。依托某水利血防工程，在對(duì)河道附近水位站潮位資料統(tǒng)計(jì)排頻的基礎(chǔ)上，給出了常規(guī)硬質(zhì)護(hù)岸的設(shè)計(jì)方案。結(jié)合植物抑螺理念，設(shè)計(jì)出一種生態(tài)型的抑螺護(hù)岸。并將不同抑螺植物組合設(shè)置成三個(gè)生態(tài)抑螺護(hù)岸試驗(yàn)段。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查比較，硬質(zhì)護(hù)岸和生態(tài)抑螺護(hù)岸都能起到滅螺效果，相對(duì)于硬質(zhì)護(hù)岸河流景觀單一化，生態(tài)抑螺護(hù)岸更貼近自然，三個(gè)生態(tài)護(hù)岸試驗(yàn)區(qū)中，以密毛酸模葉蓼為挺水植物，以益母草為草本植物的實(shí)驗(yàn)段植物存活率更高。

關(guān)鍵詞：水利血防；硬質(zhì)護(hù)岸；生態(tài)型護(hù)岸；植物抑螺；益母草

中圖分類(lèi)號(hào)：R532.21；X173文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1672-1683（2017）01-0102-05

Abstract：Rigid revetment is widely used in traditional water conservancy and anti-schistosomiasis projects.It has a negative impact on the biological diversity of watercourses.A regular rigid revetment was designed for a water conservancy project based on the tidal data of a nearby gauging station.A new type of snail controlling revetment was also designed according to the idea of snail controlling by plants.Moreover，three experimental sections were created with different combinations of snail controlling plants.The site survey showed that both rigid revetment and ecological revetment were effective in controlling oncomelania.But the ecological revetment is more natural compared with the rigid one.Among the three test sections，the section with densely hairy sorrel smart weeds as emerged plants and leonurus as herbaceous plants had the highest plant survival rate.

Key words：water conservancy and anti-schistosomiasis project；rigid revetment；ecological revetment；snail controlling by plants；leonurus

作為血吸蟲(chóng)病綜合治理的重要措施之一，水利血防工程是結(jié)合水利工程，實(shí)施以環(huán)境改造滅螺為主的血吸蟲(chóng)病防治措施，堤防建設(shè)、河道治理是其中的重要手段。傳統(tǒng)堤防護(hù)岸迎水坡面采用硬質(zhì)材料，雖然血吸蟲(chóng)的中間宿主釘螺難以存活，但這也使得植物難以生長(zhǎng)，進(jìn)而影響到魚(yú)類(lèi)、兩棲動(dòng)物和昆蟲(chóng)的棲息，結(jié)果導(dǎo)致河流生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性衰退，河流景觀單一化等問(wèn)題[1]。

早在20世紀(jì)70年代開(kāi)始，歐洲陸續(xù)意識(shí)到傳統(tǒng)護(hù)岸影響生態(tài)這一問(wèn)題，并著手生態(tài)水利方面的研究，提出“土壤生物工程技術(shù)”[2-3]。在國(guó)內(nèi)，自2000年以來(lái)，大量工程技術(shù)人員圍繞生態(tài)型護(hù)岸技術(shù)開(kāi)展研究工作，不同的生態(tài)型護(hù)岸技術(shù)層出不窮，其應(yīng)用推廣也常見(jiàn)報(bào)道[4-7]。但在血吸蟲(chóng)病疫區(qū)，水利血防工程中考慮生態(tài)型護(hù)岸的未見(jiàn)報(bào)道。據(jù)2013年全國(guó)血吸蟲(chóng)病疫情通報(bào)中指出：全國(guó)共有血吸蟲(chóng)病流行縣（市、區(qū)）454個(gè)[8]。如何在保證做好水利血防工程的前提下，減少對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響是一個(gè)值得研究的課題。

本文依托江蘇省南京東山河血防工程，通過(guò)對(duì)附近水位站水位資料統(tǒng)計(jì)排頻，獲得常規(guī)的硬質(zhì)護(hù)岸設(shè)計(jì)依據(jù)，在硬質(zhì)護(hù)岸設(shè)計(jì)完畢的基礎(chǔ)上，結(jié)合植物抑螺理念，設(shè)計(jì)出新型的生態(tài)抑螺護(hù)岸形式，并將不同植物組合設(shè)置成不同試驗(yàn)段，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，將護(hù)岸未建時(shí)、硬質(zhì)護(hù)岸、生態(tài)抑螺護(hù)岸三種情況下釘螺數(shù)量、生物多樣性等進(jìn)行比較。

1 硬質(zhì)護(hù)岸設(shè)計(jì)

1.1 工程概況

東山河為長(zhǎng)江下游水系8條骨干通江河道之一的便民河的支流，流域面積39.85 km2。兩岸堤頂高程9.90 ～15.5 m，堤頂寬度3.07 ～11.93 m，坡比在1∶1.3～1∶3.2之間，河底寬度為7.0 ～38.0 m，河面寬度為33.0 ～67.0 m，河底高程約為5.1 ～5.9 m。河道兩岸雜草叢生，處于水位變動(dòng)區(qū)域，非常適宜釘螺的孽生、繁衍，威脅當(dāng)?shù)厝罕姷纳眢w健康。

目前在東山河的下游河段，自便民河交匯口上溯1.0 km的范圍內(nèi)已實(shí)施了水利血防工程，采用迎水坡混凝土護(hù)砌，高程為4.5 ～8.5 m，并進(jìn)行了河道清淤，清淤后河底高程為4.5 m。其余河段未進(jìn)行任何護(hù)砌，也無(wú)其它防螺滅螺水利血防工程措施。

工程位于東山河上游，長(zhǎng)度2.025 km。水利血防工程的堤防范圍為左岸K0+000～K2+025，右岸K0+000～K0+450，K0+780～K1+050。右岸K0+450～K0+780、K1+050～K2+025不在工程范圍內(nèi)。

1.2 血防水位分析

根據(jù)各地的滅螺經(jīng)驗(yàn)和《水利血防技術(shù)導(dǎo)則》的有關(guān)規(guī)定[9]，每年淹沒(méi)于水下時(shí)間不少于8個(gè)月的地方不會(huì)孳生釘螺，所以低水位分析按歷年水位較高的8個(gè)月份（4月-11月）的潮位資料，取各年在分析時(shí)段內(nèi)的各月平均低潮位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)排頻。釘螺是親水性生物，如果生活在水中的時(shí)間很短，也無(wú)法生存，所以高潮位分析可按歷年水位最高的6個(gè)月份（5月-10月）的潮位資料，取各年在分析時(shí)段內(nèi)的各月平均高潮位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)排頻。

本工程區(qū)域附近的下關(guān)水位站有自1920年以來(lái)的實(shí)測(cè)潮（水）位，資料系列較長(zhǎng)。該站位于本工程上游（自長(zhǎng)江入江口起算）約30 km處，根據(jù)多年的實(shí)測(cè)長(zhǎng)江水面比降，1 km河段的水位落差為：汛期0.02 ～0.03 m，枯期不到0.005 m。那么本工程區(qū)域的汛期水位要比下關(guān)水位站低0.6 ～0.9 m，枯期水位要比下關(guān)水位站低約0.15 m。

根據(jù)下關(guān)站月平均低潮位頻率統(tǒng)計(jì)，下關(guān)站的下限水位取4.20 m，頻率為50%，2年一遇。因?yàn)楸竟こ痰退粫r(shí)落差約為0.15 m，因此血防下限水位為4.05 m。

根據(jù)下關(guān)站月平均高潮位頻率統(tǒng)計(jì)，下關(guān)站的上限水位取9.0 m，頻率為10%，10年一遇。高水位時(shí)落差為0.6 m～0.9 m，取平均值0.75 m，因此血防上限水位為8.25 m。

1.3 硬質(zhì)護(hù)砌設(shè)計(jì)

根據(jù)《水利血防技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定，坡面硬化下緣至堤腳，頂部應(yīng)達(dá)到當(dāng)?shù)刈罡邿o(wú)螺高程線[9]。血防上、下限為8.25 m、4.05 m。根據(jù)調(diào)查該河道釘螺分布在高程4.50 m以上，并且本工程起點(diǎn)至入便民河口范圍的東山河已經(jīng)過(guò)血防工程處理，硬質(zhì)護(hù)坡高程為4.50 ～8.50 m。因此本工程護(hù)坡高程采用與前期血防工程相同的護(hù)坡高程，即4.50 ～8.50 m。迎水坡設(shè)計(jì)坡比采用1∶2.5。

新建護(hù)坡采用C20現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，厚10 cm?；炷料略O(shè)5 cm碎石墊層及350 g/m2土工布。在高程4.5 m、8.5 m處設(shè)混凝土格埂，斷面分別為0.4×0.7 m、0.3×0.5 m。沿堤線方向，每間隔30米設(shè)混凝土橫格埂一道，斷面為0.3×0.5 m。高程8.5 m至堤頂種植草皮防護(hù)。

2 生態(tài)抑螺護(hù)岸設(shè)計(jì)

血防工程中的生態(tài)型護(hù)岸應(yīng)是一種環(huán)境友好型生態(tài)抑螺護(hù)岸。在滿足抑制釘螺的前提條件下盡可能少的影響生態(tài)多樣性。護(hù)岸結(jié)合水利血防和林業(yè)血防中的措施，選擇具有抑螺作用的水生植物和草本植物作為堤防迎水坡的護(hù)坡植物，在堤防迎水坡根據(jù)河道淹沒(méi)水深的條件，由下至上布置混凝土護(hù)坡段，水生植物護(hù)坡段，草本植物護(hù)坡段。

2.1 抑螺植物選取

釘螺是血吸蟲(chóng)生存和繁殖的唯一中間宿主，是血吸蟲(chóng)病傳播的媒介[10]。在自然狀況下，植物的生長(zhǎng)對(duì)其周?chē)纳锎嬖诓煌潭鹊纳L(zhǎng)促進(jìn)或抑制作用，甚至引起某些生物個(gè)體的死亡，這就是植物的他感作用現(xiàn)象。通過(guò)構(gòu)建植物生態(tài)系統(tǒng)或是人工培植新的植物群落，利用植物的他感作用，改變釘螺生存的生態(tài)環(huán)境，對(duì)釘螺生存的生理生化指標(biāo)產(chǎn)生影響，使之能夠?qū)︶斅莸纳L(zhǎng)發(fā)育形成不利的影響，從而達(dá)到抑制和消滅釘螺的目的[11-13]。

通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)查，對(duì)釘螺有抑制作用的草本植物主要包括豚草、益母草、問(wèn)荊、澤瀉、酸模葉蓼、打碗花、紫云英、香薷、木賊草、盾葉薯蕷、禾葉山麥冬等[14-18]。密毛酸模葉蓼、澤瀉在長(zhǎng)江流域分布較廣，是能適應(yīng)該地區(qū)生長(zhǎng)環(huán)境的挺水植物，益母草和紫云英亦是長(zhǎng)江流域常見(jiàn)的草本植物。在關(guān)于滅螺植物的研究中，密毛酸模葉蓼、澤瀉、紫云英是國(guó)內(nèi)使用的植物滅螺50種中的三種，對(duì)釘螺滅效均為50%左右。而益母草中所含的益母草堿有利于提高滅螺效果，在開(kāi)發(fā)新型植物滅螺劑與開(kāi)展抑螺生態(tài)工程等方面有著重要的意義。所以考慮地域的適應(yīng)性以及生態(tài)安全要求，并結(jié)合現(xiàn)有植物栽培條件和市場(chǎng)條件，選擇兩種挺水植物，密毛酸模葉蓼和澤瀉，選擇了兩種草本植物，益母草和紫云英。

2.2 抑螺植物護(hù)岸范圍

本項(xiàng)生態(tài)抑螺護(hù)坡試驗(yàn)段采用混凝土框格結(jié)構(gòu)分層設(shè)置水下混凝土硬質(zhì)護(hù)坡和水上種植不同抑螺植物護(hù)坡相結(jié)合的堤防護(hù)坡。據(jù)上述下關(guān)站月平均高潮位頻率統(tǒng)計(jì)，可以推算出東山河高潮水位時(shí)的最低值約為5.50 m。東山河高潮水位平均值約為7.09 m。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查，東山河水位常年高于東山河高潮水位時(shí)的最低值5.5 m，在設(shè)計(jì)時(shí)，該水位以下部分采用混凝土硬質(zhì)護(hù)砌，本部分護(hù)砌范圍為4.50～5.50 m。按照迎水坡設(shè)計(jì)坡比1∶2.5計(jì)算，混凝土硬質(zhì)護(hù)砌的寬度為2.70 m。

而高潮水位平均值7.09 m表明，東山河在汛期受高潮水位的影響，該水位以下部分會(huì)間斷性地被河水淹沒(méi)，因此本次生態(tài)抑螺護(hù)坡設(shè)計(jì)時(shí)，在該水位以下至東山河高潮水位時(shí)的最低值5.50 m之間采用種植挺水植物的護(hù)坡方案。按照迎水坡設(shè)計(jì)坡比1∶2.5計(jì)算，挺水植物護(hù)坡部分的寬度為4.00 m。

考慮到東山河水位較少出現(xiàn)超過(guò)7.00 m的機(jī)率，本次生態(tài)抑螺護(hù)坡設(shè)計(jì)時(shí)，7.00 ～8.50 m的范圍采用草本植物的護(hù)坡方案。按照迎水坡設(shè)計(jì)坡比1∶2.5計(jì)算，挺水植物護(hù)坡部分的寬度為4.00 m。東山河生態(tài)抑螺護(hù)岸設(shè)計(jì)方案剖面見(jiàn)圖1。

2.3 植物配置方案

為研究不同的抑螺植物組合之后抑螺效果和存活率，在上述硬質(zhì)護(hù)岸中設(shè)置三個(gè)生態(tài)抑螺試驗(yàn)段：1號(hào)試驗(yàn)段的挺水植物采用密毛酸模葉廖，草本植物采用益母草，位于左岸K1+200～K1+300；2號(hào)試驗(yàn)段的挺水植物采用澤瀉，草本植物采用益母草，位于右岸K0+800～K0+900；3號(hào)試驗(yàn)段的挺水植物采用密毛酸模葉廖，草本植物采用紫云英，位于左岸K0+400～K0+500 。上述植物采取移植方式種植。澤瀉、密毛酸模葉廖每平方米種植20株，益母草高10 cm的苗按10 cm株距、20 cm行距種植，紫云英根系肥大，入土40～50 cm，按25 cm株距、25 cm行距移植。每個(gè)試驗(yàn)段設(shè)計(jì)長(zhǎng)度均為35 m。生態(tài)抑螺護(hù)岸各試驗(yàn)段設(shè)計(jì)方案見(jiàn)圖2。

3 調(diào)查結(jié)果分析

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，將硬質(zhì)護(hù)岸、生態(tài)抑螺護(hù)岸與護(hù)岸未建造時(shí)三種情況進(jìn)行比較，比較主要集中在：（1）硬質(zhì)護(hù)岸與生態(tài)抑螺護(hù)岸上釘螺數(shù)量與護(hù)岸未建造時(shí)釘螺數(shù)量比較；（2）硬質(zhì)護(hù)岸與生態(tài)抑螺護(hù)岸生物多樣性比較；（3）生態(tài)抑螺護(hù)坡三個(gè)試驗(yàn)段植被存活率比較。調(diào)查方法參考相關(guān)規(guī)范[19-20]。

3.1 滅螺效果比較

東山河護(hù)岸未建時(shí)兩岸雜草叢生，處于水位變動(dòng)區(qū)域，非常適合釘螺的孳生和繁衍，無(wú)論是怎樣的護(hù)岸形式，前提條件是要達(dá)到消除釘螺孳生的隱患。通過(guò)調(diào)查，護(hù)岸未建時(shí)，硬質(zhì)護(hù)岸，生態(tài)抑螺護(hù)岸三種情況下釘螺數(shù)量見(jiàn)表1。

硬質(zhì)護(hù)岸工程已建區(qū)域0生態(tài)護(hù)岸工程已建區(qū)域0從表1中可以看出，護(hù)岸工程未建時(shí)確實(shí)存在釘螺，但是硬質(zhì)護(hù)岸工程和生態(tài)護(hù)岸工程建設(shè)完畢后，釘螺數(shù)量下降到0，在滅螺效果上兩種護(hù)岸形式都達(dá)到了預(yù)期效果。

3.2 生物多樣性比較

護(hù)岸工程未建時(shí)，河岸兩側(cè)為原始植物生態(tài)環(huán)境，陸生植物種類(lèi)繁多，生長(zhǎng)旺盛。硬質(zhì)護(hù)岸建成后，岸坡被水泥覆蓋，寸草不生。圖3、圖4分別給出了護(hù)岸未建前迎水坡與硬質(zhì)護(hù)岸建成后迎水坡陸生生態(tài)景觀圖。

從圖3、圖4可以看出，硬質(zhì)護(hù)岸對(duì)河流生物多樣性的影響無(wú)疑是巨大的，雖然能達(dá)到血吸蟲(chóng)病的防治效果，但河流的生態(tài)環(huán)境遭到破壞，河道景觀單一。在生態(tài)抑螺護(hù)岸上，分別種植了挺水植物，草本植物，草皮，雖然沒(méi)有之前的陸生植物種類(lèi)繁多，但相較于硬質(zhì)護(hù)岸，河道景觀更貼近自然，生物多樣性沒(méi)有遭到嚴(yán)重影響。

3.3 生態(tài)抑螺護(hù)岸植被生長(zhǎng)情況比較

因在試驗(yàn)段進(jìn)行上述植物栽培存在管理維護(hù)的不便，生態(tài)抑螺護(hù)岸的植物種植方式采用移栽方式，通過(guò)向植物培育公司購(gòu)買(mǎi)現(xiàn)成植物，由專業(yè)人員移栽到試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)。這些植物的成活率及適應(yīng)性對(duì)于生態(tài)護(hù)坡達(dá)到預(yù)定的效果很有意義。經(jīng)過(guò)一個(gè)汛期與枯水期之后，1號(hào)試驗(yàn)段長(zhǎng)勢(shì)最好。圖5、圖6分別給出了迎水坡生態(tài)抑摞植物生長(zhǎng)圖。就挺水植物而言，密毛酸模葉廖適應(yīng)性更強(qiáng)，而草本植物方面，益母草存活率更高。

4 結(jié)語(yǔ)

以實(shí)際工程為背景，介紹了常規(guī)硬質(zhì)護(hù)岸及生態(tài)抑螺護(hù)岸的設(shè)計(jì)，對(duì)兩者的抑螺效果、生物多樣性等進(jìn)行了調(diào)查分析，得出以下結(jié)論。

（1）在生態(tài)型護(hù)岸設(shè)計(jì)過(guò)程中，要結(jié)合工程實(shí)際情況選取抑螺植物，要將當(dāng)?shù)氐臍夂?，水位，植物生長(zhǎng)等因素綜合考慮，就該工程而言，密毛酸模葉蓼作為挺水植物適應(yīng)性更強(qiáng)，而草本植物方面，益母草存活率更高。

（2）硬質(zhì)護(hù)岸工程和生態(tài)護(hù)岸工程在滅螺方面都達(dá)到了預(yù)期效果，但生態(tài)護(hù)岸較硬質(zhì)護(hù)岸，河道景觀更貼近自然，生物多樣性未遭到嚴(yán)重影響。

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