農(nóng)村小河流固岸存在問題與生態(tài)固岸治理新模式研究

李小娟

(江西省新干縣黃泥埠水庫管理局，江西 吉安 331300)

0 引 言

江西省境內(nèi)河網(wǎng)水系發(fā)達(dá)，各支流蜿蜒曲折、縱橫交錯，擁有鄱陽湖環(huán)湖區(qū)河流、鄱陽湖水系、直入湘江水系、珠江水系的東江水系和長江河流等河流水系。這些河流水系為農(nóng)業(yè)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、航運(yùn)交通、排澇及灌溉等發(fā)揮著巨大作用[1,2]。一般情況下，考慮主要因素和自然地理學(xué)分級為河道等級劃分的兩種方法，實(shí)際應(yīng)用時容易劃分且普遍適用的方法為按流域面積劃分。結(jié)合江西省獨(dú)特的河網(wǎng)水系情況和相關(guān)研究[3]，將農(nóng)村小河流定義為流經(jīng)農(nóng)村地區(qū)且流域面積為10-300km2的河流。

農(nóng)村小河流廣泛分布于江西省各個地區(qū)，并且發(fā)揮著重要的調(diào)蓄洪水、供水、排水和灌溉等作用，但河道淤塞、河岸崩塌及防洪標(biāo)準(zhǔn)低等問題普遍存在，從而導(dǎo)致降水稍微增大則形成洪災(zāi)，而過幾天就出現(xiàn)河道無水、干枯的局面，加之農(nóng)藥化肥污染水源和農(nóng)村生活無水無序排放等問題，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)民生活造成巨大的影響，當(dāng)前亟需解決小河流整治問題。農(nóng)村小河流治理屬于一項(xiàng)關(guān)系著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)可持續(xù)健康發(fā)展、廣大農(nóng)民安居樂業(yè)以及農(nóng)村和農(nóng)業(yè)用水安全的大事，而生態(tài)固岸模式在很大程度上決定了河流治理成效[4-7]。據(jù)此，文章結(jié)合江西省新干縣農(nóng)村小河流特征以及野外現(xiàn)場調(diào)查相關(guān)資料，以防洪、生態(tài)為導(dǎo)向探討了生態(tài)固岸新模式，以期為農(nóng)村小河流建設(shè)和規(guī)劃設(shè)計(jì)提供參考。

1 農(nóng)村小河流現(xiàn)狀

新干縣水系屬贛江水系，東岸有中堎河、湄湘河、沂江、水磨河、南源河和溧江河等河流，西岸有坑?xùn)|溪、坑口溪、逆口溪和蘆溪4條河流。結(jié)合新干縣的堎河、湄湘河、沂江、水磨河、南源河和溧江河、坑?xùn)|溪、坑口溪、逆口溪和蘆溪及江西省彭澤縣、上饒縣、黎川縣等20條河流的野外實(shí)地調(diào)研資料，從河岸穩(wěn)定性、水流速度、水體環(huán)境、水生物種、河流管理體系等方面探討了江西地區(qū)農(nóng)村小河流存在的問題。

1.1 洪澇干旱抵御力差

無設(shè)防為當(dāng)前小河流典型現(xiàn)狀，即使存在堤防也未形成綜合的防洪體系，河堤不連續(xù)、防洪標(biāo)準(zhǔn)低的現(xiàn)象普遍存在，防洪減災(zāi)體系中小河流屬于最薄弱的環(huán)節(jié)。小河流洪水存在發(fā)生頻率高、預(yù)報(bào)預(yù)防難度大、洪峰流量大、漲勢猛、突發(fā)性強(qiáng)等特征，水災(zāi)淹沒面積較中河流相比較小，淹水歷時一般為1-3d，歷時較短且災(zāi)情較分散，“小雨小災(zāi)、大雨大災(zāi)”的情形廣泛存在。建筑物侵占河道、采砂活動、隨意傾倒垃圾及部分河流淤積等現(xiàn)象，進(jìn)一步降低了河流的行洪能力，致使洪澇災(zāi)害損失增大。調(diào)查顯示，2015年發(fā)生的某場次洪水使得大量耕地絕收，并造成連綿堤保護(hù)區(qū)多人被洪水圍困，淹沒區(qū)域一片汪洋，參與調(diào)查的所有河流幾乎都曾被洪水淹沒[8]。另外，由于河流的調(diào)節(jié)能力極其有限，干旱季節(jié)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水無法得以滿足，特別是秋季和雙搶季缺水現(xiàn)象比較常見。小河流調(diào)節(jié)與控制水資源的能力非常弱，由此引起的洪澇災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失較大。

1.2 河岸失穩(wěn)，未建立統(tǒng)一的河流管理體系

大部分農(nóng)村小河流均存在一定程度的滑坡、崩塌等問題，且未經(jīng)過有效的整治，如東鄉(xiāng)縣北港和德安縣岷山水等地區(qū)河岸崩塌問題十分突出，造成了嚴(yán)重的土地退化和土壤侵蝕問題[9]。自然狀態(tài)為河道兩岸的現(xiàn)狀，穿越村莊河段有種植樹木方式的保護(hù)岸坡、人為襯砌護(hù)岸和極少段護(hù)岸。因無資金來源、無人管理等條件限制，其他河段長期未得到有效的整治，河岸常年崩塌致使沿河耕地面積不斷下降、河道被侵占現(xiàn)象嚴(yán)重。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，自然山體護(hù)岸和天然植物固岸屬最為常見的形式，其特點(diǎn)為河床底部易掏空、抗沖刷能力差等；天然植物能夠?qū)Π镀掳l(fā)揮較好的固岸功能，但大多數(shù)雜亂無章并阻礙行洪、降低水流速度或減少過水?dāng)嗝妗?/p>

長期以來，水利工程管理始終以農(nóng)村小河流為重點(diǎn)管理對象，由于管理人員不足、管護(hù)經(jīng)費(fèi)少和小河流河道線長面廣，農(nóng)村小河流管理長期處于滯后狀態(tài)。針對農(nóng)村小河流各級河道管理部門的重視程度不夠，這也是導(dǎo)致無人管理的主要因素，河道管理體系缺乏、管理成效低；另外，河流管理不到位進(jìn)一步加劇了水體污染和水資源的無序利用，河流問題更加突出。濫采濫挖等不合理的行為使得部分河道經(jīng)常發(fā)生一些不安全事件，同時加劇了河流水生態(tài)功能的退化，特別是砂石資源較為豐富的河段其偷采砂現(xiàn)象更加嚴(yán)重，因未能及時覆平沙坑致使溺水現(xiàn)象等事件經(jīng)常出現(xiàn)[10]?？傮w而言，農(nóng)村小河流存在維修養(yǎng)護(hù)確實(shí)、長期管理薄弱、有效治理缺乏和歷史遺留原因等諸多問題。

1.3 河流流速小，河道淤積嚴(yán)重

農(nóng)村小河流較中型河流、大江大河相比其水流速度較小，這也是導(dǎo)致河道淤積的重要原因。根據(jù)2015年4-8月河道調(diào)查資料，平原性和山區(qū)性小河流的流速為<1.0m/s，0.8-2.2m/s。土壤侵蝕區(qū)的河道淤積問題更加突出，如彭澤縣、上饒縣、新建縣、萬載縣、高安市和黎川縣境內(nèi)等河流存在一定的淤積現(xiàn)象，其中淤積嚴(yán)重的河段有西山水、黃花水、曹坊水、港溪水等河段。

1.4 河流污染加重，生物數(shù)量下降

調(diào)查顯示，生產(chǎn)和生活污染為農(nóng)村小河流污染的主要來源，未經(jīng)任何處理的農(nóng)村居民生活污水被直接排放至河流，特別是沒有經(jīng)過任何處理的一些農(nóng)村牲畜養(yǎng)殖業(yè)(如生豬養(yǎng)殖戶)將禽畜糞便直接排入河流，嚴(yán)重污染了河流水體環(huán)境。例如，參與調(diào)查的某河流兩岸1km范圍內(nèi)生豬存欄數(shù)為1785頭，大多數(shù)豬糞未經(jīng)任何處理就被排入河流，部分河段甚至存在豬糞淤塞溝渠的現(xiàn)象，病源微生物對稻田產(chǎn)生嚴(yán)重的污染危害。另外，沿河兩岸農(nóng)作物每年施用的大量的農(nóng)藥化肥造成的農(nóng)業(yè)面源污染問題也比較突出，有毒、有機(jī)物質(zhì)隨降水徑流不斷進(jìn)入河道[11]。

1.5 外來物種增加，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展一些外來生物有意或無意的被人們引入至本地，從而使得外來物種不斷增多。如很多地方引入的北美黑楊和濕地松逐漸成為常見樹種，在一些河流中也相繼檢測出三葉草、鳳眼蓮、空心蓮子草等惡性雜草。

農(nóng)村小河流幾乎從未開展過生物資源調(diào)查，且雨量站和水文站的修建也比較少，所以對于各類基礎(chǔ)資料如小河流生物、水文等數(shù)據(jù)比較匱乏。即使有數(shù)據(jù)資料大多也是來源于早期河流的調(diào)查，河流情況經(jīng)過長期的運(yùn)行已發(fā)生顯著的改變，這在一定程度上也增大了河流治理難度[12]。

2 生態(tài)固岸治理新模式

近自然河流整治是以實(shí)現(xiàn)水土保持、供水、防洪等傳統(tǒng)河流功能為基礎(chǔ)，最終實(shí)現(xiàn)接近自然河道的目標(biāo)，Seifert最早提出了此概念[13]。有些國家從20世紀(jì)80年代，將河道治理方向逐漸轉(zhuǎn)向?yàn)樯鷳B(tài)建設(shè)，這些國家相繼提出了土壤生物工程、多自然型河道治理和自然型護(hù)岸技術(shù)。荷蘭、瑞士、日本、奧地利、法國、美國等國家為恢復(fù)河流的生態(tài)功能，自20世紀(jì)90年代開始拆除了許多硬質(zhì)護(hù)岸河道。對于河道生態(tài)治理技術(shù)我國最早可追溯至元代，如劉天總結(jié)了“植柳六法”。近年來，生態(tài)治理方法和理念得到快速的發(fā)展，如王超[14]、朱國平[15]等從生態(tài)型護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式與種類、生態(tài)河床構(gòu)建手段、河流平面形態(tài)的角度，探討了近自然型城市河流設(shè)計(jì)方法；董哲仁等[16]通過對河流生物多樣性與形態(tài)多樣性之間的關(guān)系的系統(tǒng)分析，提出了新的水工學(xué)理念。在國內(nèi)的一些發(fā)達(dá)城市河道建設(shè)中這些治理理念發(fā)揮著一定的作用，如南京秦淮河、上海蘇州河和北京涼水河等河道生態(tài)整治工程。當(dāng)前，對于大中型或城市河流的生態(tài)治理方法的應(yīng)用較為常熟，而涉及農(nóng)村小河流生態(tài)治理模式和思路的研究還鮮有報(bào)道。結(jié)合現(xiàn)有研究資料和農(nóng)村小河流特點(diǎn)，為解決農(nóng)村小河流存在的一些問題提出小河流生態(tài)固岸治理新模式，以期為未來小河流的綜合整治提供一種新的途徑。

改變當(dāng)前小河流采用閾值混凝土、現(xiàn)澆混凝土、干砌塊石護(hù)岸、漿砌石等硬質(zhì)化設(shè)計(jì)為農(nóng)村小河流生態(tài)固岸新模式解決的重要問題，綜合考慮生態(tài)、防洪兩個方面設(shè)計(jì)合適的形式與材料。通過建設(shè)新的生態(tài)護(hù)岸模式營造適宜生物棲息環(huán)境，改善水體質(zhì)量狀況，恢復(fù)、強(qiáng)化河流自凈能力以及地下水與地表徑流間的聯(lián)系，最終形成健康的良性循環(huán)的河流。所以，純自然型、近自然型和復(fù)合生態(tài)型為農(nóng)村小河流生態(tài)固岸治理的3種模式。

2.1 純自然型生態(tài)固岸模式

純自然型生態(tài)固岸模式是以植物和天熱材料保持河道的穩(wěn)定，其結(jié)構(gòu)形式一般為自然土質(zhì)斜坡。采用天然材料竹材、木材、石料等穩(wěn)固常水位以下的基腳，通過種植具有喜水特性的水杉草、柳樹等植被，充分發(fā)揮其根系穩(wěn)固土壤顆粒的功能增強(qiáng)保護(hù)河堤、抵抗洪水的能力，同時具有綠化岸坡和防治水土流失的功能。一般情況下，農(nóng)村小河流大部分河段要求的防洪標(biāo)準(zhǔn)低，腹地大或坡度緩，所以該模式適用于很多河段。河道選用順應(yīng)原地形的坡式護(hù)岸，比較常見的護(hù)岸形式有喬灌木、亂石灘、柴籠、竹籠、木樁、樹樁、植物護(hù)岸和樹根捆扎等技術(shù)措施。

1)植物護(hù)岸。植物護(hù)岸修復(fù)生態(tài)、美化環(huán)境、穩(wěn)定堤坡的根本途徑是發(fā)揮水文學(xué)和根系水效應(yīng)。植物實(shí)現(xiàn)護(hù)岸功能的方式有減弱水壓力、減少濺蝕、根系加筋和深根錨固作用等，比較常見的護(hù)岸方式為岸坡覆蓋草類植物，其價格低廉且覆蓋率高。從生態(tài)環(huán)境的角度其土地條件和坡面處理接近自然，所以屬于一種較好的護(hù)岸模式，但植物生長狀況與護(hù)坡效果直接相關(guān)。該模式一般不適用于坡度<2的土質(zhì)堤防迎水坡面、行洪速度超過3m/s以及常水位以下的防洪重點(diǎn)堤段，為增強(qiáng)局部和整體岸坡穩(wěn)定性可將草類植物與木本植物相結(jié)合用于河道護(hù)岸。固土能力強(qiáng)且具有較好適用性的草種植物有假儉草、馬尼拉、狗牙根等，應(yīng)用該模式的關(guān)鍵是選定合適的植被。

2)樹根捆扎、木樁護(hù)岸技術(shù)。此種護(hù)岸模式材料的選擇應(yīng)考慮當(dāng)?shù)夭牧系呢S富程度，選擇樹枝壓條、竹柴籠和樹樁等固岸作用明顯的材料，同時還要考慮與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性。①堤岸帶和水岸交錯帶樹樁護(hù)岸；②堤岸帶竹、柴籠護(hù)岸，該方法可更好的發(fā)揮其功能作用。③堤岸帶和水岸交錯帶樹枝壓條護(hù)岸，即在土層中插入交疊或交叉方式的活體切枝。④堤岸帶和水岸交錯帶枝條捆包護(hù)岸。

3)亂石灘護(hù)岸。該護(hù)岸形式可以有效抵御河水的沖刷，一般由塊石級配為100-350mm直徑的塊石構(gòu)成，所以其透水性能較好。在泥沙長期沉積的作用下逐漸形成能夠滿足生物棲息和植被生長的土壤環(huán)境，且該護(hù)岸可以與周邊環(huán)境、景觀相協(xié)調(diào)，一般適用于河漫灘部位。

2.2 近自然型生態(tài)固岸模式

綜合應(yīng)用自然和人工材料近自然固岸，通過一定的工程措施形成能夠適宜植被生長的基質(zhì)，且岸坡存在相應(yīng)的防洪能力。農(nóng)村小河流治理中，土工織物護(hù)岸、生態(tài)袋護(hù)岸、三維土工網(wǎng)墊護(hù)岸、植被多空混凝土和石籠護(hù)岸等為今后的主要模式。

1)石籠護(hù)岸。石籠是一種能夠?qū)崿F(xiàn)土體與水流自由交換的全透水性結(jié)構(gòu)，可達(dá)到良好的生態(tài)效果和增強(qiáng)水體自凈能力的目標(biāo)。通過將砂石、土壤和石籠的有效融合提供良好的生存環(huán)境，所以石籠護(hù)岸具有滯洪補(bǔ)枯、增強(qiáng)河岸透水性等功能，且施工簡便、方便可行，適用于坡面和岸坡基礎(chǔ)部位，因其抗沖刷能力較強(qiáng)適用于水流速度較快的河段。

2)植物多孔混凝土護(hù)岸。因水流速度較小，可在小河流岸坡設(shè)計(jì)植生型混凝土，該材料通常由表層圖及土壤、保水劑、緩釋肥等多種材料組成，將適量的細(xì)料、低堿水泥和粗骨料等拌制而成的多孔混凝土屬于植被生長的骨架。河岸護(hù)坡中應(yīng)用植生混凝土?xí)r可將景觀美化與安全護(hù)砌相結(jié)合，營造水、草組成的水環(huán)境；另外，該護(hù)岸形式發(fā)揮著明顯的生態(tài)環(huán)境功能。其中，研制和選取合適的多孔混凝土結(jié)構(gòu)形式為此種護(hù)岸形式的關(guān)鍵，這也是決定能夠推行此護(hù)岸的關(guān)鍵。在水流沖刷較小的河段該護(hù)岸形式也可以應(yīng)用，同時不受水位限制。

3)三維土工網(wǎng)墊護(hù)岸。由于普通植物護(hù)岸很容易產(chǎn)生滑塌、邊坡失穩(wěn)等問題，有關(guān)部門設(shè)計(jì)了一種包括網(wǎng)包層和基礎(chǔ)層的三維土工網(wǎng)墊護(hù)岸技術(shù)。其中，基礎(chǔ)層是一種以穩(wěn)定網(wǎng)墊形狀和尺寸存在的平面網(wǎng)，經(jīng)拉伸后作為底平網(wǎng)；而網(wǎng)包層屬于一種凹凸網(wǎng)，經(jīng)過熱變形處理后其波浪呈規(guī)律性分布。三維結(jié)構(gòu)其質(zhì)地柔韌、松散且具有合適的空間和高度，網(wǎng)包層和基礎(chǔ)層網(wǎng)格間可以填充泥土。該護(hù)岸形式存在護(hù)砌強(qiáng)度高、消能作用明顯和固土性能優(yōu)良等特點(diǎn)。其中，植被覆蓋狀況為該護(hù)岸的重點(diǎn)內(nèi)容，覆蓋率>40%和超過80%時可以承受小雨、暴雨的沖刷，一般在邊坡緩于1:2、設(shè)計(jì)洪水位以上的情況該護(hù)坡形式具有較好的適用性。

4)生態(tài)袋護(hù)岸。生態(tài)袋屬于透水型號、強(qiáng)度高的一種護(hù)岸材料，通過輔以種植土可有效解決植物護(hù)岸的穩(wěn)定性問題，對于農(nóng)村已建的擋土墻可以利用合適植被和技術(shù)綠化，一般選用藤蔓、花卉、灌叢和草等。植被綠化的途徑有種子與土混入袋、移栽、刷層和水噴等。植被根系隨著時間的推移逐漸發(fā)達(dá)，進(jìn)一步增強(qiáng)岸坡穩(wěn)定性，該種護(hù)岸較石籠的抗沖能力弱，但存在一定的柔和性，所以對于陡坡和寬度要求嚴(yán)格的河道比較適用。

2.3 復(fù)合生態(tài)型固岸模式

復(fù)合生態(tài)型固岸模式以天然和人工材料并重，一般由兩種以上斷面形式復(fù)合而成。通常適用于水位變幅大、河床復(fù)雜的河段，通過構(gòu)建多功能復(fù)合生態(tài)型護(hù)岸改變小河流單一的治理模式。結(jié)合農(nóng)村小河流特點(diǎn)應(yīng)盡量選擇建設(shè)成本節(jié)約的模式，即后高地防洪而先河床護(hù)岸的復(fù)合形式，同時充分發(fā)揮河道漫攤作為濕地的重要地位，將生態(tài)護(hù)岸形式統(tǒng)一兼具凈化水體和增強(qiáng)行洪能力的雙重屬性；路堤結(jié)合為徑流村莊河段常用的形式，從而復(fù)合防洪和交通等多方面要求。

3 結(jié) 論

通過吸取經(jīng)驗(yàn)和總結(jié)教訓(xùn)不斷創(chuàng)新農(nóng)村小河流治理模式，逐漸轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，在滿足河道防洪要求的基礎(chǔ)上盡可能的合理設(shè)計(jì)河道固岸結(jié)構(gòu)形式。堅(jiān)持就地取材、因地制宜的原則選擇合適的護(hù)岸材料，在農(nóng)村小河流治理中鼓勵農(nóng)村參與河道管理，盡量提升河道的滯洪功能和防洪能力，給生態(tài)留有空間，樹立河道固岸生態(tài)治理理念實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)治理模式。