北票市河道生態(tài)修復(fù)及堤防護(hù)岸技術(shù)模式研究

李鳳利

(遼寧省北票市泉巨永水利服務(wù)站，遼寧 北票 122102)

北票市境內(nèi)分布有巴圖營河、黑城子河、蒙古營河、柳河、牤牛河、西官營河、老寨川河、大凌河、涼水河、顧洞河等河流，其中面積超過100km2的有13條，各支流與主流近似呈直交網(wǎng)格水系，好山好水為當(dāng)?shù)刈顚氋F的資源和最閃亮的名片。城鎮(zhèn)化建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會的高速發(fā)展，當(dāng)?shù)卦S多河流均受到了不同程度的污染，其中最為嚴(yán)重有柳河、黑城子河、老寨川河等，部分河段水質(zhì)已無法滿足水生物種生存和農(nóng)田灌溉用水的要求，河流水質(zhì)惡化、河岸坍塌等問題突出。所以，研究河岸護(hù)坡技術(shù)及河道生態(tài)修復(fù)模式，對增強(qiáng)河流系統(tǒng)的自凈能力、改善水環(huán)境、維護(hù)堤岸穩(wěn)定等極其重要。當(dāng)前，工程與生物措施相結(jié)合以及單純利用植物的護(hù)岸技術(shù)為河道生態(tài)修復(fù)比較常見的兩種模式，但還未形成系統(tǒng)的技術(shù)理論和多層次、全方位的生態(tài)修復(fù)方法[1-2]。鑒于此，文章以北票市全面實(shí)施的河流清淤整治工程為契機(jī)，探究河流治理時實(shí)施的生物、工程技術(shù)措施，通過研究生態(tài)修復(fù)技術(shù)增強(qiáng)河流系統(tǒng)的自凈功能、河道生物種群和河堤岸坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而形成一個維持經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展、促進(jìn)河流系統(tǒng)與周邊環(huán)境協(xié)同協(xié)調(diào)發(fā)展的良性循環(huán)系統(tǒng)，以北票市涼水河干河子段治理工程為依托探索河道生態(tài)修復(fù)技術(shù)措施。

1 工程概況

大凌河為遼西地區(qū)最大的河流，其中較大的支流有涼水河、老虎山河、細(xì)河等。涼水河屬于大凌河左岸的一級支流，發(fā)源于努魯爾虎山平頂山，流經(jīng)西官營鎮(zhèn)、大三家鄉(xiāng)、臺吉鎮(zhèn)和涼水河子河鄉(xiāng)后匯入白石水庫，河流總長51km，流域面積731km2，平均比降7.2‰，年徑流量3435萬m3。該河流屬性為淺丘、季節(jié)性河流，徑流量下泄方式以洪水為主，河道徑流量非汛期很小，基本斷流，流域內(nèi)人口7.4萬人，耕地面積8667hm2。近年來，發(fā)生的洪水災(zāi)害給涼水河干河子段的西官營鎮(zhèn)和大三家鄉(xiāng)人民帶來了重大的洪澇災(zāi)害和經(jīng)濟(jì)損失。為保護(hù)沿岸居民安全和推動當(dāng)?shù)厮F(xiàn)代化建設(shè)，北票市啟動了涼水河干河子段防洪治理工程[3-4]。

1.1 河道護(hù)岸現(xiàn)狀

長期以來，傳統(tǒng)的河流治理方法主要是利用流水量排導(dǎo)功能沖刷攜帶污染物，采用漿砌石或混凝土改建河道護(hù)坡形式以保證河流的順暢運(yùn)行。疏挖河道、裁彎取直、混凝土或漿砌石固岸等為傳統(tǒng)的河道整治措施，這些技術(shù)方案為沿河鄉(xiāng)村和城鎮(zhèn)建設(shè)提供了相對安全的生活環(huán)境及發(fā)展空間，但此類硬質(zhì)式護(hù)坡形式會進(jìn)一步加劇水系統(tǒng)循環(huán)的破壞，由此引發(fā)一系列的生態(tài)環(huán)境問題。

1.2 生態(tài)環(huán)境作用

以往的河流治理方式未考慮河道的生態(tài)環(huán)境、人文景觀和形態(tài)布局的整治，這嚴(yán)重制約了河流水生態(tài)功能和社會服務(wù)功能的提升，同時也產(chǎn)生了一些不利影響。①光潔的硬性護(hù)坡隔斷了水生物、土壤、水系統(tǒng)之間的能量物質(zhì)循環(huán)，這在很大程度上降低了水體的自凈能力；②采取漿砌石或混凝土等硬質(zhì)性護(hù)岸材料改變了河流的自然屬性，這種護(hù)坡形式切斷了補(bǔ)給地下水的通道，由此降低了地下水位；③水流速度在裁彎取直措施下明顯增大，導(dǎo)致對河岸和河床底部的沖刷作用顯著增強(qiáng)，加之河床異質(zhì)性的減少致使無法組合形成多樣性生物群落；④各種污染物無法被裸露硬化的護(hù)岸過濾吸收，在降水徑流作用下排入河流造成水體污染等問題，另外河道失去了原有的綠色植被護(hù)岸的生機(jī)。

2 生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)及護(hù)岸技術(shù)模式

2.1 基本原則

1)自然原則。天然河流的走勢大多蜿蜒曲折，為維持河流的自然屬性和水體環(huán)境，應(yīng)最大限度的保持其原有地貌。當(dāng)前，護(hù)坡護(hù)岸趨向于選用沉石、拋石、木樁等自然材料，實(shí)行草、灌、喬立體式河堤防護(hù)模式。在達(dá)到河流斷面行洪安全的基礎(chǔ)上改變以往的裁彎取直措施，堅(jiān)持“遇彎則彎，易寬則寬”的原則隨地形和層次變化，恢復(fù)河流的橫向和縱向連通性；盡量安排一些“帶囊狀”結(jié)構(gòu)的蓄水湖，這有利用生態(tài)保護(hù)和自然景觀的恢復(fù)。

2)生態(tài)原則。生態(tài)性是指綜合治理項(xiàng)目以保證河流生態(tài)健康為前提，通過采取一系列的整治措施滿足各類水生物種的生長需求。為了實(shí)現(xiàn)河流生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)健康發(fā)展應(yīng)盡可能的保留原有的生物群落，以提升河流的自凈能力和維持水系統(tǒng)的良性循環(huán)。實(shí)施的措施有穩(wěn)定塘、生物浮島、人工濕地及生物柵等，注重河流生態(tài)走廊和河岸植被建設(shè)，更好的有效控制和治理河堤土壤侵蝕；為進(jìn)一步提升河流水體的生物凈化功能，實(shí)行發(fā)展水生動物、種植耐水和喜水植物措施。這些措施的成本投入較低，且具有提高生物多樣性保護(hù)、改善局部氣候及發(fā)揮水景觀效益等生態(tài)功能，還可解決污染物有效控制費(fèi)用較高或污水處理工程技術(shù)南等問題。

3)整體景觀原則。從三維空間的角度統(tǒng)籌河道的左右岸、上下游，將河流各要素恢復(fù)與經(jīng)濟(jì)模式相耦合，形成整體景觀，綜合考慮河流水資源利用、水土保持、土地利用等整體要求。

將景觀美學(xué)相關(guān)要求納入河道的生態(tài)修復(fù)設(shè)計方案，突出景觀設(shè)計和河岸帶寬度的合理規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)環(huán)境景觀美化與河道生態(tài)修復(fù)、水質(zhì)凈化、防洪治理的有機(jī)統(tǒng)一，營造人水和諧相處、周邊環(huán)境與河道景觀有機(jī)相融的生態(tài)空間，最大程度的滿足居民親水與休閑娛樂要求。

2.2 生態(tài)修復(fù)及堤防技術(shù)模式

2.2.1 基本思路

根據(jù)涼水河干河子段的氣候特點(diǎn)和地理位置，從以下幾方面考慮該河段的生態(tài)修復(fù)措施技術(shù)：①以不降低河流行洪能力為基本前提實(shí)施河道生態(tài)修復(fù)措施，即生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)以不破壞原河道坡面為條件；②應(yīng)選取適應(yīng)本地且抗沖能力強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)的林草和喬灌木，快速覆蓋待修復(fù)的毯面及河堤；③將防沖刷和魚巢等要求相結(jié)合設(shè)置岸坡消落帶，注重選擇合適的消落帶植物；④結(jié)合河流特征和建設(shè)目標(biāo)要求調(diào)整整體結(jié)構(gòu)愛，修復(fù)河邊濕地、深塘和淺灘；⑤將水生植物、動物、微生物種植或放養(yǎng)于不同河段，由此實(shí)現(xiàn)凈化河流水體和吸收水體營養(yǎng)液的目的；⑥為杜絕污水入河達(dá)到雨水、污水分流的目的，實(shí)行分流截流沿線污水口的措施。

2.2.2 生態(tài)修復(fù)及堤防護(hù)岸植被品種

以不引起外來物種入侵為基本要求，結(jié)合不同河段土壤成分差異性和當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境特點(diǎn)選取合適的物種。盡量選擇可以有效的去除有毒化學(xué)物、煙塵、油污等物質(zhì)，生長后植物景觀層分明且立體景觀效果、環(huán)保效果較好。最終，選取的適用于北票市涼水河生態(tài)整治工程的喬木樹種主要為：白蠟、欒樹、女貞、板栗、香花槐、水杉、楊樹、垂柳、香樟、銀杏等；灌木樹種主要包括：月季花、瓜子黃楊、金葉女貞、石楠、紫薇、火棘球、櫻花、紅葉小柴等；可供選擇的藤本植物有：金銀花、迎春花、常春藤等；可供栽植的草種有：三葉草、畫眉草、狗牙根和中華結(jié)縷草等；河流水域可以發(fā)展的水生植物為：睡蓮、香蒲、扁桿草、水蔥、菖蒲、慈姑等。

2.2.3 生態(tài)護(hù)岸技術(shù)的主要模式

1)混凝土預(yù)制磚護(hù)岸。采用混凝土預(yù)制而成的一種存在大量連續(xù)空隙且具有抗壓強(qiáng)度的空心磚護(hù)坡，此種護(hù)岸模式的透水、透氣性較好，將草、灌植物播種至空隙內(nèi)以形成近自然的生態(tài)護(hù)岸，從而達(dá)到凈化水質(zhì)和保護(hù)堤岸不受侵蝕的目標(biāo)。

2)藤條倒掛式護(hù)岸。將各類藤條花卉植物種植于城區(qū)硬質(zhì)護(hù)岸區(qū)，由此形成一種可以降低直立岸硬質(zhì)感的生態(tài)護(hù)岸模式，其中常用的花卉有月季、金銀花、常春藤、迎春花等。

3)堤岸栽植植物防護(hù)措施。該措施可以改善河流水質(zhì)和減少堤岸硬質(zhì)感，營造的小氣候條件為河流水生植物的生長提供良好的空間，其主要做法是在河道底固定堆砌填裝種植土的編織袋，以供植物的生長。

4)石籠護(hù)岸。將種植土、碎石等裝入柳條、噴塑鐵絲網(wǎng)或鍍鋅籠內(nèi)，結(jié)合植物碎石堆砌成砌體擋土墻或臺階狀護(hù)岸，由此增大河岸的生態(tài)性與穩(wěn)定性。對于塊石缺乏而沙子或碎石來源廣泛的區(qū)域，石籠護(hù)岸具有較強(qiáng)的適用性與可行性。一般情況下，石籠網(wǎng)直徑為6-8cm，工程實(shí)踐中可結(jié)合具體的填充材料尺寸適當(dāng)?shù)恼{(diào)整孔徑，表面覆蓋土層種植植物或者為微生物、動物、水生植物營造生存空間。由于存在應(yīng)用靈活、整體性好、抗沖刷能力強(qiáng)、地形變化適應(yīng)性好等特點(diǎn)，此類護(hù)岸模式可適用于流速大的河道斷面。

5)柵攔護(hù)岸模式。柵攔護(hù)岸的主要機(jī)構(gòu)為各類木質(zhì)材料或其他廢棄木材，其主要內(nèi)容是將木樁打入坡腳以增大其強(qiáng)度，利用木材橫向放置于木樁上方。結(jié)合不同的景觀要求可以將木蘭設(shè)計成各類形狀，為進(jìn)一步加固坡腳可在圍欄后回填土料或堆積石料，同時可以營造良好的環(huán)境滿足水生動植物和微生物的生存。將草坪植物種植于圍欄以上坡面，同時配備木質(zhì)臺階以實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

6)石材-木樁復(fù)合型護(hù)岸。為保證護(hù)坡安全性與穩(wěn)定性于坡底實(shí)施生態(tài)混凝土護(hù)岸，同時為滿足水生植物生長創(chuàng)造較好的空間；將卵石或礫石放置于木樁框架內(nèi)以防護(hù)坡面上部結(jié)構(gòu)，此類生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)融合了凈水、景觀、親水等功能。

2.2.4 技術(shù)模式

根據(jù)北票市涼水河干河子段治理工程制定生態(tài)修復(fù)計劃，遵循自然和諧、人水相親、宜寬則寬、易彎則彎的原則分階段制定科學(xué)的河流結(jié)構(gòu)修復(fù)方案。在符合河流防洪功能的條件下修復(fù)河道生態(tài)功能，以最大限度的接近河流原有自然狀態(tài)為基準(zhǔn)修復(fù)退化的河道生態(tài)系統(tǒng)。

1)上、中游段。針對深塘、淺灘等部分河面較寬的區(qū)域，沿自然彎曲的走向疏浚河道，修復(fù)水邊濕地、深塘、淺灘等，對河道結(jié)構(gòu)作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。建設(shè)實(shí)施的護(hù)岸模式為石籠、混凝土預(yù)制磚護(hù)岸，布設(shè)的植被措施以經(jīng)濟(jì)林、材林為主，攤面和河堤栽植銀杏、水杉和楊柳；堤肩栽植間距為4m的水杉、銀杏，行距為5m×5m的板栗、楊樹栽植于內(nèi)外堤坡及攤面，行距為4m×4m的柳樹種植于靠近水面?zhèn)龋x用畫眉草、白三葉等草種綜種植于堤坡坡面。其中，承包合同的簽訂遵循誰栽樹、誰管理、誰承包、誰收益的原則。河道水面種植水生植物、放樣水生微生物和動物，濕生植物種植于濕地區(qū)和淺水區(qū)，可供選擇的有扁干草、水蔥、香蒲、菖蒲等草種。

2)下游段。為解決下游段坡堤易滑塌、土質(zhì)松軟等問題，護(hù)岸模式選用柵攔護(hù)岸。由于土層較薄、土壤貧瘠等條件限制，涼水河下游段宜種植物種較少，株行距3m×4m香花槐間種于攤面、兩岸堤肩，株行距0.6m×0.6m的2行紅柳放浪林種植于迎水坡正常水位線上區(qū)；株行距3m×3m的刺槐種植于護(hù)坡地、背水坡，選用狗牙根等草種種植于坡面。

2.3 管護(hù)措施

1)競標(biāo)承包、明確管護(hù)職責(zé)。管護(hù)區(qū)間設(shè)定為鄰水坡15m內(nèi)、背水坡6m外區(qū)域，采取招標(biāo)的方式完成樹木花草管理工作，嚴(yán)格按照相關(guān)要求防止人畜破壞。

2)合理分配效益。按照水利部與承包戶為2∶8的原則分配成材收益。

3)完善審批制度。針對成材后的護(hù)堤喬木的采伐，必須由承包戶提出申請并經(jīng)林業(yè)部批準(zhǔn)、水利部核實(shí)后方可采伐，若未按照該流程審批，則以森林法和水土保持法為依據(jù)給予相應(yīng)的處罰。

3 結(jié) 論

河道生態(tài)修復(fù)屬于一項(xiàng)涉及生物、動植物等措施的能量、物質(zhì)交換的完整的生態(tài)系統(tǒng)工程，因此其動態(tài)性較強(qiáng)。在滿足穩(wěn)定性條件下以營造生態(tài)環(huán)境和恢復(fù)物種多樣性為目標(biāo)，從真正意義上實(shí)現(xiàn)生物、土壤、河流之間的能量物質(zhì)循環(huán)，通過河流系統(tǒng)的良性循環(huán)提升水系統(tǒng)的自修復(fù)、自凈化能力，從而為河流整體生態(tài)系統(tǒng)、修復(fù)受污染河流水體提供保障。