農(nóng)村生態(tài)河道治理的結構類型與施工方法

趙志祥，郟日堂

(江蘇祥通建設有限公司，江蘇 無錫 214000)

農(nóng)村生態(tài)河道是用于農(nóng)作物灌溉的關鍵水利工程，大部分河道貫通鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，河道可以輔助農(nóng)業(yè)排水，并起到防洪的作用。近年來，隨著國家對三農(nóng)問題的重視，地方政府關注到農(nóng)村生態(tài)河道的建設問題，并提出河道建設的治理政策，要求市政單位聯(lián)合施工方開展針對性河道治理施工[1]。文獻[3]以深圳丁山河河道整治工程為例,提出多維度考量下生態(tài)河道綜合治理，在水文過程修復、河岸防護、源治理、水源補水、河道生態(tài)廊道、城市空間營建等方面實施綜合整治工程，有效改善區(qū)域水生態(tài)和生活環(huán)境。但根據(jù)發(fā)展現(xiàn)狀可知，早期農(nóng)村生態(tài)河道治理設計工作的實施并未取得顯著成果，甚至由于施工方法選擇不當，使河道淤泥堆積加劇[2]。為解決此類問題，發(fā)揮農(nóng)村生態(tài)河道在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用，本文將開展農(nóng)村生態(tài)河道治理設計結構類型的分析，并以此為依據(jù)，探討生態(tài)河道治理施工方法。希望通過此次研究，全面落實區(qū)域生態(tài)建設，實現(xiàn)區(qū)域綠化修復工作，提高河道生態(tài)的自我修復能力。

1 治理結構類型

1.1 山溪性生態(tài)河道

目前部分農(nóng)村區(qū)域河道存在嚴重的泥沙淤積現(xiàn)象，加上部分地區(qū)實施分段攔截水產(chǎn)養(yǎng)殖模式和濫挖河砂等，造成農(nóng)村生態(tài)河道的水質(zhì)變差，并影響了其基本功能。針對這一現(xiàn)象，采用山溪性生態(tài)河道治理結構類型進行治理。該結構類型中，河漫灘是最重要的組成結構。河漫灘大部分位于生態(tài)河道的中游和下游平坦區(qū)域中。利用該結構可以實現(xiàn)對洪水期的行洪和滯洪作用[3]。針對農(nóng)村區(qū)域范圍內(nèi)的河漫灘結構，在施工設計時，應當注重保留滯洪功能，對于旅游區(qū)還可適當增加休閑和親水區(qū)域，以滿足人們的休閑娛樂需要。除此之外，該結構類型具有一定的蜿蜒性，能夠有利于對生物多樣性的保留，為生物、微生物等提供充足的生存環(huán)境。傳統(tǒng)生態(tài)河道治理結構通常采用渠化方式，會造成生態(tài)河道自然特征結構逐漸消失。因此，在進行山溪性生態(tài)河道治理時，應當保證深淺交替，有利于多種水生物的生存以及繁衍。

1.2 平原河網(wǎng)生態(tài)河道

平原河網(wǎng)生態(tài)河道治理結構類型與上述結構類型相比，通常應用在地勢平坦、土質(zhì)疏松的區(qū)域。同時這一結構類型經(jīng)常應用于人口較為密集，水質(zhì)極易受到污染，且生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復能力較差的區(qū)域。因此，在實際施工中應當針對污染問題，采取相應措施。在該結構類型中，選用生態(tài)護堤搭建方式，利用生態(tài)河道原有的自然坡岸，輔助適量適合該區(qū)域生長的植物，完成治理施工。在施工中應當盡可能將坡比放緩，并采用土質(zhì)岸坡，輔助植樹起到護岸的作用，同時也為水生生物群落提供良好的發(fā)育和生長條件。對于生態(tài)河道較陡的河岸邊坡，應當利用木樁或木框結構加固，在保證施工人員安全以及施工質(zhì)量的前提條件下，完成治理工程。針對部分農(nóng)村生態(tài)河道通航要求，應當采用復合斷面式的平原河網(wǎng)生態(tài)河道治理結構，對于常水位以下，需要采用干砌方式完成；對于常水位以上，需要采用碎石堆砌方法，減少航行過程中產(chǎn)生的波浪對河道造成的沖刷，改善農(nóng)村生態(tài)河道周圍環(huán)境。

1.3 集聚地生態(tài)河道

針對聚集地生態(tài)河道治理結構類型，通常會在河道兩側(cè)布置植物緩沖帶，利用水生植物構成的緩沖帶，吸收各類污染物質(zhì)，解決水體富養(yǎng)化的問題。同時利用植被緩沖帶凈化農(nóng)村溝渠[4]，一方面可以有效降低農(nóng)村生態(tài)河道的產(chǎn)流量，延緩產(chǎn)流的時間；另一方面通過這一結構的施工建設，能夠減少地表徑流中污染物質(zhì)的累積，并將部分有機污染物通過植物截留，減少河道水體中的污染物含量，進一步降低村民生活用水中的污染物含量。在這一結構類型的河道斷面施工時，應當充分考慮生態(tài)設計的要求，并在滿足防洪要求的前提下，保持河道原本的蜿蜒性，避免河道出現(xiàn)渠化問題。同時還可采用淺灘與深潭相結合的方式，實現(xiàn)對農(nóng)村生態(tài)河道自然循環(huán)過程的協(xié)調(diào)，減小對生態(tài)環(huán)境的影響。

2 施工方法設計

2.1 河道斷面施工

針對不同農(nóng)村生態(tài)河道治理類型，可從以下3個方面選擇河道斷面結構，分別為矩形斷面結構(a)、梯形斷面結構(b)和復合斷面結構(c)，3種不同河道斷面結構如圖1所示。

圖1 3種不同河道斷面結構示意圖

由圖1可知，在選擇河道斷面結構時，應當充分考慮農(nóng)村土地資源的利用情況以及生態(tài)河道周圍環(huán)境等因素，確保能夠與自然生態(tài)的循環(huán)模式形成協(xié)調(diào)統(tǒng)一的關系，減小施工對周圍環(huán)境的影響，確保農(nóng)村生態(tài)河道體系的穩(wěn)定。對于農(nóng)村區(qū)域，在施工時，應當確保河道的天然性不被破壞，并在充分滿足河道自身功能的同時，減少人工痕跡。基于上述三種不同河道斷面的優(yōu)缺點，在選擇河道斷面結構時，優(yōu)先順序應為：c→b→a。對于農(nóng)村生態(tài)河道，在完成對河道斷面結構的選擇后，還應當在正常水位以上采用毛石堆砌的方法構成 一個斜坡結構，以此進一步擴大水生植物和動物的生存空間[5]。針對部分水流較快河道，為了緩解完成施工后的斷面抗沖刷壓力，還需要在河道兩側(cè)設置重力式干砌塊石擋墻。

2.2 污染水體治理

完成對河道斷面的施工后，還需要對受到污染的水體進行治理，根據(jù)污染程度的不同，可采取物理治理方法、化學治理方法和生物治理方法。

(1)針對污染程度較低，并且治理施工不會對周圍造成嚴重影響的污染水體，可采用物理方式，利用機械設備去除河道周圍的水藻和淤泥，并引水稀釋。這種方法與其他兩種方法相比操作更加簡單，但通常僅能夠應對水體污染程度較低，并且污染物含量較簡單的水體[6]。

(2)針對污染程度中等，并且治理施工時會對周圍造成一定影響的污染水體，可采用化學治理方法。通過加入化學藥劑的方式，起到殺藻的效果，或添加鐵鹽的方式促進水體中磷成分的沉淀。這種治理方法的缺點是成本較高，并且容易造成二次污染。

(3)針對污染程度較高、并且治理施工對周圍造成嚴重影響的污染水體，可采用生物治理方式。通過向農(nóng)村生態(tài)河道內(nèi)投入外源微生物，例如Clear-Flo菌劑、光合細菌等，加速水體當中污染物的降解，起到增強水體自凈能力的效果[7]。除此之外，還可通過讓微生物群落附著在天然材料上的方式，構建生物膜，利用生物膜吸附農(nóng)村生態(tài)河道水體中的污染物，達到凈化水體的效果。

2.3 護坡搭建

根據(jù)農(nóng)村生態(tài)河道的特點，在搭建護坡時，應當選擇植物根系工藝與硬質(zhì)工程工藝相結合的搭建方式。首先利用植物根系的生長，在土壤中形成復雜的根系結構，起到鞏固河道周圍土壤的作用。其次利用硬質(zhì)工程，使用鋼筋混凝土材料，在河道周圍邊坡上搭建穩(wěn)定結構，達到穩(wěn)定邊坡的作用。

硬質(zhì)工程施工需要采用事先澆筑的方式完成，根據(jù)農(nóng)村生態(tài)河道網(wǎng)格結構的尺寸，設計澆筑網(wǎng)格結構，并在施工現(xiàn)場完成對模型的澆筑?？刹捎敏~鱗型網(wǎng)格，形成兩側(cè)較低，中間凸起的澆筑結構，形成一個天然的蓄水臺。在降水季節(jié)，通過這一結構能夠?qū)崿F(xiàn)對更多雨水資源的存儲，達到水資源高效利用的效果。存儲的雨水可以澆灌河道周圍植物，不需要對滯留植物進行二次澆灌。在進行硬質(zhì)工程施工時，還應當根據(jù)農(nóng)村生態(tài)河道的實際結構參數(shù)，對工程參數(shù)進行調(diào)整，確保魚鱗網(wǎng)格結構的邊坡傾斜角度能夠達到生態(tài)河道自然長度上的休止角度[8]。當達到這一要求后，在降水時，地表徑流不會對硬質(zhì)工程材料造成沖刷影響，提高硬質(zhì)工程在后期使用過程中的質(zhì)量，延長其使用時間。針對護坡網(wǎng)格結構與生態(tài)河道的連接，可選用鋼筋混凝土材料制備而成的錨桿結構，將該結構放置在河道的邊坡當中，連接護坡網(wǎng)格結構與整個河道邊坡，確保護坡網(wǎng)格結構的穩(wěn)定性，發(fā)揮出更大的支護作用。除此之外，為了進一步提高邊坡支護結構的穩(wěn)定性，在選擇鋼筋混凝土材料時，應當在施工條件允許下，選擇硬度等級更高的材料。

2.4 植物種類選擇

在選擇農(nóng)村生態(tài)河道治理中的植物種類時，應當遵循鄉(xiāng)土植物為主和物種多樣性原則。對于農(nóng)村生態(tài)河道而言，應當選擇符合當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的鄉(xiāng)土植物，在適宜的環(huán)境中，鄉(xiāng)土植物的成活率會更高，并且病蟲害也會得到控制。將鄉(xiāng)土植物應用到農(nóng)村生態(tài)河道治理當中，不僅能夠起到防護作用，同時還能夠提高農(nóng)村整體生態(tài)價值，更加有利于實現(xiàn)對生物多樣性的保護。

對于一個穩(wěn)定、健康的植物群落而言，應當具有更加豐富的物種多樣性。因此，在選擇植物種類時，還應當選擇能夠保持植物群落健康、穩(wěn)定的多種植物類型。

針對農(nóng)村地形結構，還需要選擇不同的植物種類。例如，在山丘農(nóng)村區(qū)域，由于其河道具備流速快、洪水位較高等特點，要求植物應當具備一定的抗沖刷能力，并且根部需要十分發(fā)達，應當選擇細葉水團花、碩苞薔薇等植物類型。在平原農(nóng)村區(qū)域，由于河道具備坡降小、汛期高水位持續(xù)時間長等特點，要求植物應當具備更高的耐水淹能力，選擇種植蘆葦、池杉等植物。在沿海農(nóng)村區(qū)域，由于河道具備更高的含鹽量，并且土壤當中含有豐富的有機物，要求植物應當具備更高的耐鹽堿性，因此應當選擇枝條相對柔軟的中小型植物，例如怪柳、海濱木槿等植物。

由于農(nóng)村地區(qū)的特殊性，應當進行規(guī)模較大的人工景觀建設，針對這一問題，選擇較為常見并且成本低廉的優(yōu)良水土保持植物。

3 實驗論證分析

3.1 實驗準備

本文通過以上論述，從多個方面設計了農(nóng)村生態(tài)河道治理施工方法。在實際應用中為了進一步提高該方法的適應性，以某農(nóng)村區(qū)域為例，針對該區(qū)域中的生態(tài)河道進行治理，并將治理結果與該區(qū)域范圍內(nèi)應用傳統(tǒng)治理方法后的效果進行對比。本文研究的河道治理長度超過6.5km，流域面積為562.22km2。河道內(nèi)存在大量雜草，并且局部存在嚴重的河岸沖刷現(xiàn)象，同時人為侵占河道、樹木等行為，嚴重影響到了研究區(qū)域范圍內(nèi)河道的行洪排澇能力，急需一種全新的治理施工方法，實現(xiàn)對該農(nóng)村生態(tài)河道環(huán)境的改善。研究區(qū)域河道參數(shù)對照見表1。

表1 研究區(qū)域河道參數(shù)對照表

根據(jù)表1可以看出，針對上述五個不同分段，利用本文提出的施工方法治理，將完成治理后的結果進行記錄。為了方便比較，將傳統(tǒng)治理方法得到的結果與上述治理方法得出的結果進行比較。選擇將該區(qū)域生態(tài)河道植物恢復系數(shù)作為量化指標，植物恢復系數(shù)計算公式為：

(1)

式中，γ—生態(tài)河道植物恢復系數(shù)；w—完成河道治理后，研究區(qū)域內(nèi)植物數(shù)量；w′—河道治理前，研究區(qū)域內(nèi)植物數(shù)量；W—研究區(qū)域生態(tài)河道所需植物種植標準數(shù)量。

3.2 實驗結果分析

完成上述實驗準備后，根據(jù)公式(1)，將本文和文獻[3]兩種治理方法施工后的實驗數(shù)據(jù)進行記錄，見表2。

表2 兩種施工方法實驗結果對比表

根據(jù)表2中得到的實驗結果，進一步分析得出，在本文施工方法下該研究區(qū)域生態(tài)河道周圍植物恢復系數(shù)均超過0.900，而文獻[3]方法下該研究區(qū)域生態(tài)河道周圍植物恢復系數(shù)在0.200～0.450范圍內(nèi)，植物恢復系數(shù)嚴重不符合該區(qū)域生態(tài)河道的治理要求。同時，在施工過程中，本文施工方法無論在經(jīng)濟效益上，還是在社會效益上均明顯優(yōu)于文獻[3]方法。通過本文施工方法的應用與實施，促進了該區(qū)域生態(tài)河道排澇效益的發(fā)揮，同時棄渣和開挖動土面都得到了更加有效的防護和充分的利用。因此，通過對比實驗證明，本文提出的農(nóng)村生態(tài)河道治理施工方法在實際應用中能夠有效改善農(nóng)村生態(tài)河道環(huán)境。

4 結語

當前，農(nóng)村生態(tài)河道治理仍然處于起步階段，本文根據(jù)治理的結構類型對施工方法進行設計研究。通過本文研究，針對不同治理類型，提出相應的施工方法，并通過實驗進一步證明了該施工方法的可行性，所設計的施工方法一定程度上有利于農(nóng)村生態(tài)河道治理，且治理效果較好，在實際應用中可提供參考意義。

由于研究時間有限，雖然實驗結束后能夠掌握到預期的生態(tài)效應效果，但就該施工項目的造價和生態(tài)效應之間的關系并未進行充分考慮。同時，其經(jīng)濟效益、社會效益等還需要更長時間的檢驗，未來的研究工作可以對此進行更加深入的探討。