關(guān)于水利水電工程中生態(tài)河道設(shè)計(jì)的研究

蔣津平

關(guān)鍵詞 水利水電 生態(tài)河道設(shè)計(jì) 生態(tài)護(hù)岸 生態(tài)建設(shè)理念

中圖分類號(hào)：TV5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2022）05-0091-03

1 水利水電工程中的生態(tài)建設(shè)理念

隨著生態(tài)保護(hù)理念的深入發(fā)展，使得社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域都意識(shí)到了其重要性。就生態(tài)建設(shè)理念來(lái)說(shuō)，所包含的內(nèi)容極為廣泛，并且還有著一定的區(qū)域性，針對(duì)不同的氣候、人文等，所應(yīng)用的生態(tài)建設(shè)理念都大相徑庭。在生態(tài)建設(shè)中，還應(yīng)融入生態(tài)功能性的相關(guān)理念，并圍繞生態(tài)自然的功能，來(lái)實(shí)現(xiàn)生態(tài)建設(shè)理念在生活中的有效性。

生態(tài)環(huán)境和人們的生活之間有著巨大的關(guān)系，其更是人們發(fā)展的核心基礎(chǔ)。對(duì)于水利水電建設(shè)來(lái)說(shuō)，工程的開展會(huì)對(duì)周邊的生態(tài)環(huán)境帶來(lái)影響，為真正落實(shí)環(huán)境保護(hù)工作，就要在實(shí)際設(shè)計(jì)中融入生態(tài)建設(shè)理念。要把水利水電工程建設(shè)對(duì)生態(tài)平衡的破壞，控制在自然生態(tài)的自愈能力以內(nèi)。若是缺少生態(tài)建設(shè)的話，就一定會(huì)在建設(shè)后對(duì)生態(tài)造成嚴(yán)重的影響。由于可持續(xù)發(fā)展的提出，所以水利水電工程在進(jìn)行環(huán)境建設(shè)的時(shí)候，應(yīng)客觀遵循環(huán)境規(guī)律，充分了解工程施工的生態(tài)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以此保障水利水電工程可充分融入生態(tài)理念，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展的目標(biāo)。

隨著近幾年經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使得水利水電工程的建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，以往的工程設(shè)計(jì)對(duì)于實(shí)用性的要求更高，注重農(nóng)業(yè)發(fā)展，忽略了對(duì)環(huán)境保護(hù)的思考，致使我們國(guó)家早期的水利水電工程建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了極為嚴(yán)重的影響，甚至還破壞了生態(tài)系統(tǒng)。

2 河道生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理工作的重要性

首先，河道生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理工作符合國(guó)家生態(tài)環(huán)境保護(hù)的基本國(guó)策，國(guó)家所提出的“三化同步、三生融合”的發(fā)展戰(zhàn)略中的“三生”主要是指生產(chǎn)、生活以及生態(tài)，而生態(tài)又主要包含了自然生態(tài)和社會(huì)生態(tài)，生態(tài)文明在社會(huì)發(fā)展當(dāng)中的突出地位逐漸得到提升。對(duì)河道進(jìn)行生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及治理符合如今所提出的生產(chǎn)發(fā)展、生活美好以及生態(tài)優(yōu)越的三位一體發(fā)展戰(zhàn)略，對(duì)于可持續(xù)發(fā)展提供了有力的保障。

生態(tài)環(huán)境包含了多種組成要素，動(dòng)物、植物、微生物、礦物以及河流等屬于生態(tài)環(huán)境中的天然物質(zhì)因素，其與人工物質(zhì)要素共同組成了完整的生態(tài)環(huán)境。而河道及其周邊地帶包含了多種生態(tài)環(huán)境要素，因此對(duì)河道進(jìn)行生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理屬于生態(tài)保護(hù)的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。

城市河道治理與農(nóng)村河道治理均具有重要意義，可是兩者又具有一定的區(qū)別。城市發(fā)展過(guò)程對(duì)于河道的改造工作在促進(jìn)城市發(fā)展的同時(shí)也帶來(lái)了無(wú)法預(yù)估的負(fù)面影響，最終導(dǎo)致城市河道逐漸失去水文活力。比如，有些城市地區(qū)在河道上游建設(shè)水庫(kù)，有可能會(huì)導(dǎo)致河道干涸情況的發(fā)生，因此為了降低城市河道改造所造成的負(fù)面影響，應(yīng)當(dāng)及時(shí)開展河道生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理工作。農(nóng)村河道治理同樣具有重要意義，因?yàn)樵诮?jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的同時(shí)，農(nóng)村當(dāng)中河道占用現(xiàn)象也在變得更加明顯，最終導(dǎo)致水面積迅速減少的情況，由此而引發(fā)的河道淤積對(duì)水利生態(tài)功能造成了一定的負(fù)面影響。

另外，由此而引發(fā)的河道坍塌對(duì)于周邊植被以及水環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞和污染。無(wú)論是在對(duì)城市河道還是農(nóng)村河道進(jìn)行治理的同時(shí)，都應(yīng)該關(guān)注生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作，以此來(lái)提高供水安全性以及實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

3 生態(tài)河道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 河道蜿蜒性構(gòu)造

其能夠有效減少河道的流速，以及泥沙輸送移動(dòng)的能力。在進(jìn)行建設(shè)生態(tài)河道的時(shí)候，通過(guò)注重河道蜿蜒性的建設(shè)，還可以增加河道內(nèi)生物群體的棲息地，有利于促進(jìn)河道的整體生態(tài)穩(wěn)定性，并且還能起到降低工程造價(jià)的作用。

3.2 淺灘-深灘序列

在自然界的河道中，縱斷面會(huì)經(jīng)常產(chǎn)生深淺交替的深灘和淺灘，它們還能產(chǎn)生急、緩的水流條件，并逐漸形成豐富的生物群落，所以設(shè)計(jì)好淺灘-深灘的序列，可有效確保生態(tài)河道建設(shè)的有效性。

4 河道水環(huán)境生態(tài)綜合治理中存在的問(wèn)題

4.1 河道水源污染問(wèn)題

在城市高速發(fā)展的背景下，使得水資源被大量消耗以及使用，尤其是在大部分一線城市內(nèi)部，其整體水資源較為匱乏，在部分嚴(yán)重的情況下，城市河道會(huì)因?yàn)樗Y源的緊缺導(dǎo)致河道枯竭等嚴(yán)重問(wèn)題出現(xiàn)[1]。在城市環(huán)境當(dāng)中，人員的整體數(shù)量相對(duì)較多，在工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)方面，也有著更充足的生產(chǎn)力，可確保工業(yè)化生產(chǎn)的基本需求量能夠逐步提升，并且在拓展工業(yè)生產(chǎn)單位的同時(shí)，需科學(xué)合理地提升水資源的使用率。如果河道的基本水量無(wú)法有效滿足群眾用水以及工業(yè)生產(chǎn)的基本需求，在工業(yè)企業(yè)使用河道水資源的過(guò)程中，就會(huì)造成水源污染等問(wèn)題，對(duì)河道水環(huán)境的整體質(zhì)量造成不良影響。

4.2 水資源的整體消耗量較多

在當(dāng)前的社會(huì)環(huán)境中，越來(lái)越多的城市內(nèi)部河道水環(huán)境存在問(wèn)題，產(chǎn)生問(wèn)題的主要原因?yàn)榈貐^(qū)內(nèi)部的水資源浪費(fèi)問(wèn)題十分嚴(yán)重，導(dǎo)致河道產(chǎn)生干涸或斷流等嚴(yán)重問(wèn)題，在這種背景下，河道水環(huán)境當(dāng)中的生態(tài)系統(tǒng)也會(huì)受到影響。城市在快速發(fā)展的過(guò)程中，引發(fā)資源過(guò)度消耗的問(wèn)題，周邊的生態(tài)環(huán)境受到了十分嚴(yán)重的污染。隨著城市內(nèi)部人口數(shù)量的持續(xù)提升，人們的生活質(zhì)量以及生活需求也在逐步提升，使得日常的循環(huán)過(guò)程中會(huì)消耗大量的水資源。原本的河道難以滿足社會(huì)的基本需求，河道自身所具備的生態(tài)協(xié)調(diào)能力也會(huì)因污染過(guò)于嚴(yán)重受到破壞，從而降低河道內(nèi)部的儲(chǔ)水量。在部分城市當(dāng)中，其為了高效解決河道水資源匱乏的問(wèn)題，會(huì)將部分再生水引入河道內(nèi)部，通過(guò)人為措施促進(jìn)河道循環(huán)，以求恢復(fù)原本的生態(tài)系統(tǒng)，但其與自然的水資源進(jìn)行比較，在數(shù)量以及凈水力度等方面都存在較大差異，產(chǎn)生的作用也欠佳。

4.3 河道滋生微生物種類多

在城市河道生態(tài)環(huán)境修復(fù)過(guò)程中，河道內(nèi)部滋生的微生物種類過(guò)于繁多，對(duì)利用水生態(tài)修復(fù)技術(shù)進(jìn)行河道生態(tài)修復(fù)工作產(chǎn)生了難點(diǎn)。在對(duì)微生物進(jìn)行分析時(shí)，主要根據(jù)其形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，微生物的結(jié)構(gòu)不同，所屬的種類也不同。在城市河道中，微生物屬于原核細(xì)胞微生物和非細(xì)胞性微生物，兩者的種類繁多，體系比真核細(xì)胞微生物小，在河道內(nèi)部可以進(jìn)行無(wú)性繁殖，城市河道內(nèi)部水體黑臭的情況，給微生物進(jìn)行繁殖提供了有利的生存條件。大多數(shù)的微生物有益于生態(tài)系統(tǒng)平衡，但也有一小部分有害的微生物會(huì)對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)造成惡劣影響。在河道微生物中，原核細(xì)胞微生物占有的比例較高，該類微生物的種類繁多，有上萬(wàn)種，其內(nèi)部細(xì)胞不完整，導(dǎo)致該微生物沒有核膜與核仁，主要包含細(xì)菌、支原體等微生物種類。給城市河道造成較嚴(yán)重的污染，很多河道內(nèi)部滋生微生物，其中一部分微生物屬于有害的病原體。因此，微生物的種類過(guò)多是治理城市河道問(wèn)題的難點(diǎn)之一。

5 河道生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理措施

5.1 人工制造植物生態(tài)浮床

對(duì)水體進(jìn)行微生物處理技術(shù)與曝氣復(fù)氧技術(shù)后，得到可以適應(yīng)水生動(dòng)植物生存的生態(tài)環(huán)境，但原有水體中的水生動(dòng)植物已經(jīng)死亡或滅絕，為使生態(tài)系統(tǒng)快速恢復(fù)平衡，可運(yùn)用人工技術(shù)，制造植物生態(tài)浮床。植物生態(tài)浮床主要是以水生植物為主，將其進(jìn)行無(wú)土栽培處理，使其連為一體，形成一個(gè)可以懸浮的水面上的床體，主要凈化富營(yíng)養(yǎng)化的水質(zhì)，通過(guò)植物自身的凈化系統(tǒng)，減少水中的氮、磷等化學(xué)元素的含量。在植物生態(tài)浮床的生態(tài)系統(tǒng)體系中，整個(gè)浮床植物均屬于共生關(guān)系，通過(guò)對(duì)水體的不斷凈化，使水體內(nèi)部的空間與營(yíng)養(yǎng)成分均衡，減少水體中的污染量，分解有機(jī)物，使整個(gè)水體逐漸恢復(fù)到原有的河道生態(tài)系統(tǒng)。在進(jìn)行植物浮床類型的選定過(guò)程中，根據(jù)不同的水體可以選擇不同的植物浮床類型，一般常用的浮床主要為長(zhǎng)方形或六邊形，按植物種類進(jìn)行排列。常用的植物生態(tài)浮床為美人蕉、黃菖蒲等。

5.2 合理配置生態(tài)修復(fù)的水循環(huán)

設(shè)置植物生態(tài)浮床后，形成一個(gè)簡(jiǎn)易的生態(tài)系統(tǒng)，在這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中需要進(jìn)行生態(tài)修復(fù)水循環(huán)的配置，使外界資源合理有效地幫助水生動(dòng)植物維持生態(tài)系統(tǒng)的平衡。水循環(huán)的配置應(yīng)該考慮河道水體內(nèi)部的水生動(dòng)植物的種類、活動(dòng)及生長(zhǎng)。水循環(huán)的合理配置能夠使生態(tài)系統(tǒng)保持平衡，增加生態(tài)系統(tǒng)的多樣性，自身具有一定的保護(hù)能力，能夠?qū)ι鷳B(tài)系統(tǒng)環(huán)境內(nèi)的有害物質(zhì)進(jìn)行篩選與凈化。進(jìn)行曝氣復(fù)氧技術(shù)后，水體內(nèi)部具有大量充足的氧氣，滿足了水生動(dòng)植物對(duì)氧氣的需求，加快了代謝凈化活動(dòng)，此外還需要加快水循環(huán)速度，保障代謝活動(dòng)過(guò)程中有干凈的水源。

5.3 注重河道治理規(guī)劃的設(shè)計(jì)

河道生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理工作當(dāng)中十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，便是統(tǒng)一全面河道治理計(jì)劃的制定。為了確保河道治理方案的合理性以及正確性，應(yīng)當(dāng)在制定河道治理規(guī)劃之前，先對(duì)所要治理河道的具體情況進(jìn)行實(shí)地調(diào)查和綜合分析，并且在設(shè)計(jì)過(guò)程要充分考慮社會(huì)發(fā)展需要。在完成河道治理規(guī)劃的初步設(shè)計(jì)之后，應(yīng)當(dāng)對(duì)河道治理方案進(jìn)行充分分析，確保其合理性以及科學(xué)性。河道生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及治理工作不僅需要包含許多復(fù)雜的工作環(huán)節(jié)，還需要投入大量的時(shí)間以及資金，因此在進(jìn)行河道治理規(guī)劃時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量將治理工作進(jìn)行細(xì)化，以此來(lái)全面提升河道治理工作質(zhì)量。河道治理規(guī)劃設(shè)計(jì)屬于治理工作的第一步，相關(guān)部門以及工作人員一定要引起足夠的重視，在前期規(guī)劃環(huán)節(jié)盡量做到細(xì)致認(rèn)真，避免規(guī)劃設(shè)計(jì)的不完善對(duì)后期河道治理工作的開展造成負(fù)面影響。

5.4 生態(tài)護(hù)岸

所謂的生態(tài)護(hù)岸就是指能夠?qū)⑸鷳B(tài)功能恢復(fù)的自然河岸，不僅如此，生態(tài)護(hù)岸也可以是存在著水透性的人造護(hù)岸。生態(tài)護(hù)岸在實(shí)際運(yùn)用的過(guò)程中不僅僅能夠做到保證河道水環(huán)境以及河岸的物質(zhì)能力交換，還能夠保證河道水自凈能力不被弱化，與此同時(shí)還存在著觀景功能以及行洪功能。在通過(guò)生態(tài)護(hù)岸開展河道水環(huán)境治理工作的過(guò)程中，其主要工作原理是通過(guò)水體溶解氧的增加以及生物棲息地的提供這兩大方面，在此基礎(chǔ)上能夠使得河道水環(huán)境周邊生物的水陸緩沖帶的連續(xù)性得以保障，還能夠保證其多樣性。建立在生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)材料不同的基礎(chǔ)上，可以將生態(tài)護(hù)岸分為以下幾大類：人工型生態(tài)護(hù)岸、半自然型生態(tài)護(hù)岸、自然型生態(tài)護(hù)岸。

6 生態(tài)河道邊坡設(shè)計(jì)

6.1 植被護(hù)坡設(shè)計(jì)

植被的根系都很發(fā)達(dá)，有效的植被建設(shè)能夠更好地保護(hù)生態(tài)河道邊坡水土。在對(duì)此進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)篩選根系發(fā)達(dá)的植物，以充分保障根系植物可以起到防止水土流失的作用，并且挑選協(xié)調(diào)的植被景象，還可以對(duì)生態(tài)河道設(shè)計(jì)的造景展開良好的建設(shè)，進(jìn)而使生態(tài)河道邊坡可形成較好的景觀。在設(shè)計(jì)植被護(hù)坡設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)根據(jù)水利水電工程生態(tài)區(qū)域性，在篩選固土植物時(shí)，應(yīng)針對(duì)不同的氣候環(huán)境來(lái)進(jìn)行選擇。在播種時(shí)，還要采取合適的措施，進(jìn)而保障邊坡的植被種植成活率，防止返工帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。就現(xiàn)階段而言，最常用的是混合攪拌技術(shù)處理法，通過(guò)攪拌植物種子、復(fù)合材料等，然后進(jìn)行噴灑播種，從而確保植被護(hù)坡設(shè)計(jì)的科學(xué)有效性。

6.2 土工材料固土種植基護(hù)坡設(shè)計(jì)

土工材料固土種植基護(hù)坡的生態(tài)河道設(shè)計(jì)，是最近幾年發(fā)展起來(lái)的。此項(xiàng)技術(shù)主要是借助土工網(wǎng)墊等進(jìn)行護(hù)坡。現(xiàn)階段的土工網(wǎng)墊多應(yīng)用聚丙烯等高分子材料，可以分為多層非拉伸以及雙向拉伸平面網(wǎng)等。多層網(wǎng)主要借助其粘性確保固土效果，以雙向拉伸平面網(wǎng)，對(duì)土壤等進(jìn)行空間穩(wěn)定，在設(shè)計(jì)土工材料固土種植基護(hù)坡時(shí)，需確保植物在生長(zhǎng)中，根系可通過(guò)網(wǎng)孔進(jìn)行生長(zhǎng)，并和泥土表層結(jié)合，當(dāng)前主要是用到人工作業(yè)方式。土工單元固土種植基，其借助的是聚丙烯等，以熱熔粘結(jié)的形式進(jìn)行護(hù)坡設(shè)計(jì)[2]。但是這很容易受到暴雨的影響，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)增加混凝土來(lái)固定外圍，進(jìn)而加強(qiáng)坡面的穩(wěn)定性，并通過(guò)對(duì)根系植物的定向選種，增強(qiáng)根系的固土效果。

6.3 植被型生態(tài)混凝土護(hù)坡設(shè)計(jì)

這一設(shè)計(jì)理念最早是由日本提出，在引入了我們國(guó)家之后，得到了大量的應(yīng)用，并取得了良好的效果。從近些年的發(fā)展來(lái)看，通過(guò)對(duì)混凝土材料等進(jìn)行優(yōu)化，并融入保水材料，極大地增強(qiáng)了植被型生態(tài)混凝土護(hù)坡設(shè)計(jì)的效果。

7 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在河道水環(huán)境治理工程開展過(guò)程中，運(yùn)用多方位生態(tài)修復(fù)技術(shù)能夠使得河道水環(huán)境的良性循環(huán)得以實(shí)現(xiàn)，不僅如此，對(duì)于河道水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定而言也具有至關(guān)重要的作用。與此同時(shí)，還能夠?yàn)楹拥浪h(huán)境當(dāng)中的動(dòng)物以及植物創(chuàng)造良好的生存空間，而植物以及動(dòng)物存在著非常優(yōu)秀并且自然的生態(tài)治理功能，這種情況下也就意味著多方位生態(tài)修復(fù)技術(shù)在河道水環(huán)境治理工程中的運(yùn)用能夠?qū)崿F(xiàn)治理工作的可持續(xù)性發(fā)展。

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