生態(tài)水利技術(shù)在河道治理工程中應(yīng)用的探討

吳穎政

沂沭河水利管理局 劉家道口水利樞紐管理局，山東臨沂 276000

在過去很長一段時期內(nèi)，我國河道治理工程僅關(guān)注河道的傳統(tǒng)功能，卻忽視了河道的生態(tài)環(huán)境。在此背景下，河道功能較為單一，原有的生態(tài)系統(tǒng)被嚴(yán)重破壞，景觀功能和生態(tài)功能大幅度弱化。在河道治理工程中應(yīng)用生態(tài)水利技術(shù)，在很大程度上打破了傳統(tǒng)河道治理的局限性，對河道的可持續(xù)發(fā)展大有裨益。

1 生態(tài)水利的內(nèi)涵

生態(tài)水利技術(shù)主要是指為切實(shí)保護(hù)當(dāng)前水資源環(huán)境，補(bǔ)償受損河流生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)社會效益、生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益平衡發(fā)展的各項技術(shù)。在河道生態(tài)破壞日益嚴(yán)峻的背景下，河道治理工程必須緊跟社會發(fā)展的步伐，全面落實(shí)對生態(tài)水利的研究，切實(shí)加大生態(tài)水利技術(shù)在河道治理工程中的應(yīng)用力度，使得河道治理工作能夠切實(shí)滿足可持續(xù)發(fā)展理念的內(nèi)在要求，進(jìn)一步提高河道的整體質(zhì)量。在河道治理工程中，應(yīng)積極貫徹生態(tài)水利的基本理念，不斷提高河道設(shè)計的科學(xué)性和合理性，配置有效的控污設(shè)施，從而有效促進(jìn)河道的生態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共生。

2 河道治理工程存在的問題

2.1 河道治理難度較大

部分位于河道周圍的居民，為了自身的生活便利，隨意向河道傾倒污水和垃圾，或為了獲取經(jīng)濟(jì)效益，開采大量的河砂，這些都會對河道造成非常嚴(yán)重的破壞，導(dǎo)致河道的生態(tài)環(huán)境和流向發(fā)生改變，進(jìn)一步加大河道治理難度[1]。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)受損嚴(yán)重

近年來，很多河道被混凝土三面襯砌，河道與其他河流之間的聯(lián)系被切斷[2]。即使相關(guān)部門采取截污分流、引水沖污等措施，但生態(tài)系統(tǒng)受損問題仍然沒有得到有效改善，水體污染的負(fù)擔(dān)不斷加重。此外，動植物的生存空間不斷惡化，生態(tài)系統(tǒng)中的生物結(jié)構(gòu)嚴(yán)重失衡，讓生態(tài)系統(tǒng)受損問題進(jìn)一步加重。

3 河道治理工程中生態(tài)水利技術(shù)的應(yīng)用價值

在生態(tài)治理工程中，生態(tài)水利技術(shù)的應(yīng)用價值主要表現(xiàn)在以下4個方面：

第一，生態(tài)水利技術(shù)以生態(tài)平衡為基本出發(fā)點(diǎn)，能夠有效促進(jìn)生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。利用生態(tài)水利技術(shù)開展河道治理工程，可以全面優(yōu)化河流的生態(tài)系統(tǒng)，有效緩解河流斷流、植被破壞等問題，使生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)，進(jìn)一步增強(qiáng)河道治理工程的實(shí)際效果。

第二，河道治理工程與生態(tài)水利技術(shù)的目的都是保證人與自然和諧共處，兩者存在著諸多相似之處。在河道治理工程中應(yīng)用生態(tài)水利技術(shù)，能夠切實(shí)增加環(huán)境的承載力，不斷提高河流的自我凈化能力，進(jìn)一步優(yōu)化河道治理工程的綜合效益。

第三，生態(tài)水利技術(shù)使用的材料大多具有環(huán)保特性，能夠在保障河道治理工程質(zhì)量的前提下，減輕河道治理工程對水質(zhì)的影響，為水生生物提供更加適宜的生存環(huán)境，進(jìn)一步促進(jìn)水生生物的多樣化發(fā)展[3]。

第四，生態(tài)水利技術(shù)對河流侵蝕具有良好的抑制作用，能夠?qū)拥赖纳舷掠芜M(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，有效緩解河道的水土流失問題，全面優(yōu)化河道的生態(tài)環(huán)境。

4 河道治理工程中生態(tài)水利技術(shù)的應(yīng)用原則

4.1 因地制宜原則

在河道治理工程中，應(yīng)對當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境、氣候條件、河道問題等有清晰明確的認(rèn)識，根據(jù)實(shí)際情況深入分析導(dǎo)致現(xiàn)階段河道問題的具體原因。在此基礎(chǔ)上選擇適宜的生態(tài)水利技術(shù)和河道治理手段，取得更加有效的河道治理效果[4]。

4.2 全面規(guī)劃原則

當(dāng)前，區(qū)域性、針對性的河道治理已無法滿足河道生態(tài)恢復(fù)的內(nèi)在要求，必須從整體角度出發(fā)，全面規(guī)劃河道治理工作，防止出現(xiàn)顧此失彼的問題。

4.3 分步治理原則

河道問題不是一朝一夕形成的，因此，應(yīng)用生態(tài)水利技術(shù)開展河道治理工作，應(yīng)切實(shí)遵循分步治理的基本原則，防止一次性完成過多工作導(dǎo)致的亂象，促進(jìn)河道生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。

5 河道治理工程中生態(tài)水利技術(shù)的應(yīng)用措施

5.1 全面落實(shí)整體性設(shè)計

受各種因素的影響，河流的生態(tài)環(huán)境較為復(fù)雜。河道治理工程應(yīng)避免在短時間、小區(qū)域開展生態(tài)設(shè)計工作，而是要在較長的時間和較大的范圍中，切實(shí)保證河流生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展[5]。全面落實(shí)整體性設(shè)計，能夠進(jìn)一步完善河流生態(tài)環(huán)境的功能和結(jié)構(gòu)，讓各個要素之間發(fā)生相互作用，共同優(yōu)化河流的生態(tài)環(huán)境。在河道治理工程中，相關(guān)部門不應(yīng)執(zhí)著于水文體系的單獨(dú)修復(fù)，避免對其他生物造成影響，而應(yīng)綜合各方面因素的影響，科學(xué)控制河道的水量和水位。針對河道中存在的淤積問題和侵蝕問題，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計，防止河道在長時間的運(yùn)行過程中，出現(xiàn)河道改變或河道堵塞等情況。同時，還應(yīng)廣泛收集與河道有關(guān)的歷史資料，積極開展河道周邊環(huán)境的調(diào)研工作，以此為基礎(chǔ)，綜合評判河道治理工程對河道生態(tài)系統(tǒng)造成的影響，進(jìn)一步優(yōu)化河道治理的整體效果。

此外，相關(guān)部門還應(yīng)全面監(jiān)測河道內(nèi)部的變化情況，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果調(diào)整生態(tài)水利技術(shù)的應(yīng)用策略，從而為河道生態(tài)系統(tǒng)的平衡發(fā)展奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。

5.2 建立有效的生態(tài)河堤

在河道治理工程中，建立有效的生態(tài)河堤，能夠切實(shí)提高水質(zhì)，進(jìn)一步優(yōu)化河道生態(tài)的多樣性。目前，生態(tài)河堤主要包括自嵌式擋土墻、格賓石籠護(hù)岸、鏈鎖式生態(tài)磚塊護(hù)岸、土工網(wǎng)墊護(hù)岸、土工隔柵石墊等[6]。

第一，自嵌式擋土墻。自嵌式擋土墻是一種加筋擋土結(jié)構(gòu)，整體的施工難度較低，具有良好的結(jié)構(gòu)性能，能夠豐富生態(tài)景觀。

第二，格賓石籠護(hù)岸。格賓石籠護(hù)岸能夠在很大程度上抵御水流對河堤造成的沖刷，切實(shí)減少水土流失，為動植物提供生長棲息的場所。

第三，鏈鎖式生態(tài)磚塊護(hù)岸。鏈鎖式生態(tài)磚塊護(hù)岸是由尺寸大小相同的預(yù)制空心混凝土塊連接而成的鎖鏈型矩陣，主要被應(yīng)用于拐點(diǎn)較多的河岸[7]。

第四，土工網(wǎng)墊護(hù)岸。土工網(wǎng)墊護(hù)岸往往采用聚乙烯或聚丙烯等高分子材料，具有柔韌性好、強(qiáng)度高等特征，同時網(wǎng)墊含有大量的空隙，可以根據(jù)實(shí)際需求填充適宜的土壤，供植被生長發(fā)育，使得表層土壤能夠與植被緊密結(jié)合在一起，有效避免水土流失。

第五，土工隔柵石墊。土工隔柵石墊一般采用卵石對坡面進(jìn)行鋪墊，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行土工隔柵加筋固定，不僅能夠?qū)Π镀滦纬闪己玫谋Ｗo(hù)作用，還能夠有效減輕對生態(tài)環(huán)境的影響，保證陸地與河道的水汽連續(xù)性[8]。

5.3 提高堤線布置和堤型選擇的合理性

生物物種的多樣性需要以河流形態(tài)的多樣性為基礎(chǔ)。在河道治理工程中，應(yīng)切實(shí)提高堤線布置和堤型選擇的合理性。在堤線布置的具體實(shí)踐中，應(yīng)結(jié)合當(dāng)前的實(shí)際情況和具體需求，最大可能保留河道的自然形態(tài)，減少對淺灘、急流、河灣、濕地的破壞。在確定堤線時，應(yīng)嚴(yán)格遵循宜寬則寬的基本原則，科學(xué)處理生態(tài)保護(hù)、行洪與土地開發(fā)之間的矛盾關(guān)系。河漫灘和河槽的設(shè)計要切實(shí)滿足行洪的內(nèi)在要求，并且保證適宜的淺灘寬度，為植物的茁壯成長、動物的繁衍生息提供良好的空間，進(jìn)一步提高河水的自我凈化能力。在選擇堤型時，不僅要滿足生態(tài)保護(hù)和生態(tài)恢復(fù)的內(nèi)在需求，還要滿足滑動穩(wěn)定、滲流穩(wěn)定的具體要求。

5.4 優(yōu)化河流斷面設(shè)計

在河道治理工程中，需要結(jié)合河道的具體功能，設(shè)計適宜的斷面形式。由于河道兩側(cè)可利用空間大小的不同，可以將城市河道劃分為城鎮(zhèn)區(qū)域河流段、人口集聚地河流段、城郊大型河流段。

(1)城鎮(zhèn)區(qū)域河流段。城鎮(zhèn)區(qū)域河流段往往會流經(jīng)人口密集的居住區(qū)和繁華的商業(yè)區(qū)，通過改變河道已有斷面增加泄洪流量具有較大的難度，因此往往采用工程與非工程相結(jié)合的方式，達(dá)到治理洪水的根本目的。常用到的工程措施主要包括地下調(diào)節(jié)池、蓄滯水濕地、雨洪調(diào)節(jié)池等。如果條件允許，可以采用雙層河道的治理手段。

(2)人口集聚地河流段。人口集聚地河流段往往處于人口較密集的區(qū)域，河道兩岸的空間相對較??；在治理河道的過程中，需要科學(xué)布置護(hù)岸和周圍景觀，保證居民的生命財產(chǎn)安全，有效突出親水和休閑功能，營造人與自然和諧共處的宜居環(huán)境，進(jìn)一步提高居民的生活質(zhì)量。目前，人口集聚地河流段的河道治理往往采用梯形斷面和矩形斷面。第一，梯形斷面。梯形斷面的整體結(jié)構(gòu)較為簡單，能夠切實(shí)滿足泄洪的實(shí)際要求。梯形斷面的坡度往往比較平緩，對兩棲動物的生殖繁衍具有積極影響，能夠增加河道的生物多樣性，同時為周圍居民創(chuàng)造更多的水渠，切實(shí)滿足周圍居民的用水需求。第二，矩形斷面。矩形斷面的占地面積相對較小，一般在原有河道的基礎(chǔ)上進(jìn)行深挖即可，主要被應(yīng)用于汛水期、枯水期水位變化不大、全年各個時期水位基本相同的河道。

(3)城郊大型河流段。城郊大型河流段往往擁有比較廣闊的河灘地，可以根據(jù)實(shí)際情況采用復(fù)式斷面。在水流量較小的枯水期，水流歸主槽河道；在水流量較大的洪水期，洪水會直接漫過河灘地，洪水水位相對較低，過水?dāng)嗝嫦鄬^大[9]。在正常情況下，不會修建較高的防洪堤。

5.5 逐步恢復(fù)退化河岸帶

在過去很長一段時間內(nèi)，我國河道治理工程對生態(tài)保護(hù)并不是十分重視，導(dǎo)致河岸帶出現(xiàn)不同程度的退化。隨著社會的不斷發(fā)展，人們的環(huán)保意識逐漸增強(qiáng)，在河道治理工程中逐步恢復(fù)退化的河岸帶，不僅可以為動物提供良好的棲息地，豐富地下水儲存，還可以有效調(diào)節(jié)河岸的生存空間，有效減少突發(fā)性水災(zāi)的發(fā)生概率，使得河道更加接近自然狀態(tài)，這對生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展具有非常深遠(yuǎn)的影響。針對此情況，相關(guān)部門必須對逐步恢復(fù)退化河岸帶工作給予足夠的重視，盡可能讓河岸帶恢復(fù)原有面貌。以濟(jì)南市平陰縣東阿鎮(zhèn)的河道治理工程為例，它根據(jù)河岸帶的內(nèi)在特征，將沖刷區(qū)與深淺灘進(jìn)行有效結(jié)合，為各種生物提供了良好的生存環(huán)境，達(dá)到了恢復(fù)生態(tài)的根本目的。值得注意的是，生態(tài)環(huán)境具有較強(qiáng)的整體性，在逐步恢復(fù)退化河岸帶的過程中，應(yīng)構(gòu)建適宜的物種循環(huán)鏈，使各個生態(tài)系統(tǒng)要素能夠相互促進(jìn)，進(jìn)一步提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

5.6 建設(shè)自然化的河流

建設(shè)自然化的河流主要是指在河道治理的過程中，重現(xiàn)或維持原始的河流自然形態(tài)，充分發(fā)揮河流在水系中的重要作用[10]。就當(dāng)前河道治理工程的發(fā)展現(xiàn)狀來看，建設(shè)自然化的河流，在抗?jié)撤篮榈耐瑫r，能夠保護(hù)自然環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共處。在建設(shè)自然化河流的具體實(shí)踐中，應(yīng)盡可能接近最原始的狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上創(chuàng)造出多元化的環(huán)境。比如：可以將河岸線設(shè)計為不規(guī)則形，順應(yīng)自然發(fā)展規(guī)律。同時，在治理河道的過程中，應(yīng)根據(jù)河道的情況，科學(xué)、合理地劃分區(qū)域和階段，充分應(yīng)用自然之力，設(shè)置符合河流流動性質(zhì)的彎道。對河流景觀構(gòu)造而言，應(yīng)盡可能選擇當(dāng)?shù)氐淖匀恢脖缓妥匀徊牧?，使得河道呈現(xiàn)出原生態(tài)特征，進(jìn)一步促進(jìn)河流的自然化發(fā)展。

5.7 建立水生動植物種群

在河道治理工程中，建立水生動植物種群，能夠增加河流水生生物的多樣性，優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)。

首先，建立水生動物種群。目前，我國許多河流中的微生物和浮游生物過剩，對水質(zhì)造成了一定影響，嚴(yán)重破壞了河流的生態(tài)平衡。究其根本在于河流中的動物種類和動物數(shù)量大幅度減少。針對這種情況，應(yīng)結(jié)合河道的實(shí)際情況，切實(shí)增加河流中的動物種類和動物數(shù)量，建立有效的水生動物種群。比如：可以適當(dāng)?shù)卦黾遇a魚、螺、鮑的種群數(shù)量，有效清除河流中的垃圾和浮游生物，維持河道內(nèi)的生態(tài)平衡[11]。

其次，建立水生植物種群。水生植物種群可以切實(shí)提升河道的觀賞性，有效增強(qiáng)河道的抗洪能力。在具體的工作實(shí)踐中，應(yīng)充分考察河道周圍的土壤環(huán)境和當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，盡可能選擇固土能力強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)、具有一定觀賞性的水生植物，從而在治理河道的同時，給人們帶來良好的視覺享受。

此外，如果河道本身的污染情況較為嚴(yán)重，則應(yīng)對污染源的成分進(jìn)行綜合評判，根據(jù)實(shí)際的污染成分、污染程度，選擇具有凈化水質(zhì)功能的水生植物，有效吸收河道中的污染物，達(dá)到凈化河道的目的。比如：可以在河道中種植睡蓮等浮葉植物、金魚草、黑藻等沉水植物，有效吸收河水中存在的氮、磷、鉀等營養(yǎng)物質(zhì)，降低河水中氮、磷、鉀的實(shí)際含量，從而對浮游生物的生長起到良好的抑制作用，切實(shí)增強(qiáng)河流的供氧能力，不斷提高河流本身的自凈能力[12]。值得注意的是，在建立水生動植物種群時，應(yīng)綜合評估水生動植物可能對河道造成的不良影響，杜絕水生動植物在河道中泛濫成災(zāi)，避免進(jìn)一步加劇河道的生態(tài)問題。

5.8 關(guān)注工程施工中的生態(tài)保護(hù)

在河道治理工程中，應(yīng)盡可能保留原有的植被，嚴(yán)禁出現(xiàn)亂砍濫伐的問題。針對河道治理工程中產(chǎn)生的廢渣，應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)定運(yùn)送至指定的棄渣場進(jìn)行處理，并且設(shè)置科學(xué)、合理的擋渣墻、盲溝和返濾層。針對裸露出來的地表，應(yīng)進(jìn)行必要的綠化覆蓋。

此外，在河道治理工程施工中，嚴(yán)禁將未經(jīng)沉淀的水泥漿水、泥漿水直接排入下水道，嚴(yán)禁將生活污水、施工廢水直接排放至農(nóng)田、灌溉水渠、飲用水源中，嚴(yán)禁將化學(xué)品、燃料、油料隨意堆放，從而有效減少對周圍水系、農(nóng)田、土壤造成的不良影響。

6 結(jié)束語

目前，我國河道治理難度大、生態(tài)系統(tǒng)受損嚴(yán)重的問題較為突出。河道治理工程中生態(tài)水利技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)切實(shí)遵循因地制宜、全面規(guī)劃、分步治理的基本原則，并且落實(shí)整體性設(shè)計，建立有效的生態(tài)河堤，提升堤線布置和堤型選擇的合理性，優(yōu)化河流斷面設(shè)計，逐步恢復(fù)退化河岸帶，建設(shè)自然化的河流，建立水生動植物種群，關(guān)注工程施工中的生態(tài)保護(hù)，從而進(jìn)一步增強(qiáng)河道治理的整體效果。