淺談河道治理中生態水工技術及其運用

摘要本文根據烏沙河流域地理、氣象等自然條件、人文、防洪工程和生態環境概況，提出基于生態水工學理論的烏沙河整治工程總體設計方案，并重點從四個方面進行生態設計，為生態水工學在河道治理中的應用提供了一定的實踐經驗。

關鍵詞生態水工技術 河道治理 生態設計

中圖分類號:TV5文獻標識碼:A

生態水工學是以人與自然和諧相處為指導思想的一門新的科學技術，它的合理使用能夠緩解和解決當前河流治理中的諸多問題。在河流治理中，生態水工技術主要體現在堤線布置和堤型選擇技術、河流斷面型式設計技術、護岸工程技術、親水設計和生態修復技術等方面。生態水工學是在水利工程理論基礎上吸收、融合了生態學的原理和知識的一門新興學科，作為水利工程學一個新的分支，是研究水利工程在滿足人類社會需要的同時，兼顧水域生態系統健康與可持續性需求的原理與技術方法的工程學。

烏沙河流域為贛江左岸的一級支流，地處南昌市中心城區——昌北區，是重點發展的新城區。烏沙河是一條典型的地處新城區建設中的城市河流，所流經的區域用地主要是居住、辦公、商貿金融、工業用地等。本文根據烏沙河流域地理、氣象等自然條件、人文、防洪工程和生態環境概況，提出基于生態水工學理論的烏沙河整治工程總體設計方案，并重點從四個方面進行生態設計，為生態水工學在河道治理中的應用提供了一定的實踐經驗。

在河流治理工程項目中，生態水工學要求在遵循自然規律的基礎上，通過人類的作用，根據技術上適當、經濟上可行、社會能夠接受的原則，使受害或退化的河流廊道生態系統重新獲得健康并有益于人類生存與生活的生態系統重構或再生過程。河流治理工程中，生態水工技術主要體現在堤線布置和堤型選擇技術、河流斷面型式設計技術、護岸工程技術、親水設計和生態修復技術等方面。以下結合南昌市昌北城區烏沙河綜合整治工程，對生態水工技術及其在實際工程中的設計運用進行闡述。

1 堤線布置和堤型選擇

河流形態的多樣化是生物物種多樣化的前提之一，因此，在布置堤線及選擇堤型時應做到:

(1)在布置堤線時，應盡可能的保留江河湖泊的現有自然形態，保留或恢復其蜿蜒或分汊散亂狀態，即保留或恢復其濕地、河灣、急流和淺灘。

(2)在確定堤線時，應遵循宜寬則寬的原則，處理好行洪和生態保護需要與土地開發利用之間的矛盾。河槽與河漫灘不僅要能滿足設計洪水的行洪要求，還要保持一定的淺灘寬度與植被空間，為生物生長發育提供棲息地，從而發揮河流的自凈化功能。

(3)堤型選擇除須滿足滲流穩定、滑動穩定等安全條件外，還應結合生態保護(或恢復)的技術要求，盡量采用當地材料，為植被再生長提供條件，以保持河流的側向聯通性。

烏沙河綜合整治工程堤線布置和堤型選擇設計中，充分考慮了以上幾點，大部分河段基本以現有河道為基礎，進行適當的岸線整治、擴寬、清淤等。

2 城市河流斷面型式設計

在進行河道整治時需根據不同的功能要求設計不同的斷面形式。城市內部及其周邊的城郊河道由于河道兩側空間有限，加之考慮生態景觀等因素，所以在治理時對于斷面的設計須進行綜合考慮。

根據河道兩側可利用空間的大小，可以將城市河道分為三類河流段:城郊大型河流段、人口集居地河流段和城鎮區域河流段。

城郊大型河流段城郊大型河流段的河灘地較為寬闊，可以采用復式斷面。枯水期流量較小，水流歸主槽河道;洪水期流量大，洪水漫灘，過水斷面大，洪水位低，一般可不修建高大的防洪堤。

人口集居地河流段位于城鎮等人口集居地周邊的河道，兩岸空間較小且居民對河道功能的要求較高。在治理河道、綠化河岸與布置道路時，對于護岸及周圍景觀的合理布置能充分體現河道安全、休閑和親水的功能，營造人水和諧的人居環境，提高城鎮的品位。由于在人口集居的地方河道兩岸的空間相對較小，河道治理采用梯形和矩形斷面。

(1)梯形斷面。梯形斷面結構較簡單，在滿足泄洪要求的基礎上，由于坡度較緩，有利于兩棲動物生存繁衍，還有利于保護河道的生態多樣性，同時也為周圍居民在有限的生活空間中創造了盡可能多的水趣，滿足人們的親水需求。

(2)矩形斷面。矩形斷面最大的優點就是所占面積很小，通常在原有河道的基礎上挖深即可形成。較適合用于枯水期及汛期水位變幅不大、全年各時期正常水位基本相同的河流。

城鎮區域河流經過的地區通常是較為繁華的商業區和人口比較密集的居住區，很難通過改變河道已有斷面來增加允許下泄的設計流量。因此，需要采用特殊的工程與非工程措施治理洪水，達到防洪減災的目的。常用的工程措施有:流域內的雨洪調節池、蓄滯水濕地、泡沼、地下調節池等。條件允許時還可以考慮雙層河道的方法。

烏沙河水系是穿越南昌市昌北城區的主要河流，結合地形條件一般采用復式斷面，景觀水位以下為主槽，兩邊設二坡休閑親水平臺，洪水時漫灘作行洪斷面。河道最小底寬按設計洪水流量分段確定，河道最小底寬為最小控制數，實際河面寬大于控制數者則保留現狀河寬。

3 護岸工程技術

在河道整治工程中，對生態系統影響最大的因素即為水陸交錯帶的岸坡防護結構。水陸交錯帶是陸生、水生動植物的生活遷移區，也是動物覓食、棲息、產卵、避難所在，至關重要。

石籠結構生態型護岸網籠為一種傳統型護岸方法，在上世紀90年代得到了廣泛的應用。鐵絲石籠技術是防洪堤護岸工程維修中經常運用的一種行之有效的方法。它可以穩定基礎，固坡阻滑，有效防止水流沖刷和風浪重蝕。

(1)土工網復合植被技術。土工網墊固土種植基主要是由種植土、草籽和聚乙烯、聚丙烯等高分子材料制成的網墊等組成。固土網墊質地疏松、柔韌，可充填并存儲土壤和砂粒。植物的根系可以穿過網孔均衡生長，長成后可使網墊、草皮、泥土表層結合牢固。這種護坡結構現在運用較廣。

(2)網格反濾生物工程。網格反濾生物組合護坡，即在坡面上砌筑方格，在格內栽種固土植物，可以根據該地區的氣候選擇適宜的植物品種。該護坡工程特點是:投資少、見效快、易排水、防沖刷、抗凍漲，為土渠襯砌創出一條既經濟又使用的新技術。

(3)植被型生態混凝土。植被型生態混凝土是近年日本在河道護坡方面作出的研究，主要由多孔混凝土、難溶性肥料、保水材料及表層土組成。在護岸結構中可以利用生態混凝土預制塊體做成砌體結構擋土墻或直接作用為護坡結構。

(4)多孔質護岸。多孔質護岸形式主要有用混凝土預制件構成的各種帶有孔狀的適合動植物生存的護岸結構，如不規則魚巢結構、盒式結構、自然石連接等結構形式，多孔質護岸大多是預制構件，施工方便，既為動植物生長提供了有利條件，又抗沖刷，是生態護岸中較有代表性的一類護岸類型。多孔質護岸兼顧了生態型護岸和景觀型護岸的要求，值得推廣。

(5)多自然型護岸。對于流路短、沖刷不太嚴肅的河流，護岸趨向于以自然的植被、原石、木材等材料來替代混凝土，盡量創造多自然型的河道。

4 親水設計

親水設計提倡在各類生物的棲息環境、自然教育、環境綠化美化、岸邊旅游休閑和人類的日常生活之間尋找一個最佳平衡點，建立一種尊重自然，愛好自然，親近自然的新模式。考慮到人對流域活動的參與和生態系統的需要，通過建設護岸、河道流水、休閑道路、高水灘地、沿岸設施等，形成舒適、親和的水邊空間。

水上活動設計包括漂流、泛舟、釣魚、戲水等，而水邊活動設計，則可考慮賞景旅游、廣場及親水走廊等，為城市人群提供良好的環境娛樂休閑。

5 生態修復技術

生態修復是指利用生態工程學或生態平衡、物質循環的原理和技術方法或手段，對受污染或受破壞、受脅迫環境下的生物生存和發展狀態的改善、改良或恢復、重現。其中包含對生物生存物理、化學環境的改善和對生物生存“鄰里”、食物鏈環境的改善等。河道生態修復是使河道生態系統恢復到與未被破壞前近似的狀態，且能夠自我維持動態均衡的復雜過程。人類對河道生態修復開始于認識到某些自然或人類的擾動破壞生態系統的結構和功能，阻礙了生態系統恢復到原來狀態。河流修復的最終目標是得到健康、具備豐富的棲息地環境、有生命力的和能夠充分發揮自然生態功能的河流。

河流生態修復的主要技術方法包括緩沖區修復、植被修復、生物——生態修復及生境修復等。

緩沖區是河流與陸地的交界區域包括河流的護岸工程。緩沖區修復的主要作用是方便行洪，起到分蓄洪水及削減洪水的作用。河流與緩沖區河漫灘之間的水文連通性是影響河流物種多樣性的關鍵因素。緩沖區可將洪水中的污染物沉淀、過濾，并截留暴雨徑流;可為動植物提供良好的生息環境;可保持自然景觀特征，提供舒適的生活休閑空間。緩沖區恢復工程技術主要是生態護岸材料的采用。

植被修復植被修復是最普遍的河流修復的技術方法。可以通過植被影響河流的流動、河岸抗沖刷強度、泥沙沉積、河床穩定性及河道形態，從而對河流產生影響。同時，合理分布植被還有助于減輕洪水災害、凈化水體，并提供休閑景觀場所及多種生態服務功能。

生物—生態修復生物—生態修復涉及諸多方面的技術，如人工曝氣復氧、生物強化人工河道、底泥污染控制、生態溝渠、自然河道生態塘、生態護岸和生態修復耦合系統等。

6 結語

修建生態河堤，增加河邊濕地及河灘面積，恢復河岸水邊植物群落和河內水生態系統，維護生物的多樣性己成為國際上河流建設發展的必然趨勢。本論文對生態水工技術進行淺顯闡述，并在南昌市烏沙河整治中進行具體實踐，希望可以為進行此類工程提供借鑒，并相互交流取得更為有益的生態、工程實效。

參考文獻

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