生態(tài)修復(fù)技術(shù)在河流治理設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘要：本文對(duì)生態(tài)修復(fù)技術(shù)原理和適用性進(jìn)行了分析，并就其在河流治理設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：生態(tài)修復(fù);河流治理;設(shè)計(jì);應(yīng)用

0 引言

河流原本是陸地上蘊(yùn)含豐富的淡水自然生態(tài)系統(tǒng)，隨著城市化發(fā)展和人口快速增長(zhǎng)，人類對(duì)土地資源和水資源需求不斷增加，導(dǎo)致河流生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞。河流治理很早就開始了，起初人們看重的是河流自身功能的體現(xiàn)，如防洪、排澇、灌溉、養(yǎng)殖、航運(yùn)等，河道整治主要從工程結(jié)構(gòu)上考慮問題，注重施工效率和工程效果，表現(xiàn)在渠道化、硬岸化，破壞了河岸的過濾效果和河流的自凈能力，也切斷了河水與駁岸的自然生態(tài)鏈;河道裁彎取直，改變了河流自然形態(tài)，看似流水通暢了，行洪能力提高了，實(shí)則河水流速增加，洪峰提早出現(xiàn)，滯洪能力大為削弱;河道斷面形式單一，不僅景觀效果差，也破壞了河流生物多樣性，因?yàn)楹訛竦睾蜕钐侗臼巧锶郝涞臈⒌兀脑斐山y(tǒng)一、規(guī)則的梯形斷面，這些都不復(fù)存在了。從上世紀(jì)60年代起，歐美國(guó)家發(fā)起新的河流整治理念，重視河流的自然形態(tài)和生態(tài)功能，通過拆除河道硬質(zhì)襯砌、恢復(fù)河灘濕地、再現(xiàn)蜿蜒河流等措施，重現(xiàn)河流的自然景色和生物多樣性，80年代后這種理念被亞洲的日本、韓國(guó)所接受，開展了一系列的河流整治活動(dòng)，例如韓國(guó)河流生態(tài)修復(fù)起步雖晚，但很多理論已被應(yīng)用到河流整治中^[1]。我國(guó)傳統(tǒng)河流整治觀念的改變是進(jìn)入21世紀(jì)開始的，當(dāng)時(shí)的初衷是改善城市面貌、提高城市環(huán)境質(zhì)量、利用城市濱河空間和帶動(dòng)沿河經(jīng)濟(jì)發(fā)展等，但通過生態(tài)修復(fù)治理水質(zhì)的重要性并沒有引起足夠重視，而且普遍的問題是盡管強(qiáng)調(diào)生態(tài)治理的重要性，然而技術(shù)上缺乏可操作的具體措施，并且許多人對(duì)于生態(tài)修復(fù)的認(rèn)識(shí)僅停留在景觀再造上，簡(jiǎn)單的以為生態(tài)修復(fù)就是河岸綠化和設(shè)置一些親水空間，完全不考慮河道的基本情況和功能定位^[2]。因此，本文對(duì)生態(tài)修復(fù)技術(shù)及其在河流治理中應(yīng)用進(jìn)行了探討。

1 生態(tài)修復(fù)技術(shù)原理及其適用性

1.1 生態(tài)修復(fù)與生態(tài)修復(fù)技術(shù)

所謂生態(tài)修復(fù)，是在生態(tài)學(xué)原理指導(dǎo)之下，以生物修復(fù)為主要手段，輔以物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)及其他工程技術(shù)措施，并將它們優(yōu)化組合成為耗費(fèi)最省、效果最佳的環(huán)境污染治理的綜合修復(fù)方法。生態(tài)修復(fù)技術(shù)就是以生態(tài)修復(fù)理論為基礎(chǔ)，針對(duì)各種退化環(huán)境特點(diǎn)，采取適應(yīng)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境修復(fù)的技術(shù)^[3]。生態(tài)修復(fù)技術(shù)包括單項(xiàng)生態(tài)修復(fù)技術(shù)和復(fù)合生態(tài)修復(fù)技術(shù)兩大類，前者主要包括植物修復(fù)技術(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)和化學(xué)修復(fù)技術(shù)三種單項(xiàng)修復(fù)技術(shù);后者是將各種單項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行組合，例如化學(xué)-生物修復(fù)技術(shù)、植物-化學(xué)修復(fù)技術(shù)、植物-物理化學(xué)修復(fù)等。由于生物修復(fù)非常復(fù)雜，單項(xiàng)修復(fù)技術(shù)往往修復(fù)效果不佳，所以將不同單項(xiàng)技術(shù)聯(lián)合起來可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，綜合效果顯著。河流是陸地水環(huán)境的重要組成部分，針對(duì)河流生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)采取的生態(tài)修復(fù)技術(shù)即為河流治理生態(tài)修復(fù)技術(shù)。

1.2 河流治理中的生態(tài)修復(fù)技術(shù)

在河流治理中，主要采用緩沖區(qū)恢復(fù)、植被恢復(fù)、河道補(bǔ)水、生物-生態(tài)、生境、水生生物群落等修復(fù)技術(shù)，適用于中小河流治理^[4]。緩沖區(qū)是河流與陸地之間起到緩沖作用的漫灘、濕地等區(qū)域，通過恢復(fù)緩沖區(qū)不僅能滯洪和蓄洪，也起到沉淀、過濾和凈化洪水的效果，為野生動(dòng)植物提供棲息之地，恢復(fù)生物多樣性。植被恢復(fù)是河流治理的主要技術(shù)手段，可改善河道形態(tài)，凈化河水并減輕洪水威勢(shì)。河道補(bǔ)水的途徑有擴(kuò)大水庫泄流量、引水、污水回用等，通過增加河流流量可以更好地發(fā)揮河流的生態(tài)功能。生物-生態(tài)修復(fù)技術(shù)包括河流人工曝氣、疏浚底泥、建設(shè)河道生態(tài)塘（渠）、微生物強(qiáng)化（投菌）、生態(tài)護(hù)岸等技術(shù)，可以改善水生物生存環(huán)境、增強(qiáng)河流的生態(tài)處理能力。生境修復(fù)是恢復(fù)河流自然景觀、生物多樣性的重要技術(shù)措施，包括恢復(fù)淺灘、再造深塘、恢復(fù)河流蜿蜒形態(tài)等。天然河流里存在著各種各樣的水生生物群落，由于不合理的河道治理破壞了水生生物生存環(huán)境，導(dǎo)致大量水生生物群落消失，修復(fù)水生生物群落即利用適宜的鄉(xiāng)土品種優(yōu)化群落結(jié)構(gòu)，建立生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者完整有效的食物鏈結(jié)構(gòu)，恢復(fù)水體自凈能力。

2 生態(tài)修復(fù)技術(shù)在河流治理設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 設(shè)計(jì)原則

應(yīng)用生態(tài)修復(fù)技術(shù)對(duì)河流進(jìn)行治理應(yīng)遵循自然循環(huán)、生物多樣性、功能需求主功能優(yōu)先及多功能協(xié)調(diào)、景觀美化、治理分時(shí)段河段細(xì)化、綜合效益最大化等原則，治理效果的評(píng)價(jià)應(yīng)以社會(huì)合理、生態(tài)合理、環(huán)境合理、操作合理等指標(biāo)進(jìn)行衡量。社會(huì)合理即工程應(yīng)抗沖、耐久，并具備適當(dāng)?shù)木坝^與親水效果、休閑功能等;生態(tài)合理即水生生物豐度高、河流流速分布多樣化、濱河植物生長(zhǎng)良好、生物通道暢通、生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)功能良好等;環(huán)境合理包括水流結(jié)構(gòu)多樣化、水體凈化能力強(qiáng)、工程透水性良好;操作合理即取材環(huán)保、材料加工環(huán)保、施工簡(jiǎn)單易行、避免水土流失、施工對(duì)水生生物影響小、河流維護(hù)方便、造價(jià)合理等。

2.2 河道斷面設(shè)計(jì)

河道斷面形式是影響河流生態(tài)功能的關(guān)鍵因素，其中橫斷面關(guān)系到河槽、灘地、河岸植物群落結(jié)構(gòu)和河流濕地的恢復(fù)，而縱斷面影響河流沿線縱比降、跌水、深潭等流速多樣性，對(duì)魚類洄流、繁衍有重要影響^[5]。

河流橫斷面有復(fù)式斷面、梯形斷面和直墻河道（矩形斷面），其中復(fù)式斷面生態(tài)性最好，梯形斷面較差，直墻河道最差，所以應(yīng)首選復(fù)式斷面，在地形受限條件下可以選用梯形斷面，盡量避免直墻河道。在設(shè)計(jì)河流橫斷面時(shí)，灘地高程被高潮水位的淹沒深度不應(yīng)超過1.2～1.5m。復(fù)式斷面第二臺(tái)階岸墻高度不應(yīng)超過2.5m，否則應(yīng)設(shè)置第三臺(tái)階。河岸與灘地寬度應(yīng)滿足行人安全要求，城區(qū)河灘寬度不得小于1～3m。為了改善視覺效果，河道寬深比應(yīng)在3以上，當(dāng)寬深比在8以上封閉感就會(huì)消失。生物廊道寬度根據(jù)保護(hù)的水生生物而定，無脊椎動(dòng)物的生物廊道寬度應(yīng)在3～12m;鳥類遷徙、小型哺乳動(dòng)物與魚類覓食廊道寬度應(yīng)在12～30m;野生動(dòng)物廊道應(yīng)在30～60m。

河流縱斷面沿線比降超過3%時(shí)，應(yīng)考慮采用人工階梯深潭結(jié)構(gòu)，也可以采用魚道和階梯跌水結(jié)合，以緩解水流對(duì)河道的沖擊。當(dāng)沿線比降在1%～3%時(shí)，可采用透水堰、階梯跌水、河底修復(fù)等輔助措施來緩解水流對(duì)河道的沖擊。應(yīng)拆除不必要的水壩、高堰、橡膠壩等設(shè)施，少設(shè)置節(jié)制閘。河道兩頭的防洪閘、防潮閘應(yīng)為常開狀態(tài)，并進(jìn)行適度調(diào)節(jié)。

2.3 生態(tài)護(hù)岸構(gòu)建方法

生態(tài)護(hù)岸是在保持邊坡形態(tài)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，利用植物或結(jié)合工程技術(shù)措施對(duì)河道坡面進(jìn)行防護(hù)的一種新型護(hù)岸形式，其構(gòu)建方法是對(duì)硬質(zhì)護(hù)岸進(jìn)行生態(tài)修復(fù)改造。圖1是生態(tài)護(hù)岸的各種構(gòu)建方法。（a）設(shè)置了深潭、淺灘和人工濕地;（b）將0.8～1m石塊埋入河床和河濱帶，有利于魚類繁衍;（c）利用球狀生態(tài)混凝土進(jìn)行修復(fù);（d）是景觀型多級(jí)階梯人工濕地護(hù)岸的一種做法;（e）不拆除硬質(zhì)護(hù)岸而開新槽并種植輥式植被的方法;（f）是在混凝土護(hù)岸上開設(shè)凹槽，再回填土壤和碎石，以利植物種植。

3 結(jié)語

對(duì)河流進(jìn)行生態(tài)修復(fù)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到水利工程學(xué)、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、城市規(guī)劃與城市園林等眾多學(xué)科，由于對(duì)生物學(xué)、生態(tài)學(xué)及可持續(xù)發(fā)展理論缺乏深入的理解和運(yùn)用，我國(guó)當(dāng)前許多河流治理仍停留在景觀改善、帶動(dòng)周邊經(jīng)濟(jì)發(fā)展的層面上，因此在河流治理中應(yīng)積極吸取國(guó)內(nèi)外成功經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合河流特點(diǎn)采用切實(shí)可行的技術(shù)方法。

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