山區河流生態治理在七拱河流域的嘗試

魯小兵,么振東

(廣東省水利電力勘測設計研究院,廣東 廣州 510635)

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山區河流生態治理在七拱河流域的嘗試

魯小兵,么振東

(廣東省水利電力勘測設計研究院,廣東 廣州 510635)

通過對河流生態治理理念的分析,提出山區中小河流生態治理特點,并在七拱河流域嘗試運用了幾種生態治理方案。經過實際運用檢驗,對生態治理措施的防洪效果、生態效果進行了小結,為今后山區河道的生態治理提供了借鑒。關鍵詞：山區中小河流；生態治理；疊砌大塊石；河道卵石摻土護坡

河道生態治理是在保障行洪安全基礎上,尊重河道自然規律,保持河道原有形態和河勢,同時在治理中注重原始植物群落、生物生境的保護,兼顧河道水環境改善、防止水土流失,為水生植物生長、水生動物繁殖、兩棲動物的棲息繁衍創造條件,使河流生態系統實現可持續發展。在以往的河道護岸設計中,基于傳統的水利工程設計思想和規范,我們往往采用的護岸工程比較單一并力求順直,偏重于追求結構強度安全,大都采用砼或漿砌石等硬質護岸,逐漸阻斷了水陸生態系統之間的聯系,從而導致河流生態系統的損傷。隨著人們對生態、環境等進一步的認識,河流生態修復受到越來越廣泛的關注,如研究開發可長草的環保混凝土等,并在一些河道治理中廣泛運用。

1 山區河流生態治理特點及七拱河治理背景

山區性中小河流相對于內河河網,具有山多、地少,石多、土少的特點,且河道主要受山洪、暴雨影響較大,洪水一般歷時較短,但來勢迅猛。目前常用的河道生態治理的方法,如天然大緩坡護岸,占地太多,而山區地少,難以適用；單純的植草護坡不能適應山區暴雨流速快、沖刷大的特性；生態砌塊、多孔混凝土構件等在山區周邊很難找到預制廠家,運用于山區河流運輸成本較高。因此,對于山區中小河流的生態治理,要想做到“安全、生態、經濟”,必須因地制宜,嘗試采用新理念、新工藝。

2015年,廣東省啟動山區五市中小河流治理工作,七拱河流域作為第一批試點河段列為治理項目。七拱河流域集雨面積845 km2,干流河長61 km,總落差966 m,河道平均坡降2.84‰,工程等別Ⅳ～Ⅴ級。七拱河流域地處山區,山高坡陡,河道狹窄、流程短。河道目前存在的主要問題有：河道淤積嚴重,護岸被淘刷、崩塌,建筑物損毀、阻水等。河道淤積料以砂卵石為主,河道周邊大塊石資源較為豐富。

2 生態治理方案

2.1 河床生態治理方案

——清理主槽,保留邊灘,不渠道化,不硬底化

山區中小河流平時流量較小,汛期受暴雨影響,河道水位漲落較快,長期沖刷導致河道主槽不明顯,邊灘較為發育。七拱河部分河段尤其支流河段具有明顯的這種山區河流特色,河道淤積、沖刷嚴重,現狀無明顯主河道,平時水流混亂,多處護岸被淘刷。在治理該河道時,采用適合山區河流的治理理念,不隨意裁彎取直,固定河道主槽,局部保留深潭,放緩河道邊灘,不渠道化河道,不進行硬底化。治理后,河道主槽明顯,中小水位時,河水歸于主槽,同時放緩河道邊灘,有效保護了河岸坡腳,維持了河道河勢。河道緩坡略高于常水位,處于水位變動區,并采用植草方式保護岸坡水土,有效調節了河道生態系統。治理設計斷面如圖1。

圖1 河床生態治理斷面

2.2 護腳生態治理

——嘗試采用新工藝疊砌大塊石護腳

七拱河流域大部分河道常年有水,給護腳結構的實施帶來了一定程度的困難,在進行護腳設計時,對多種形式進行了比選,如混凝土擋墻、漿砌石擋墻、埋石混凝土擋墻、漿砌石貼坡、格賓石籠、塊石護岸等,通過對比分析,結合七拱河流域大塊石資源豐富的特點,創新工藝,選用較為生態的疊砌大塊石護腳。疊砌大塊石主要采用機械施工,利用鉤機反鏟疊砌,輔以人工定位,施工速度快,造價相對較低,且可在水下施工作業,并能較好維系河道原有生態。通過計算分析以及嘗試性運用,為保證大塊石具有良好的抗沖刷性能,在七拱河流域治理中選用材料以及疊砌過程中設置了以下要求：選取大塊石重量一般不低于400 kg,塊石寬度在垂直水流方向約600～800 mm,厚度約500 mm,疊砌塊石一般先進行基槽開挖,然后采用鉤機擺放。疊石埋深約500 mm,可起到良好的防淘刷作用,抗沖刷流速可達2.5～4 m/s,上部疊石緊貼岸腳錯層擺放,層間塊石需錯位擺放穩固,貫穿性縫隙不大于150 mm。

疊砌大塊石采用機械施工,可節省人工,加快施工進度,降低工程造價,且適應各種天氣和施工條件。疊砌大塊石護岸保留岸坡縫隙、孔洞,為河流與大地之間架構水循環通道,保證水、氣的滲透順暢并為生物提供繁殖和生長環境,有利于河道生態體系的保護。疊砌大塊石設計斷面見圖2。

2.3 岸坡生態治理

——嘗試采用新工藝河道砂卵石摻土護坡

山區中小河流淤積材料大多為砂卵石,以往對這種河道的清淤治理,一般選擇清淤料外運至棄渣場或沿岸散亂堆放兩種方式。清淤料外運至棄渣場,增加了運輸成本,且棄渣場還會發生占地和水土保持的費用；沿岸散亂堆放,雖然降低了清淤成本,但往往一場洪水過后,岸邊的渣料又會回到河中,之前的清淤就變成了無用功。本次七拱河流域治理,為充分利用該材料,變廢為寶,在治理過程中,嘗試采用新型工藝,利用河道淤積料砂卵石摻土填筑岸坡,即在砂卵石護坡表層摻入粘土,并碾壓密實。摻土后的護坡有利于植物生長,且其抗沖刷性要高于純植草護坡。

圖2 疊砌大塊石設計斷面(單位：mm)

在七拱河流域治理中,經過嘗試應用和實踐檢驗,并結合部分段的試驗數據,對該種新工藝提出了如下要求：在其表層摻入黏土,與砂卵石拌合均勻,摻黏土后的填筑料黏粒含量控制在15%～25%之間,根據初步試驗數據,用于摻入黏土的黏粒含量不宜低于40%。摻土卵石護坡要求碾壓密實,坡度較緩,可以采用碾壓設備壓實的,壓實度不低于0.91；坡度較陡,碾壓設備無法作業的,采用鉤機履帶和反鏟壓實,其壓實度根據現場試驗數據確定。該護坡形式利用河道材料,減少了料場開挖帶來的生態破壞,且該護坡形式在抗沖刷強度上略高于植草護坡,同時還具有植草護坡的生態特性。其設計斷面形式如圖3。

圖3 河道砂卵石摻土填筑斷面(單位：mm)

3 七拱河流域生態治理的效果

上述生態治理方法已在七拱河流域進行了嘗試運用,并經過一段時期的運行,運行期間,先后經歷了主汛期、臺風雨、春汛和前汛期,多次經受不同程度洪水的檢驗,總體來講,治理后的河道能滿足河道的行洪安全,部分早期治理的河段,已與周邊聯成一色,生態景觀效果較好。治理方案尊重河道現狀,充分利用當地材料,變廢為寶,降低了工程造價,在安全、經濟、生態上均取得了良好效果,適合山區中小河流特點,達到了“防災減災、河暢岸固、生態治理、安全經濟”的預期目標。

治理后河床主槽清晰,平時河水在主槽通行,河水漲落,有利于邊灘動植物生長棲息。治理過程中保留河道蜿蜒屈曲的形態,有利于河道生物生長,提高了河道的生態景觀。岸腳采用新工藝機械疊砌大塊石,實施后經歷了多次洪水檢驗,基本未出現被沖毀、垮塌現象。經過一段時間的運行,疊砌塊石之間的縫隙基本被岸坡回填土嵌固,疊砌塊石與岸坡之間的咬合程度好,能適應局部變形,其孔隙間已有植物生長,河道魚蝦蟹等也棲息其間,疊石本身與周邊山水渾然一體。岸坡采用新工藝河道砂卵石摻土填筑護坡,經過一段時期的運行和幾場洪水的檢驗,岸坡基本穩定,植被恢復良好。治理后實景見圖4、圖5。

圖4 河床生態治理效果

4 結語

生態治理能體現人與水和自然生態的和諧相處,既能合理約束利用水資源,又能為人類生活提供良好的生態環境。

本文幾種山區中小河流生態治理措施在七拱河流域治理中進行了嘗試性運用,經過一段時間的檢驗,通過河道生態治理,恢復和強化了河道原有功能,保持了河道、河勢穩定,加強了河道行洪安全,同時改善了水環境,增強了河道蓄洪滯洪能力,減少了水土流失,改善了生態環境,基本實現水清、流暢、岸綠、景美,在保障人民生命財產安全的同時,改善了沿岸居民的生活質量。

[1] 么振東,黃程.廣東省山區五市中小河流治理實施方案[R]. 廣州:廣東省水利電力勘測設計研究院, 2014．

[2] 崔華存.中小河流生態治理探索[J].中國水運，2014(7):62-63．

[3] 田興梅.山區性中小河流生態治理探討[J].民營科技,2012(12)：268．

(本文責任編輯 馬克俊)

Attempt of Ecological Management in the Qigong River Basin

LU Xiaobing YAO Zhendong

(Guangdong Hydropower Planning & Design Institute, Guangzhou 510635, China )

Through the analysis of the concept of ecological management of rivers，The characteristics of ecological management of small and medium rivers in mountain area are proposed，And several ecological control schemes application of the Qigong river basin. Through the practical application of inspection，The flood control effect and ecological effect of ecological management were summed up. In order to provide a reference for the ecological management of mountain rivers in the future.

small and middle rivers in mountainous area； ecological management； stacked stone； river gravel soil slope

2016-05-10;

2016-06-23

魯小兵(1979),男,碩士,高級工程師,主要從事水利工程設計工作。

TV85

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1008-0112(2016)05-0049-03