生態水利工程的規劃設計方案分析與研究

（新疆伊犁州水利電力勘測設計研究院伊犁州835000）

生態水利工程的規劃設計方案分析與研究

袁偉

（新疆伊犁州水利電力勘測設計研究院伊犁州835000）

水利工程是國家建設的重點項目之一，其對于社會的發展具有積極的推動作用。傳統水利工程在建設時，基本都是以控制水流為主要目標，忽視了河流形態的多樣性以及水域生態系統的整體性。生態水利工程的提出，給上述問題的解決提供了途徑。鑒于此，文章對生態水利工程規劃的基本特征進行闡述，并在此基礎上，以河道作為研究對象，分析了生態水利工程的規劃設計方案。

生態水利工程規劃設計河道

1 生態水利工程規劃的基本特征

（1）安全性。生態水利工程規劃要以可持續發展觀為指導，在河流綜合治理的同時關注生態系統維護，避免給環境帶來破壞。在規劃中，要綜合運用水利工程學與生態學的知識，對工程建設進行合理安排，保證工程建設安全可靠。同時，規劃要遵循相關設計標準，結合河流特征、河勢變化、河流斷面等方面內容，對生態水利工程進行系統規劃，以保證施工安全，增強水利工程的耐久性。

（2）異質性。在水環境中擁有多種多樣的生物群落，受非生態環境本身自然空間異質性的直接影響，即自然空間與生物群落種類存在著依存與耦合關系。為此，要想提高生物群落的多樣化性，就必須提高河流空間異質性，在水利工程規劃中必須充分考慮河流生態環境的多樣化條件，避免工程建設對自然空間中生態因子的異質性帶來重大影響，進而維護工程所在地的生態系統平衡。

（3）反饋調整性。生態水利規劃要根據生態系統的發展作出調整，從發展階段來看，生態系統需要利用幾年時間進行演替，而其結構的復雜性和穩定性需要經歷更長的時間才能形成。所以，在生態水利工程規劃中，要著眼于長遠發展，通過仿造功能完善的河流系統結構，形成穩定的河流水利生態系統，充分發揮生態水利工程的作用，加強河流修復與河道治理，促使生態系統可持續發展。

2 生態水利工程的規劃設計方案

河道是水利工程的重要組成部分之一，也是生態水利工程規劃設計的重點，鑒于此，本文著重對生態河道的規劃設計進行分析和研究。

2.1 生態河道規劃設計內容

2.1.1 生態河道的平面設計

生態河道的平面設計關系到生態系統的整體把握，在設計中要重點考慮河流的過流能力。從當前河道現狀來看，河道生態系統受人類頻繁活動的影響，使得河道地帶日漸狹窄，水域面積大幅度縮減，生物物種的生存環境受到嚴重破壞。所以，在規劃設計生態河道時，既要滿足排洪要求，對河道寬窄進行合理規劃，又要恢復河道的生態系統，拓寬河道水域面積。這樣一來，不僅能夠通過修復河道生態系統為微生物繁衍提供生存條件，而且還能夠減輕汛期河道的行洪壓力，增大滲水面積，起到補給地下水，改善區域生態環境的作用。生態河道規劃設計要綜合運用生態學和水利學的知識，通過規劃設計重點治理河道環境，使河道恢復抗洪防汛的功能，有效降低水流流速，避免水流對沿岸造成過大沖擊，有效改善局部環境。此外，若河道位于城鎮生活區域，則要在考慮生態功能的同時，兼顧審美功能和社會功能，如設計親水的活動場所，供居民休憩娛樂之用，使河道成為城鎮亮麗的風景線。

2.1.2 生態河道斷面設計

河道水位和水量是河道斷面設計必須考慮的兩方面因素，在設計中要重點整治河流邊坡，使河道斷面滿足水生物生存繁衍的需求，并且不會在汛期對周邊居住環境構成威脅。為此，河道斷面設計可對單級梯形、矩形斷面、多層階梯的常見設計結構進行創新，采用復式斷面設計，具體如下：以常水位為分界點，在其以上部位設置河道緩坡，在其以下部位設計成梯形斷面。在汛期，河道水流會漫過河道緩坡，雖然增大過水斷面，但不會對周邊環境造成洪水沖擊；在枯水期，水流在主河道內流動，可維持基本的河流生態需水。通過復式斷面設計，不僅能夠體現河道內水流在常水位時的親水性，而且還能夠有效減緩護岸高度，滿足泄洪要求，此外也能為濱水區設計優美景觀提供規劃空間。在治理河道生態環境中，要將斷面結構設計作為切入點，根據生物群落多樣化、水流形式、水流流速、水體溶氧量等方面的要求，對河道斷面進行優化設計，恢復或仿造河道多樣化的生態景觀環境。

2.1.3 河床及護岸類型

生態河道設計的最終目的是使河道具有自修復功能，為了達到這一目的，需深入研究河道護岸形式，制定可行性方案。在常見的設計方案中，通常采用建造堰壩或橡皮壩的方式，使河床與河堤成為一體，而很少考慮到河床的建設需求。所以，為了保證設計方案的有效性，應當將河床設計納入到生態河道設計中加以重點考慮。在河道護岸設計中，應進行生態護岸設計，如采用柵格邊坡加固技術、植物根系加固技術、生態砌塊加固技術等，對河道護岸的生態環境進行恢復。這些技術措施均能夠增強堤岸的穩固性，促使河水有效補給地下水，有助于維持整個生態系統的良性循環。在護岸類型設計中，應充分考慮河道坡面形式，合理確定護岸結構形式，并選擇好建筑材料，以達到節約工程成本與保護生態環境的雙重目的。

2.2 生態河道的規劃設計方案

2.2.1 規劃設計的總體思路

在生態河道規劃設計中，要明確以下總體思路：

（1）工程確認。根據生態河道規劃區域和作業范圍，進行工程立項，對工程項目的可行性進行分析，明確工程的建設目標。

（2）調查研究。深入到工程所在區域進行實地勘察，勘察內容包括地形、地貌、地質、水文、生物等，適當擴大勘察區域面積，盡可能獲取更加全面的勘察信息。將勘察信息帶回到室內進行研究，如選取工程所在地的生物物種，結合所在地的水文地質情況，研究該物種的生活習性，分析影響物種棲息的環境因素，從而為保障工程區域范圍內的物種完整性提供可靠依據。

（3）工程設計。設計者要根據類似生態河道設計方案，秉承因地制宜的原則，對本工程的生態河道進行規劃設計。同時，設計者還要結合河道的具體情況，對規劃方案進行創新和優化。

（4）實驗驗證。在實驗室內驗證工程設計方案是否具備技術可行性、經濟合理性以及建設安全性，要求規劃設計方案必須兼顧生態功能、美觀功能和社會功能，能夠妥善應對汛期和枯水期的水流變化，并有助于修復改善河道生態環境，形成優美的河道景觀。

2.2.2 規劃設計的具體方案

在生態河道規劃設計中，網格結構是護岸常用的一種方案，因為這種結構更能體現出河道的整體生態性，如籠石生態型護岸、生態混凝土護岸、土工網復合植被護岸等等，這些生態型護岸的基本原理均為在硬性結構中預留出一定的空間，并制成生態網格形式的護岸，其中間有孔，并與坡面底部的土壤相接，可在孔內種植綠色植物，從而形成生態型護岸，它的主要特點是抗沖蝕能力強，護岸的缺口部位適宜動植物生長，對河岸的生態環境起到了一定的保護作用。為擴大柵格結構的應用空間，下面提出幾種具體的規劃設計方案：

（1）在對河道立式駁岸的設計中，可將封閉式的隔水砌墻改為柵格結構，具體方法是變立式為斜式，坡面從原本的直角改成65°～75°之間，并在坡面上預留出以下小孔徑的柵格，同時結合地域的氣候特點種植一些常綠植物、花卉或是灌木等，由此可充分體現出河道駁岸的生態性。

（2）對河道斜式護岸的規劃設計中，較為常用的形式有兩種，即混凝土砌石和附圖中的網格結構，這兩種形式的護岸均可改為柵格結構。

附圖網格結構的護岸

在具體的規劃設計中，應確保柵格空間疏密有序，可以混凝土砌石生態護岸面為主，在其上分出若干個柵格，要保證其大小的均勻性及布局的合理性，實際規格尺寸可按河道的水文水情進行設定，在較大的柵格空間內，可以種植喬木，較小的柵格內則可種植各類花卉或是灌木，避免出現附圖中只有綠草的單一化局面。通過多種植物的交錯布置，可增強河道景觀的自然美感，并且還能為各類以水生生物為食的鳥類提供棲息的場所。

（3）直立式結構是水利工程建設中混凝土砌石的常見結構，這種河堤結構作業方便、適用性強，雖然可以有效保護農田和居民生活環境，但是卻因結構自身的局限性，易造成河道渠道化，隔斷河流生態系統與其周邊生態系統的聯系。所以，有必要對直立式結構河堤設計進行改進，根據河道水文的具體變化，可采取斜式堤岸與自然型堤岸相結合的設計方案。若該河段受水流沖蝕嚴重，則通過斜式堤岸設計有效減緩堤岸高度，自然型堤岸設計適用于水流沖蝕較輕的河段。在具體的規劃設計中，要充分考慮工程的實際情況，通過設計間隔型的堤岸，以及增加親水臺階或平臺，使其滿足保護生物物種多樣性的需求。

3 結論

總而言之，生態水利工程的規劃設計是一項較為復雜且系統的工作，由于水利工程涵蓋的范圍較廣，為便于研究，本文以水利工程中較為重要的河道為對象，分析了生態河道的規劃設計內容，隨后提出規劃設計的具體方案，期望通過本文的論述，能夠對促進我國水利工程向生態化方向發展有所幫助。

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2017-02-10）

袁偉（1983-），男，四川資陽人，大學本科，工程師，研究方向：水利規劃、水土保持等。