關于水利水電工程中生態河道設計的研究

蔣津平

（河北省水利水電勘測設計研究院集團有限公司，天津 300250）

1 水利水電工程中的生態建設理念

隨著生態保護理念的深入發展，使得社會生活的各個領域都意識到了其重要性。就生態建設理念來說，所包含的內容極為廣泛，并且還有著一定的區域性，針對不同的氣候、人文等，所應用的生態建設理念都大相徑庭。在生態建設中，還應融入生態功能性的相關理念，并圍繞生態自然的功能，來實現生態建設理念在生活中的有效性。

生態環境和人們的生活之間有著巨大的關系，其更是人們發展的核心基礎。對于水利水電建設來說，工程的開展會對周邊的生態環境帶來影響，為真正落實環境保護工作，就要在實際設計中融入生態建設理念。要把水利水電工程建設對生態平衡的破壞，控制在自然生態的自愈能力以內。若是缺少生態建設的話，就一定會在建設后對生態造成嚴重的影響。由于可持續發展的提出，所以水利水電工程在進行環境建設的時候，應客觀遵循環境規律，充分了解工程施工的生態設計標準，以此保障水利水電工程可充分融入生態理念，實現人與自然和諧發展的目標。

隨著近幾年經濟的快速發展，使得水利水電工程的建設規模逐漸擴大，以往的工程設計對于實用性的要求更高，注重農業發展，忽略了對環境保護的思考，致使我們國家早期的水利水電工程建設對生態環境造成了極為嚴重的影響，甚至還破壞了生態系統。

2 河道生態環境保護與治理工作的重要性

首先，河道生態環境保護與治理工作符合國家生態環境保護的基本國策，國家所提出的“三化同步、三生融合”的發展戰略中的“三生”主要是指生產、生活以及生態，而生態又主要包含了自然生態和社會生態，生態文明在社會發展當中的突出地位逐漸得到提升。對河道進行生態環境保護以及治理符合如今所提出的生產發展、生活美好以及生態優越的三位一體發展戰略，對于可持續發展提供了有力的保障。

生態環境包含了多種組成要素，動物、植物、微生物、礦物以及河流等屬于生態環境中的天然物質因素，其與人工物質要素共同組成了完整的生態環境。而河道及其周邊地帶包含了多種生態環境要素，因此對河道進行生態環境保護與治理屬于生態保護的關鍵性環節。

城市河道治理與農村河道治理均具有重要意義，可是兩者又具有一定的區別。城市發展過程對于河道的改造工作在促進城市發展的同時也帶來了無法預估的負面影響，最終導致城市河道逐漸失去水文活力。比如，有些城市地區在河道上游建設水庫，有可能會導致河道干涸情況的發生，因此為了降低城市河道改造所造成的負面影響，應當及時開展河道生態環境保護與治理工作。農村河道治理同樣具有重要意義，因為在經濟迅猛發展的同時，農村當中河道占用現象也在變得更加明顯，最終導致水面積迅速減少的情況，由此而引發的河道淤積對水利生態功能造成了一定的負面影響。

另外，由此而引發的河道坍塌對于周邊植被以及水環境造成了嚴重的破壞和污染。無論是在對城市河道還是農村河道進行治理的同時，都應該關注生態環境保護工作，以此來提高供水安全性以及實現可持續發展。

3 生態河道結構設計

3.1 河道蜿蜒性構造

其能夠有效減少河道的流速，以及泥沙輸送移動的能力。在進行建設生態河道的時候，通過注重河道蜿蜒性的建設，還可以增加河道內生物群體的棲息地，有利于促進河道的整體生態穩定性，并且還能起到降低工程造價的作用。

3.2 淺灘-深灘序列

在自然界的河道中，縱斷面會經常產生深淺交替的深灘和淺灘，它們還能產生急、緩的水流條件，并逐漸形成豐富的生物群落，所以設計好淺灘-深灘的序列，可有效確保生態河道建設的有效性。

4 河道水環境生態綜合治理中存在的問題

4.1 河道水源污染問題

在城市高速發展的背景下，使得水資源被大量消耗以及使用，尤其是在大部分一線城市內部，其整體水資源較為匱乏，在部分嚴重的情況下，城市河道會因為水資源的緊缺導致河道枯竭等嚴重問題出現[1]。在城市環境當中，人員的整體數量相對較多，在工業企業的生產方面，也有著更充足的生產力，可確保工業化生產的基本需求量能夠逐步提升，并且在拓展工業生產單位的同時，需科學合理地提升水資源的使用率。如果河道的基本水量無法有效滿足群眾用水以及工業生產的基本需求，在工業企業使用河道水資源的過程中，就會造成水源污染等問題，對河道水環境的整體質量造成不良影響。

4.2 水資源的整體消耗量較多

在當前的社會環境中，越來越多的城市內部河道水環境存在問題，產生問題的主要原因為地區內部的水資源浪費問題十分嚴重，導致河道產生干涸或斷流等嚴重問題，在這種背景下，河道水環境當中的生態系統也會受到影響。城市在快速發展的過程中，引發資源過度消耗的問題，周邊的生態環境受到了十分嚴重的污染。隨著城市內部人口數量的持續提升，人們的生活質量以及生活需求也在逐步提升，使得日常的循環過程中會消耗大量的水資源。原本的河道難以滿足社會的基本需求，河道自身所具備的生態協調能力也會因污染過于嚴重受到破壞，從而降低河道內部的儲水量。在部分城市當中，其為了高效解決河道水資源匱乏的問題，會將部分再生水引入河道內部，通過人為措施促進河道循環，以求恢復原本的生態系統，但其與自然的水資源進行比較，在數量以及凈水力度等方面都存在較大差異，產生的作用也欠佳。

4.3 河道滋生微生物種類多

在城市河道生態環境修復過程中，河道內部滋生的微生物種類過于繁多，對利用水生態修復技術進行河道生態修復工作產生了難點。在對微生物進行分析時，主要根據其形態結構進行分類，微生物的結構不同，所屬的種類也不同。在城市河道中，微生物屬于原核細胞微生物和非細胞性微生物，兩者的種類繁多，體系比真核細胞微生物小，在河道內部可以進行無性繁殖，城市河道內部水體黑臭的情況，給微生物進行繁殖提供了有利的生存條件。大多數的微生物有益于生態系統平衡，但也有一小部分有害的微生物會對整個生態系統造成惡劣影響。在河道微生物中，原核細胞微生物占有的比例較高，該類微生物的種類繁多，有上萬種，其內部細胞不完整，導致該微生物沒有核膜與核仁，主要包含細菌、支原體等微生物種類。給城市河道造成較嚴重的污染，很多河道內部滋生微生物，其中一部分微生物屬于有害的病原體。因此，微生物的種類過多是治理城市河道問題的難點之一。

5 河道生態環境保護與治理措施

5.1 人工制造植物生態浮床

對水體進行微生物處理技術與曝氣復氧技術后，得到可以適應水生動植物生存的生態環境，但原有水體中的水生動植物已經死亡或滅絕，為使生態系統快速恢復平衡，可運用人工技術，制造植物生態浮床。植物生態浮床主要是以水生植物為主，將其進行無土栽培處理，使其連為一體，形成一個可以懸浮的水面上的床體，主要凈化富營養化的水質，通過植物自身的凈化系統，減少水中的氮、磷等化學元素的含量。在植物生態浮床的生態系統體系中，整個浮床植物均屬于共生關系，通過對水體的不斷凈化，使水體內部的空間與營養成分均衡，減少水體中的污染量，分解有機物，使整個水體逐漸恢復到原有的河道生態系統。在進行植物浮床類型的選定過程中，根據不同的水體可以選擇不同的植物浮床類型，一般常用的浮床主要為長方形或六邊形，按植物種類進行排列。常用的植物生態浮床為美人蕉、黃菖蒲等。

5.2 合理配置生態修復的水循環

設置植物生態浮床后，形成一個簡易的生態系統，在這個生態系統中需要進行生態修復水循環的配置，使外界資源合理有效地幫助水生動植物維持生態系統的平衡。水循環的配置應該考慮河道水體內部的水生動植物的種類、活動及生長。水循環的合理配置能夠使生態系統保持平衡，增加生態系統的多樣性，自身具有一定的保護能力，能夠對生態系統環境內的有害物質進行篩選與凈化。進行曝氣復氧技術后，水體內部具有大量充足的氧氣，滿足了水生動植物對氧氣的需求，加快了代謝凈化活動，此外還需要加快水循環速度，保障代謝活動過程中有干凈的水源。

5.3 注重河道治理規劃的設計

河道生態環境保護與治理工作當中十分重要的一個環節，便是統一全面河道治理計劃的制定。為了確保河道治理方案的合理性以及正確性，應當在制定河道治理規劃之前，先對所要治理河道的具體情況進行實地調查和綜合分析，并且在設計過程要充分考慮社會發展需要。在完成河道治理規劃的初步設計之后，應當對河道治理方案進行充分分析，確保其合理性以及科學性。河道生態環境保護以及治理工作不僅需要包含許多復雜的工作環節，還需要投入大量的時間以及資金，因此在進行河道治理規劃時應當盡量將治理工作進行細化，以此來全面提升河道治理工作質量。河道治理規劃設計屬于治理工作的第一步，相關部門以及工作人員一定要引起足夠的重視，在前期規劃環節盡量做到細致認真，避免規劃設計的不完善對后期河道治理工作的開展造成負面影響。

5.4 生態護岸

所謂的生態護岸就是指能夠將生態功能恢復的自然河岸，不僅如此，生態護岸也可以是存在著水透性的人造護岸。生態護岸在實際運用的過程中不僅僅能夠做到保證河道水環境以及河岸的物質能力交換，還能夠保證河道水自凈能力不被弱化，與此同時還存在著觀景功能以及行洪功能。在通過生態護岸開展河道水環境治理工作的過程中，其主要工作原理是通過水體溶解氧的增加以及生物棲息地的提供這兩大方面，在此基礎上能夠使得河道水環境周邊生物的水陸緩沖帶的連續性得以保障，還能夠保證其多樣性。建立在生態護岸結構材料不同的基礎上，可以將生態護岸分為以下幾大類：人工型生態護岸、半自然型生態護岸、自然型生態護岸。

6 生態河道邊坡設計

6.1 植被護坡設計

植被的根系都很發達，有效的植被建設能夠更好地保護生態河道邊坡水土。在對此進行設計的過程中，應篩選根系發達的植物，以充分保障根系植物可以起到防止水土流失的作用，并且挑選協調的植被景象，還可以對生態河道設計的造景展開良好的建設，進而使生態河道邊坡可形成較好的景觀。在設計植被護坡設計的時候，應根據水利水電工程生態區域性，在篩選固土植物時，應針對不同的氣候環境來進行選擇。在播種時，還要采取合適的措施，進而保障邊坡的植被種植成活率，防止返工帶來的經濟損失。就現階段而言，最常用的是混合攪拌技術處理法，通過攪拌植物種子、復合材料等，然后進行噴灑播種，從而確保植被護坡設計的科學有效性。

6.2 土工材料固土種植基護坡設計

土工材料固土種植基護坡的生態河道設計，是最近幾年發展起來的。此項技術主要是借助土工網墊等進行護坡?，F階段的土工網墊多應用聚丙烯等高分子材料，可以分為多層非拉伸以及雙向拉伸平面網等。多層網主要借助其粘性確保固土效果，以雙向拉伸平面網，對土壤等進行空間穩定，在設計土工材料固土種植基護坡時，需確保植物在生長中，根系可通過網孔進行生長，并和泥土表層結合，當前主要是用到人工作業方式。土工單元固土種植基，其借助的是聚丙烯等，以熱熔粘結的形式進行護坡設計[2]。但是這很容易受到暴雨的影響，所以在進行設計的時候，應增加混凝土來固定外圍，進而加強坡面的穩定性，并通過對根系植物的定向選種，增強根系的固土效果。

6.3 植被型生態混凝土護坡設計

這一設計理念最早是由日本提出，在引入了我們國家之后，得到了大量的應用，并取得了良好的效果。從近些年的發展來看，通過對混凝土材料等進行優化，并融入保水材料，極大地增強了植被型生態混凝土護坡設計的效果。

7 結語

總而言之，在河道水環境治理工程開展過程中，運用多方位生態修復技術能夠使得河道水環境的良性循環得以實現，不僅如此，對于河道水環境生態系統的穩定而言也具有至關重要的作用。與此同時，還能夠為河道水環境當中的動物以及植物創造良好的生存空間，而植物以及動物存在著非常優秀并且自然的生態治理功能，這種情況下也就意味著多方位生態修復技術在河道水環境治理工程中的運用能夠實現治理工作的可持續性發展。