甌江生態(tài)航道護(hù)灘植被生態(tài)恢復(fù)研究

魏慶，盧虹李，盧迪翔，王佳萍

（麗水市直屬公路港航管理中心，浙江 麗水 323000）

1 前言

甌江生態(tài)示范航道大港頭—白巖大橋段航道連接麗水中閑區(qū)古堰畫鄉(xiāng)景區(qū)、國家級(jí)濕地九龍濕地和麗水市區(qū)南明湖景區(qū)，水資源和旅游資源豐富，全長約 24公里，屬于山區(qū)性天然河流航道，河床以砂卵石為主，航道按Ⅶ級(jí)單線航道標(biāo)準(zhǔn)維護(hù)。

20 世紀(jì)80 年代國外很多水利與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的管理者和技術(shù)人員開始思考對(duì)河道整治技術(shù)中一些破壞生態(tài)環(huán)境的施工方案和施工技術(shù)。瑞士、德國等提出“親近自然河流概念”，河流的生態(tài)工程在德國稱為“河川生態(tài)自然工程”；日本稱為“多自然型建設(shè)工法”；美國稱為“自然河道設(shè)計(jì)技術(shù)”，即河流規(guī)劃與建設(shè)應(yīng)接近天然河流標(biāo)準(zhǔn)[1]。國內(nèi)河流生態(tài)治理的研究工作還處于起步階段，且主要以城市水生態(tài)和水景觀研究為主，在內(nèi)河生態(tài)航運(yùn)建設(shè)方面也開展了一些有益的探索。如：京杭運(yùn)河兩淮段生態(tài)護(hù)坡，利用原本就生長茂盛的蘆葦?shù)戎黧w綠色植物作為航道岸坡防護(hù)材料，提出了適宜京杭運(yùn)河量淮段航道護(hù)灘工程的植物配置模式，起到了減風(fēng)消浪、固土護(hù)灘、吸污凈水的功能[2]。

本文通過對(duì)影響護(hù)灘植被環(huán)境因素分析、甌江灘地植被特性分析，結(jié)合甌江蓮都航道護(hù)灘帶等維護(hù)工程，探索山區(qū)性天然河流航道護(hù)灘植被生態(tài)恢復(fù)技術(shù)，為今后類似航道生態(tài)恢復(fù)提供技術(shù)參考。

2 護(hù)灘帶工程實(shí)施后情況

2.1 護(hù)灘帶項(xiàng)目簡介

護(hù)灘帶由甌江（大港頭—開潭電站段）生態(tài)示范航道專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)工程建設(shè)。該項(xiàng)目航道起點(diǎn)大港頭，終點(diǎn)開潭電站，共計(jì)約37km，其中，甌江大港頭—白巖大橋段，全長約 24 公里，屬于山區(qū)性天然河流航道，河床以砂卵石為主。甌江生態(tài)示范航道大港頭—白巖大橋段按Ⅶ級(jí)單線航道標(biāo)準(zhǔn)維護(hù)，航道尺度為14×0.8×130m，同時(shí)滿足50 客位游船雙線通航的要求，專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)工程于2015 年6 月開始實(shí)施，主體疏浚和護(hù)灘工程于2016 年10 月基本完成主體工程，2018 年3 月份全部施工完成，基本達(dá)到“先通后暢”的預(yù)期目標(biāo)，由于上游電站未按60m3/s 的日調(diào)節(jié)量放水等原因，項(xiàng)目實(shí)施后枯水期只部分航道實(shí)現(xiàn)了通航目標(biāo)。

合金鋼絲網(wǎng)籠，其具有柔韌性、自透水性、使用時(shí)間長、施工簡便等特點(diǎn)，是防汛搶險(xiǎn)、河道緊急防護(hù)、堤壩加固、護(hù)灘等工程廣泛采用的一種材料。施工時(shí)，將基槽開挖至設(shè)計(jì)底板底標(biāo)高后，在岸上綁扎好，排干水后，整體拖入底板，用挖機(jī)裝卵石填充、鋪設(shè)抗拉纖維，依據(jù)設(shè)計(jì)圖要求布設(shè)。

2.2 護(hù)灘帶維護(hù)情況

航道專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)工程實(shí)施完成后歷經(jīng)4 年，且近年來氣象水文年景總體偏差，甌江航道汛情嚴(yán)重，持續(xù)暴雨和長期降水對(duì)航道管理養(yǎng)護(hù)影響較大，故開展航道護(hù)灘帶等維護(hù)工程的養(yǎng)護(hù)。在護(hù)灘帶等維護(hù)工程設(shè)計(jì)中，管理單位發(fā)現(xiàn)，護(hù)灘帶后端有一定的水生植被附著生長，能與周邊自然景觀融為一體，而護(hù)灘帶前端未能生長任何的水生植被，在山區(qū)性河道處于水位較低的枯水期（10月至來年4 月）期間，護(hù)灘帶裸露，合金鋼絲網(wǎng)籠構(gòu)筑物在河道中十分顯眼，無法融入周邊環(huán)境，不利于旅游航道、生態(tài)航道的發(fā)展。

3 護(hù)灘帶植被環(huán)境因素分析

3.1 水文情況

甌江流域雖然雨水充沛，但年季、年內(nèi)空間分配極不平衡。在年總降水量中70%集中在 4-9 月，豐枯季節(jié)降水懸殊。水位變化除自然降雨影響外，主要源于上下游修建了水利工程（水電站和防洪堤）放水調(diào)節(jié)流量。在汛期，最大流量超過 10000m3/s，未建上游水庫群時(shí)的多年平均枯水期流量為 23.1m3/s，而枯水期現(xiàn)狀條件下上游電站不發(fā)電時(shí)日均最小流量只有 5.1m3/s。在水庫現(xiàn)有調(diào)度運(yùn)行方式下，枯水期大港頭至白巖大橋，尤其是大港頭至石牛段，枯季日90%日保障率流量不足20m3/s。

甌江干流大洪水的主要特點(diǎn)是：峰高量大、水量集中、暴漲暴落，一般洪水時(shí)間集中在三天左右退去。梅雨持續(xù)時(shí)間長，雨水量多，山洪過程線較寬且復(fù)峰較多。臺(tái)風(fēng)雨持續(xù)時(shí)間短，短時(shí)暴雨，形成的洪水過程線較窄長，單峰居多。梅雨形成的山洪主要集中在 5～6 月份，臺(tái)風(fēng)雨形成的山洪主要集中在 8～9 月之間[3]。根據(jù)《麗水市大溪治理工程可行性研究報(bào)告》，現(xiàn)狀甌江干流部分控制斷面設(shè)計(jì)洪水成果如表1。

表1 現(xiàn)狀甌江干流部分控制斷面設(shè)計(jì)洪水成果表

3.2 泥沙情況

引用《麗水市大溪治理工程可行性研究報(bào)告》結(jié)論：泥沙分析選用均溪、靖居口、上顯灘、黃渡、沙灣、圩仁等站。主要站多年平均懸移質(zhì)輸沙率、含沙量統(tǒng)計(jì)成果見表2。根據(jù)各規(guī)劃工程和有關(guān)分區(qū)的多年平均徑流量，移動(dòng)附近測站的多年平均含沙量，另考慮推移質(zhì)含沙量為懸移質(zhì)含沙量的 20%，求得多年平均輸沙量成果見表3。

表2 多年平均懸移質(zhì)輸沙率、含沙量統(tǒng)計(jì)成果表

表3 多年平均懸移質(zhì)輸沙率、輸沙量統(tǒng)計(jì)成果表

3.3 護(hù)灘帶植被不易生長主要原因

第一是水流沖刷力大，護(hù)灘帶附近水位變化幅度大。豐水季節(jié)大流量的水文條件下，護(hù)灘帶灘頭處于頂沖點(diǎn)，局部水流結(jié)構(gòu)紊動(dòng)性加強(qiáng)，水流速度加快，沖刷灘面的動(dòng)力較為強(qiáng)勁；同時(shí)上游玉溪電站不定時(shí)的發(fā)電放水，水位變化較頻繁，護(hù)灘帶頂部在水位線以上和以下來回切換；而在枯水季，長時(shí)間處于缺水狀態(tài)；洪水來臨時(shí)，護(hù)灘帶淹沒在水中多日。以上水文條件使得護(hù)灘帶上的一般植物都無法正常生長和存活。

第二是泥沙在前端護(hù)灘帶的鋼絲網(wǎng)籠內(nèi)難以留存。甌江大港頭至白巖大橋段航道河床物質(zhì)組成以 4.5～8cm鵝卵石為主，由于上游玉溪電站和通濟(jì)堰壩體的阻攔作用，懸移質(zhì)來砂主要集中在汛期且來量不大。又由于護(hù)灘帶前端受水流沖刷強(qiáng)度大，泥沙在鵝卵石之間無法留存，護(hù)灘帶特別是灘頭位置，植被無牢固根系的土壤或泥沙，植被無法留存。

因此，在護(hù)灘帶前端均無規(guī)模性自然植被生長，需要采用人工干預(yù)手段恢復(fù)護(hù)灘帶植被。

4 護(hù)灘植被恢復(fù)技術(shù)的研究路徑

為了讓植被能在合金鋼絲網(wǎng)籠內(nèi)的石塊間隙中生長，在種植技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新嘗試。主要解決：一是優(yōu)選適于當(dāng)前環(huán)境生長的本地植被；二是合金鋼絲網(wǎng)籠內(nèi)采用工程手段留存泥沙，植被根系得以生長；三是生長的植被進(jìn)一步降低水流對(duì)護(hù)灘帶的沖擊力，保證護(hù)灘帶的穩(wěn)定。

5 灘地原生植被調(diào)查情況

對(duì)生態(tài)航道設(shè)置的 2 個(gè)典型樣點(diǎn)（碧湖鎮(zhèn)上趙村、大港頭鎮(zhèn)前村及附近區(qū)域）山體、河段兩側(cè)的植被（非農(nóng)作物）及水上護(hù)灘帶植被類型及優(yōu)勢植物種類進(jìn)行調(diào)查。

5.1 樣點(diǎn)1 植被情況

樣點(diǎn)1 位于蓮都區(qū)碧湖鎮(zhèn)上趙村區(qū)域，植物種類共計(jì) 73 種，溪流沿岸兩側(cè)植被類型為喬、灌、草結(jié)構(gòu)，喬木主要以楓楊為主，灌木主要為銀葉柳和長梗柳，草本以五節(jié)芒、斑茅等為主；護(hù)灘帶植被類型為灌、草結(jié)構(gòu)，灌木為銀葉柳，草本以白前、羊蹄、辣蓼、伏毛蓼等為主。

5.2 樣點(diǎn)2 植被情況

樣點(diǎn)2 位于蓮都區(qū)大港頭鎮(zhèn)前村區(qū)域，植物種類共計(jì) 78 種，溪流沿岸兩側(cè)植被類型為喬、灌、草結(jié)構(gòu)，喬木為楓楊、香樟和苦楝；護(hù)灘帶植被類型為灌、草結(jié)構(gòu)，灌木以銀葉柳、長梗柳為主，草本主要有五節(jié)芒、葎草、活血丹等。

銀葉柳

旱傘草

水楊梅

石菖蒲

蘆 葦

長梗柳

6 推薦植被種類及種植工藝

6.1 護(hù)灘帶植被推薦種類

護(hù)灘帶土層瘠薄，不利于植物生長，植被覆蓋少，草本植物種類較為豐富，但植株低矮，分布雜亂，景觀效果較差。建議在護(hù)灘帶土層較好的區(qū)域開展有規(guī)律的植物種植設(shè)計(jì)，適當(dāng)增加覆土，可選擇旱傘草、蘆葦、蘆竹、花菖蒲、石菖蒲、水楊梅等水生植物，增加植被覆蓋度，豐富水生植物種類，改善河岸生態(tài)景觀效果。也可就地取材，以銀葉柳、長梗柳、柳葉白前及白前等原生境優(yōu)勢物種進(jìn)行種植，在護(hù)灘帶逐漸建成穩(wěn)定群落，促進(jìn)護(hù)灘生態(tài)修復(fù)。

6.2 種植工藝

一是水下沉放合金鋼絲網(wǎng)籠，沉放范圍根據(jù)設(shè)計(jì)要求，2#護(hù)灘帶縱向23m，橫向3m，3#護(hù)灘帶縱向43m，橫向3m，并將各個(gè)合金鋼絲網(wǎng)籠扭扎、收邊、固定。

二是往合金鋼絲網(wǎng)籠里裝卵石，裝至網(wǎng)籠1/3 處（按設(shè)計(jì)要求網(wǎng)籠尺寸為60*60cm），在合金鋼絲網(wǎng)籠中心位置放入裝滿種植土的種植袋（種植袋尺寸φ25，高30cm），再用卵石將網(wǎng)籠空隙填滿，防止種植袋被水沖蝕，在外露面內(nèi)貼復(fù)合抗拉纖維，然后蓋上合金鋼絲籠上蓋，進(jìn)行扭扎、收邊、固定。

三是在合金鋼絲網(wǎng)籠中心對(duì)應(yīng)種植土位置，在復(fù)合抗拉纖維層戳裁剪出同鋼絲網(wǎng)籠網(wǎng)眼大小的種植口，并將選種植被種入土中，植被埋深約25cm。本次項(xiàng)目種植植被是旱傘草、蘆葦、石菖蒲、水楊梅、銀葉柳。為檢驗(yàn)不同植物在護(hù)灘帶同一位置、想同流速下各種植物生長情況，我們采用縱向種植同種植被，橫向依次種植石菖蒲、銀葉柳、水楊梅、旱傘草。如圖1 表示。

圖1 種植工藝流程示意圖

7 生態(tài)恢復(fù)效果評(píng)價(jià)

在合金鋼絲網(wǎng)籠中通過無紡布種植袋固定植被根系的種植方式，解決了植被根系無法鞏固，易被水流沖走的問題，提高了護(hù)灘帶植被成活率，增強(qiáng)了護(hù)灘帶的生態(tài)景觀效果，消除了傳統(tǒng)護(hù)灘結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)化影響，促進(jìn)了護(hù)灘工程與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展，發(fā)揮了顯著的生態(tài)效應(yīng)。根據(jù)實(shí)地監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，由于護(hù)灘植被有無紡布種植袋的保護(hù)，可以在上游電站放水情況下，不被沖毀破壞，耐淹植物如蘆葦?shù)乳L勢較好。

在護(hù)灘植被生態(tài)固土方面，預(yù)埋種植袋的種植方式能有效應(yīng)對(duì)水流沖刷、洪水淹沒等情形，現(xiàn)場監(jiān)測也顯示前期通過種植袋生態(tài)固土對(duì)前期植被生根是非常必要的，增強(qiáng)根系截留土壤能力，降低水流對(duì)護(hù)灘帶的沖刷，保證護(hù)灘帶的穩(wěn)定性。護(hù)灘植被恢復(fù)技術(shù)可推廣性方面，工藝簡單易操作，成本低、適用性強(qiáng)。特別是針對(duì)水位變動(dòng)較大，無法通過撒草籽等方式恢復(fù)生態(tài)覆綠的岸灘區(qū)域，通過種植袋的保護(hù)更有利于保障植物的存活率。

8 結(jié)語

水流強(qiáng)沖刷是合金鋼絲網(wǎng)籠護(hù)灘帶內(nèi)卵石之間無法留存泥沙，進(jìn)而導(dǎo)致植被初期無法生長的主要原因，當(dāng)植被根系生長至護(hù)灘帶底部時(shí)，枯水期少量水流量也能滿足植被生長的要求。

選取的植被應(yīng)在充分調(diào)查當(dāng)?shù)刂脖坏幕A(chǔ)上，以原生環(huán)境優(yōu)勢物種為主進(jìn)行種植，在護(hù)灘帶逐漸建成穩(wěn)定群落，促進(jìn)護(hù)灘生態(tài)修復(fù)。

山區(qū)性河道的護(hù)灘帶植被恢復(fù)種植，由于施工必須在枯水季，水生植被種植必須在春季，同時(shí)滿足條件的每年只有3 月和4 月上旬，并需要時(shí)刻關(guān)注天氣變化，以免植被剛種下未能有效生根就受到強(qiáng)水流的沖擊。