摘　要：河道治理是傳統(tǒng)實用的工程，本文從設(shè)計的角度對河道生態(tài)水利工程提出多方面的要求與建議。

關(guān)鍵詞：市河道;生態(tài)化治理;設(shè)計方法

1.生態(tài)水利工程的設(shè)計原則

1.1提高河流形態(tài)的空間異質(zhì)性原則

一個地區(qū)的生境空間異質(zhì)性越高，就意味著創(chuàng)造了多樣的小生境，能夠允許更多的物種共存。反之，如果非生物環(huán)境變得單調(diào)，生物群落多樣性必然會下降，生物群落的性質(zhì)、密度和比例等都會發(fā)生變化，造成生態(tài)系統(tǒng)某種程度的退化。由于人類活動，特別是大規(guī)模治河工程的建設(shè)，造成自然河流的渠道化及河流非連續(xù)化，使河流生境在不同程度上單一化，引起河流生態(tài)系統(tǒng)的不同程度退化。生態(tài)水利工程的目標是恢復(fù)或提高生物群落的多樣性，但是并不意味著主要靠人工直接種植岸邊植被或者引進魚類、鳥類和其他生物物種，生態(tài)水利工程的重點應(yīng)該是盡可能提高河流形態(tài)的異質(zhì)性，使其符合自然河流的地貌學(xué)原理，為生物群落多樣性的恢復(fù)創(chuàng)造條件。

1.2景觀尺度及整體性原則

河流生態(tài)修復(fù)規(guī)劃和管理應(yīng)該在大景觀尺度、長期的和保持可持續(xù)性的基礎(chǔ)上進行，而不是在小尺度、短時期和零星局部的范圍內(nèi)進行。在大景觀尺度上開展的河流生態(tài)修復(fù)效率要高。小范圍的生態(tài)修復(fù)不但效率低，而且成功率也低。整體性是指從生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能出發(fā)，掌握生態(tài)系統(tǒng)各個要素間的交互作用，提出修復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)的整體、綜合的系統(tǒng)方法，而不是僅僅考慮河道水文系統(tǒng)的修復(fù)問題，也不僅僅是修復(fù)單一動物或修復(fù)河岸植被。

2河道線型設(shè)計

河道線型設(shè)計即河道總體平面的設(shè)計。由于城市用地緊缺,河道濱水地帶不斷被侵占,水面越來越少,河寬越修越窄,但是為了泄洪的需要,要保證過水斷面,只好將河道取直、河床挖深,這樣對駁坎的強度要求就逐步提高,建設(shè)費用逐漸加大,而生態(tài)功能逐漸衰退,河道基本成為泄洪渠道,這與可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略相悖。而生態(tài)化治理需要退地還河,恢復(fù)濱水地帶,拆除原先視覺單調(diào)、生硬、熱島效應(yīng)明顯的渠道護岸,盡量恢復(fù)河道的天然形態(tài),宜彎則彎,寬窄結(jié)合,避免線型直線化。

自然蜿蜒的河道和濱水地帶為各種生物創(chuàng)造了適宜的生境,是生命多樣性的景觀基礎(chǔ)。河灣、凹岸處可以為生物提供繁殖的場所,洪峰來臨時還可以將其作為避難場所,為生物的生命的繁衍增加濕地、河灣、淺灘、深潭、沙洲等半自然化的人工形態(tài),既增添了自然美感,又可以利用河流形態(tài)的多樣性來改善生境的多樣性,從而改善生物群落的多樣性。相對于直線化的渠道,自然曲折的河岸設(shè)計更能夠提高水中含氧量,增加曝氣量,因此也更有利于改善生物的生存環(huán)境。

從工程的角度看,自然曲折的河道線型能夠緩解洪峰,削減流水能量,控制流速,所以也減少了流水對下游護岸的沖刷,對沿線護岸起到保護作用。退地還河、濱水地帶的恢復(fù),使得城市建設(shè)設(shè)計人員在河道斷面的設(shè)計上留有選擇的余地,不需要采用高強度的結(jié)構(gòu)形式對河濱建筑進行保護。順應(yīng)河勢,因河制宜,無疑在工程經(jīng)濟性方面也是較為有利的。

3、河道斷面設(shè)計

河道斷面的選擇除了要考慮河道的主導(dǎo)功能、土地利用情況之外,還應(yīng)結(jié)合河岸生態(tài)景觀,體現(xiàn)親水性,盡量為水陸生態(tài)系統(tǒng)的連續(xù)性創(chuàng)造條件。

傳統(tǒng)的矩形斷面河道既要滿足枯水期蓄水的要求,又要滿足洪水期泄洪的要求,往往采用高駁坎的形式,這樣就導(dǎo)致水生態(tài)系統(tǒng)與陸地生態(tài)系統(tǒng)隔離,兩棲動物無法躍上高駁坎,生物群落的繁殖受到人為的阻隔。梯形斷面的河道在斷面形式上解決了水陸生態(tài)系統(tǒng)的連續(xù)性問題,但是親水性較差,陡坡斷面對于生物的生長仍有一定的阻礙,而且不利于景觀的布置,而緩坡斷面又受到建設(shè)用地的限制。復(fù)式斷面在常水位以下部分可以采用矩形或者梯形斷面,在常水位以上部分可以設(shè)置緩坡或者二級護岸,在枯水期流量小的時候,水流歸主河道,洪水期流量大,允許洪水漫灘,過水斷面陡然變大,所以復(fù)式斷面既解決了常水位時親水性的要求,又滿足了洪水位時泄洪的要求,為濱水區(qū)的景觀設(shè)計提供了空間,而且由于降低了駁坎護岸高度,結(jié)構(gòu)抗力減小,護岸結(jié)構(gòu)不需要采用漿砌塊石、混凝土等剛性結(jié)構(gòu),可以采取一些低強度的柔性護岸形式。人類活動較少的區(qū)域,在滿足河道功能的前提下,應(yīng)減少人工治理的痕跡,盡量保持天然河道面貌,使原有的生態(tài)系統(tǒng)不被破壞。所以在河道斷面的選擇上,應(yīng)盡可能保持天然河道斷面,在保持天然河道斷面有困難時,按復(fù)式斷面、梯形斷面、矩形斷面的順序進行選擇。

然而在河道治理的過程中,也應(yīng)該避免斷面的單一化。不同的過水斷面能使水流速度產(chǎn)生變化,增加曝氣作用,從而加大水體中的含氧量。多樣化的河道斷面有利于產(chǎn)生多樣化的生態(tài)景觀,進而形成多樣化的生物群落。例如在淺灘的生境中,光熱條件優(yōu)越,適于形成濕地,以供鳥類、兩棲動物和昆蟲棲息。積水洼地中,魚類和各類軟體動物豐富,它們是肉食性候鳥的食物來源,鳥糞和魚類肥土又能促進水生植物生長,水生植物又是植食鳥類的食物,從而形成了有利于鳥類生長的食物鏈。深潭的生境中,由于水溫、陽光輻射、食物和含氧量隨水深變化,所以容易形成水生物群落的分層現(xiàn)象。

4、河道護岸形式

傳統(tǒng)的河道護岸在材質(zhì)方面大多數(shù)采用混凝土及漿砌塊石等硬質(zhì)材料,整個護岸形成一個封閉的體系,猶如給河道穿上了一層盔甲,但只考慮了河道的安全性,卻忽視了對河流環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)及其他動植物與微生物生存環(huán)境的影響;不僅阻礙了水生態(tài)循環(huán)系統(tǒng),連動植物、微生物的整體生物鏈都被阻斷;地下水與河水也不能及時的溝通,水循環(huán)過程被隔斷,河道變成了只進不出的封閉水體,從而有悖于城市的生態(tài)化建設(shè)。

在建設(shè)生態(tài)河道的過程中,河道護岸是否符合生態(tài)的要求,是否能夠提供動植物生長繁殖的場所,是否具有自我修復(fù)能力,是設(shè)計者應(yīng)該著重考慮的事情。生態(tài)護岸應(yīng)該是通過使用植物或植物與土工材料的結(jié)合,具備一定的結(jié)構(gòu)強度,能減輕坡面及坡腳的不穩(wěn)定性和侵蝕,同時能夠?qū)崿F(xiàn)多種生物的共生與繁殖、具有自我修復(fù)能力、具有凈化功能、可自由呼吸的水工結(jié)構(gòu)。

5、植物配置設(shè)計

植物根系可固著土壤,提高土壤持水性,增加土壤的有機質(zhì)含量,既改善土壤的結(jié)構(gòu)與性能,增加抗侵蝕能力和抗沖刷能力,起到固土護岸的作用,又能提高河岸土壤肥力,改善生態(tài)環(huán)境。而且隨著時間的推移,植物不斷生長,這些作用將會不斷加強。

植物枝葉可截留雨水,過濾地表徑流,水邊植物的

枝葉能抵消波浪的能量,從而起到保護堤岸、凈化水質(zhì)、涵養(yǎng)水源的作用。豐富的植物群落,也為動物、水生物提供產(chǎn)卵場與棲息地。

植物還具有凈化水質(zhì)的作用,污水中的氮磷等物質(zhì)被植物吸收,能夠轉(zhuǎn)化為生長所需要的營養(yǎng)成分,變廢為寶,從而實現(xiàn)“污”“水”分離,降低河道富營養(yǎng)化水平。研究人員對生態(tài)化治理的河道進行監(jiān)測發(fā)現(xiàn),NH4+、TP、CODMn和SD指標都明顯降低,水體質(zhì)量得到顯著提高。

6、結(jié)束語

生態(tài)河道的設(shè)計需要各方面因素的配合,設(shè)計者要拓寬思路,結(jié)合生態(tài)學(xué)、工程學(xué)、水利學(xué)的知識,相互補充,才能形成一套有效的設(shè)計方法。河道的生態(tài)化治理是一個可持續(xù)發(fā)展的系統(tǒng)工程,要通過設(shè)計、施工、養(yǎng)護等一系列措施模擬一個生物生長的適宜環(huán)境,為各類水生、陸生和兩棲類動物、植物以及微生物提供棲息、繁衍和避難的場所,并且,除采取工程和植被措施外,還必須有選擇的放養(yǎng)水生動物及微生物,恢復(fù)生物的多樣性,重建生物系統(tǒng)的生態(tài)鏈。

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