大凌河流域河道生態(tài)治理工程設計研究

隋吉慶

(沈陽順源德工程咨詢有限公司，遼寧 沈陽 110000)

大凌河流域有北、西、南3源，三源匯合后流經(jīng)朝陽、北票、義縣、錦縣等地區(qū)，最終匯入渤海，主要有牤牛河、涼水河、大定河、老虎山河、清河、細河、瓦子峪河等支流，對保護生態(tài)環(huán)境、保障沿途居民生活和工農(nóng)業(yè)用水發(fā)揮著重要作用。該流域?qū)僦袦貛Ъ撅L氣候，年際降水量存在明顯差異，降水量豐、枯比最高可達3倍，受季風氣候影響6-9月降水占全年的70%～80%，年均降水量500 mm。河流水系補給來源以地下水和大氣降水為主，年蒸散發(fā)1 700 mm，蒸發(fā)量最小、最大時段為5月和1月，年際徑流量變化較大，徑流豐、枯比最高達10倍。土壤類型以褐土為主要土類，包括草甸土、風沙土和褐土，主要分布于石質(zhì)丘陵中下部、丘陵上部、山前高階地和傾斜平原上。

大凌河洪水災害頻繁，特別是近些年來氣候急劇變化，局部降雨頗多，成災的機率增加，給當?shù)厝嗣袢罕姷纳敭a(chǎn)造成極大的威脅。對此，遼寧省建設實施了一系列河道治理工程，極大地改善了流域生態(tài)環(huán)境，在一定程度上恢復了河道環(huán)境的連貫性與多樣性，生態(tài)河道景觀效應初步形成，但局部河段仍然雜亂不堪、河槽不明顯，需要積極開展生態(tài)治理。

1 傳統(tǒng)的河道治理模式

1.1 傳統(tǒng)治理模式

大凌河流域傳統(tǒng)的河道治理模式是以防洪為主的單一工程治理，對河道采取堤防加固、防洪護岸、清淤疏浚等工程措施實施整治[1-2]。其中，堤防加固工程是沿河道邊緣修筑的防御洪水漫溢，以保護沿岸農(nóng)田、城鎮(zhèn)及重要對象安全的擋水構(gòu)筑物；防洪護岸工程是利用鋼筋混凝土或漿砌石等硬質(zhì)材料修筑的護岸擋墻，以防止洪水沖刷作用下河道岸坡出現(xiàn)坍塌、淘刷、侵蝕等破壞現(xiàn)象，提升其沖刷能力而修建的工程；清淤疏浚工程主要是為了增強河流的宣泄洪水功能，清理影響河道行洪的生活垃圾、違章建筑以及因泥石流、山洪沖積物等造成的河道淤積物。

1.2 存在的主要問題

從以下幾個方面歸納總結(jié)了傳統(tǒng)治理模式存在的主要問題，具體如下：(1)治理方案單一，缺乏總體規(guī)劃。受限于現(xiàn)行管理部門分割、管理體系不完善等因素，大凌河流域河道整治僅對險要河段，采取鋼筋混凝土擋墻、漿砌石護坡或拋石護腳等工程措施，突出強調(diào)局部防洪安全，而缺乏左右岸、上下游的總體規(guī)劃，項目整體呈碎片化且工程整治效果不佳，甚至會產(chǎn)生相反的作用。(2)片面追求行洪效果，思想觀念保守。一般地，采用擴大斷面、加深河槽、裁彎取值等工程措施控制行洪，硬質(zhì)材料的應用易河道渠系化，在提高行洪能力、增強堤岸穩(wěn)定性的同時阻斷了周邊截止與河流的水力聯(lián)系，不利于涵養(yǎng)保護水生態(tài)環(huán)境和水生動植物的存活，河流自凈功能不斷下降。(3)在水文環(huán)境和地形地質(zhì)條件相似的情況下，建筑物形式雷同、河道斷面單一且缺乏美感。

總體而言，大凌河流域傳統(tǒng)治理模式已無法適應新時期水生態(tài)保護、水資源高效利用和生態(tài)環(huán)境綜合治理的要求，迫切需要將河流整治工程與水生態(tài)學原理相結(jié)合，創(chuàng)建、保持或恢復河流水生態(tài)環(huán)境，在保障河流行洪安全的基礎上兼具控制面源污染、維持水系統(tǒng)平衡等多種功能，推動流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟社會的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2 河流生態(tài)治理理念

2.1 基本原則

在顯著增強河道行洪功能的基礎上，采取增大河流空間異質(zhì)性、立體形態(tài)多樣性的非工程或工程措施，從而改善流域生態(tài)系統(tǒng)多樣性，創(chuàng)建多種多樣的自然生境更好地維持水生動植物群落生長，應遵循的原則如下[3]：

(1)綜合性原則：河道生態(tài)治理工程應在保證防洪、排澇安全的前提下，綜合考慮河流生態(tài)景觀、水質(zhì)凈化等功能要求，兼顧親水活動安全的需要。

(2)協(xié)調(diào)性原則：體現(xiàn)與周邊協(xié)同發(fā)展的特點，項目規(guī)劃注重與大凌河干流景觀和當?shù)爻鞘邪l(fā)展規(guī)劃相協(xié)調(diào)。

(3)自然性原則：堅持恢復濕地的生境，充分利用河流現(xiàn)狀水文條件、地貌形態(tài)等因素，以人工修復為輔、自然修復為主；物種的配置及選擇應以本土種為主，構(gòu)建穩(wěn)定性及自我維持能力較強的水生態(tài)系統(tǒng)。

(4)經(jīng)濟性原則：生態(tài)治理與社會發(fā)展、經(jīng)濟建設同步，以滿足節(jié)能高效、因地制宜的原則，此外統(tǒng)籌后期管護與前期建設，最大程度的降低后期養(yǎng)護費用和前期建設成本，保證生態(tài)治理的可持續(xù)性發(fā)展。

2.2 岸線設計理念

最大程度的保留自然河流形態(tài)，盡量防止出現(xiàn)渠道化、規(guī)則化以及直線化等形態(tài)，堅持宜彎則彎延續(xù)河流蜿蜒曲折的天性；河流兩岸岸坡間距要符合寬窄相間、宜寬則寬、宜窄則窄的原則，為設置和保留淺灘、急流、河灣、洲渚、濕地創(chuàng)造客觀條件。

2.3 淺灘生境理念

河流淺灘生境擁有較為豐富的光熱資源，水陸交匯帶宜形成濕地，積水洼地內(nèi)各種水生植物數(shù)量繁多且種類豐富，為兩棲或軟體動物、魚類、鳥雀、植食性昆蟲提供了充足的食物來源。植食性水生動物又為兩棲或軟體動物、魚類、肉食性鳥雀提供食物，各種水生動物的排泄物反過來促進水生植物生長，肥沃了土壤；茂盛的水生植物又豐富了兩棲或軟體動物、魚類、鳥雀、昆蟲的食物，如此循環(huán)形成了相輔相生的水生動植物食物鏈[4]。

2.4 濕地生境理念

在河心或濱河適宜的地區(qū)，結(jié)合河流水文和地形條件設置人工濕地，考慮當?shù)丨h(huán)境種植適宜的水生植物以模擬自然生境，利用生物、化學和物理等自然生態(tài)系統(tǒng)作用凈化河流污水，并豐富和恢復水生動植物數(shù)量及物種類型[5]。

3 大凌河流域河道治理工程設計

3.1 縱斷面設計

河流縱斷面設計要符合土地利用以及河岸沖刷安全的基本要求，通過壅水建筑物的合理設置，形成淺灘與深灘相間的自然形態(tài)，最大程度的保持河流自然蜿蜒性以及降低河流生態(tài)系統(tǒng)受水利工程的脅迫作用，在實現(xiàn)河道內(nèi)靜水、緩流、急流并存的情況下力避河流形態(tài)的直線化，創(chuàng)造適合于蟾蜍青蛙、魚鱉蝦蟹以及葦荷萍藻等動植物繁衍留存的環(huán)境。由此以來，既降低了工程投資成本，又實現(xiàn)了自然生態(tài)美與工程美的有機融合[6-8]。

3.2 橫斷面設計

河道橫斷面主要有矩形、梯形、復式三種常見的斷面形式，雖然規(guī)則的矩形或梯形斷面有利于增強河道的過流功能，但其突出的渠系化問題降低了河道的自然美感。因此，在保持岸坡穩(wěn)定以及滿足過流要求的情況下宜選用的形式多樣的復式斷面，將岸坡的凹凸度人為地增加，并以淺灘與深灘交錯布局的橫斷面為最佳。

3.3 岸坡坡比選擇

3.4 岸坡防護設計

對于水流虛度不大且防洪能力要求不高的河段，岸坡防護設計時應先優(yōu)先選用當?shù)靥烊徊牧?，盡量選用多孔透水、親水性較強、有利于植物生長的材料，保持河流空間的連通性及水、土、氣之間的相互聯(lián)系，充分體現(xiàn)河流的自然美感，更好地維護水生態(tài)環(huán)境及水生物的生長繁衍[9]。

對于水流速度較大且防洪能力要求較高的河段，宜選擇就近料場的堆石、塊石、干砌條石等石材，盡量減少漿砌石護岸的應用[10]。自然石護岸的堆、砌能夠給人以回歸自然的感覺，使河流彰顯古樸、自然、清新的特色。

3.5 濱水生態(tài)景觀設計

(1)為了盡可能的減少占地，可以沿堤防或河道兩側(cè)將梯形及矩形橫斷面的河段設計成一定寬度的親水平臺。以超過河道正常水位0.10～0.25 m范圍設置作為親水平臺的地面高程，平臺上可以種樹、植草、養(yǎng)花，布設人行道和桌椅條凳功能人們行走、休閑，增強河流親水功能。

(2)將復式斷面的河段灘地設計成天然的親水平臺，可以將較寬闊的灘地建設成生態(tài)濕地公園恢復河道生態(tài)環(huán)境，改善水環(huán)境，將較狹窄的灘地修建步游道路、濱河景觀小景或小型野外活動場所等。

3.6 濱水步游道設計

根據(jù)不同河岸空間特點，可以將濱水步游道劃分成挑出式、臺地式、自然緩坡式三種不同類型。因此，濱水步游道設計時應考慮人們的親水性、水生物棲息地完整性等要求，以及各河段水文地質(zhì)、地形地貌等因素合理設計。

3.7 人工濕地設計

一般地，大凌河流域人工濕地設計類型多為表面流濕地，人工濕地內(nèi)宜栽植適于當?shù)氐乃参?。配置水生植物時應符合自然物種多樣性再現(xiàn)的原則，充分考慮“水生-濕生-陸生”生態(tài)系統(tǒng)的漸變特點依次設置“浮葉沉水植物—挺水或濕地植物—陸生喬灌草”等植物生態(tài)類型。以自然斜坡式連接水域與陸地系統(tǒng)，結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H情況創(chuàng)建近自然仿生系統(tǒng)環(huán)境。

4 結(jié)語

傳統(tǒng)的大凌河流域河道治理工程以單一的防洪治理模式為主，較少考慮生態(tài)治理模式。近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展以及水生態(tài)保護意識的增強，河道生態(tài)治理逐漸引起工程技術(shù)領(lǐng)域的重視，但對于“生態(tài)”理念，不同設計單位的認識存在一定差異，特別是在把握生態(tài)工程技術(shù)要點上還具有較大差別，并導致許多工程出現(xiàn)了問題甚至帶來了安全隱患。大凌河流域河道生態(tài)治理涉及內(nèi)容多、專業(yè)技術(shù)強，探究、總結(jié)、歸納、調(diào)研工程規(guī)劃涉及技術(shù)要點及相關(guān)的理論認識，對于指導后續(xù)工程的實施具有重要意義。