辽宁省中小河流治理模式探析

2017-04-13 04:25
东北水利水电 2017年5期
关键词:型式灌木护坡

(辽宁省石佛寺水库管理局,辽宁沈阳110003)

辽宁省中小河流治理模式探析

郭谨

(辽宁省石佛寺水库管理局,辽宁沈阳110003)

文中在总结辽宁省中小河流治理经验的基础上,结合国内其他地区中小河流治理的相关经验及技术资料,对中小河流的治理模式进行了探讨,提出辽宁省中小河流治理工程建设应从单一防洪目标向多目标综合治理原则转变,重点考虑河道生态环境影响的生态型防护技术和河道景观技术,突出人水和谐的理念,并对适合辽宁省河道治理的几种模式和技术进行了分析、探讨。

中小河流;治理模式;生态修复

1 现状治理模式及存在问题

与国内外发达地区相比,在辽宁省以往的河流治理中,存在着诸多的观念误区,主要表现为:

1)过于强化河流的防洪功能,甚至成为河流治理的唯一目的,弱化、牺牲了河流的其他功能,河道治理以修建防洪堤为主,没有有效地、全面的全河流治理。

2)资源功能利益化,随着经济的快速发展,河流被当作极具经济价值的商品空间开发利用(城市建设用地、农村缩河造地等),河流空间被强烈蚕食。

3)环境功能人工化。一方面认为河流具有净化和输送的能力,肆意向河流排放污水、垃圾,造成了河道污染、水环境恶化;另一方面将河流景观理解为平整的河岸、整齐的行树和草坪,打上人工烙印。

4)生态功能边缘化。河流生态功能主要体现在提供生物栖息地、传播物种、调蓄水分、调节气候、净化空气等方面,对人类生存和社会发展影响重大。由于人们对其认识不足,往往在治河过程中被忽视,或错误地将生态治河理解为园林景观的堆砌或植树种草的绿化工作。

上述理念在指导河流治理模式上,主要体现在:

1)加长加高河堤。受河流两岸空间的限制,为满足防洪的要求,采取加长加高河堤的方式解决,致使河道(主槽)越挖越宽、越挖越深、越修越直。

2)裁弯取直河道。自然蜿蜒的河道形态能减低洪水流速,蓄滞洪水,削弱洪水的破坏力。裁弯取直的结果:一是加大河流比降,增大流速,加快上游支流洪峰在下游叠加,水能集中,增加下游河道防洪压力;二是改变原有河道深潭与浅滩交错、急流与缓流相间的格局,不利于水生动植物繁衍生长,生物多样性降低。

3)硬化河床河岸。为提高河道抗冲刷能力硬化河道,或在河道两岸空间受限的情况下扩大行洪断面,采用直立式硬质护岸,造成了一系列环境和生态问题:河流生态系统退化,自净功能丧失受损,加剧河流水体污染。

4)修建拦河闸坝。为营造水景观,在人口聚集区周边河流修筑拦河闸、坝等,破坏河流连续性,切断水生生物生活通道,阻碍生物洄游,降低了生物多样性。

2 治理模式探讨

2.1 治理应遵循的原则

按照水利部提出的新时期的水利现代化的要求,中小河流治理必须遵循人与自然和谐相处的原则,采用现代先进的科学技术和管理手段,以水的安全性(防洪安全、供水安全)和水环境建设为主线,综合防洪、环境整治、生态恢复为一体,突出河流多目标综合治理原则,重点考虑生态环境影响的生态型防护技术和河道景观技术。山区性河流遵循“冲而不毁,漫而不决”的河流治理原则及“小水小治、大水大治”的复式河道断面形式;治理措施适应水生态和水环境的相互制约、相辅相成的作用关系,并选用因地制宜的治理技术适应当地经济发展。

2.2 治理方案及工程布局

1)分河段确定治理目标。在对需要治理河流现状有了全面的、细致的了解之后,应根据河道特点(包括河道自然属性、防洪治理水平、生态治理水平及水环境水平等)及相关社会规划、发展目标等对河流的不同需求,分河段(一般可以河段所在河流位置包括上、中、下游,以及行政区划,甚至不同岸别)确定该段河流的主要治理目标和工程任务,并明确需要关注或协调统一的客观需要,将河段治理目标按照主次排序。目标的确定是所有治理工作的中心,并以最终实现该目标为规划、设计的根本目的。

2)分区域确定治理标准。中小河流一般多流经农村段及乡镇段,少数流经县区级以上城镇,因此多数河段、区域防洪标准及生态治理标准较低,但居民集中河段或生态问题较为突出河段治理标准又不宜设置太低,因此根据实际需要分区域确定治理标准,以局部防洪封闭区或生态环境相对独立区设置治理标准,对于节省工程投资和提高同比投资效益是非常重要的。一条河流的不同河段、不同岸别可以设置不同的防洪标准;根据河道生态现状及水环境质量的不同结合生态、社会需求,从实际出发灵活确定生态治理标准。按照实际需要一条河流可以确定多个标准。

3)按需要确定工程布局。工程布局确定首先需要保证河流的安全性和健康性,包括防洪安全、生态环境安全、水环境安全、河流河势发展的健康、河流生态的健康、水环境的健康等,同时要考虑工程布局的实际实施难易度,工程投资回报率等技术问题。并应避免为了社会发展需要过度损害或威胁到河流的安全和健康。工程布局要立足长远,要与相关规划相结合,从满足各方面实际需要出发。

2.3 治理模式选择

2.3.1 堤防工程

目前,辽宁省山采用较多的堤防工程型式一般包括砂砾石均质土堤、粉细砂均质土堤等,区域内土质条件较好的也有粉土或粉质粘土堤防,但目前实际工程较少;由于城市建设用地的限制或筑堤土料较为缺乏,省内某些城市或城镇也建设有浆砌石堤防或混凝土堤防。

目前,建设生态河堤,恢复恢复河岸水边植物群落与河畔林,已成为河堤建设在国际上发展的总趋势。有条件的河段应尽可能利用河道内的土料、卵石等天然材料或来修建河堤。

近些年来,代替混凝土和浆砌石的防护材料越来越多,诸如:空心连锁板、土工布、草皮加土工网、生态砌块、自嵌砖、植草砖、木桩、芦苇丛等等。

而在流速很大的洪水风险段,必须应用硬质防护的可以采取景观或生态隐蔽措施或装饰堤、无堤等形式。

2.3.2 防护工程

较适合的河流护坡护岸工程型式包括铁丝石笼、浆砌块石、混凝土面板、连锁砖等,其中浆砌块石和混凝土面板(除有特殊要求外)因其生态效果不好目前应用较少,农村段河流也有采用草皮(撒播草籽)护坡的,但一般为流速较小且需要结合灌木栽植等其他防护型式。

河流固滩护脚工程型式包括硬性防护和生态防护两种,硬性防护即采用石料和排体为主的各工程型式,生态防护即采用植物措施为主的工程型式。辽宁省目前应用较多且效果较好的硬性防护包括石笼墙式、石笼坡式、石笼丁坝、浆砌石墙式、软体排、软体柴排等防护型式。其中石笼丁坝由于其对水流的改变作用较大,对上下游及对岸影响较大,中小河流治理中主河槽较窄或两岸分属不同行政区的的河段不建议采用。生态防护包括生态袋护坡、生物堤及生物戗台、短丁坝群结合灌木等防护型式。

2.3.3 生态防护工程型式的选择

生态防护措施即采用植物措施为主,既能起到良好边坡防护作用,又能改善工程环境、体现自然环境美的边坡植物防护新技术,它与传统的工程防护措施共同形成工程的生态、景观防护体系。

1)草皮护坡。具有生态效果好、工程造价低但抗冲性能差的特点,其特别适合于河道设计流速较低(一般不大于2 m/s)的均质土堤迎水侧以及几乎所有均质土堤的背水侧边坡。

2)生态袋护坡(三维排水生态边坡)。其最大特点就是边坡较陡、生态效果好、见效快,因此其主要用于降雨量较大的城市或城郊河段,另外需要注意的是其虽然具备一定的抗冲能力(流速不大于3 m/s),但抗涝性与普通植物护坡几乎相同,在洪水持续时间较长的河道内慎用。

3)三维植被网护坡。三维植被网护坡原理与草皮护坡比较类似,采用双向拉伸技术,其强度高,足以防止植被网变形,并能有效防止水土流失。在边坡防护中使用三维植被能有效地保护坡面不受风、雨、洪水的侵蚀。根据国内多年运用经验,三维植被网主要适用于沙土性河道、作物生长困难或水土流失较为严重的坡面治理(河道最大流速一般以不大于2 m/s为宜)。

4)短丁坝群结合灌木护岸:短丁坝群结合灌木护岸的工程型式特别适合东部山区河流河道水流流速大、滩面较高的河道凹岸。借助短丁坝控制河势和保护坡脚,利用灌木的根系及枝叶保护岸坡是这种工程型式的设计原理。适当增加短丁坝长度、提高灌木护岸种植提高至枯水水位以上并结合岸坎削坡。此工程型式也可作为辽宁省西部和北部河流泥沙含量较大的河流护岸、促淤、改善河流水质工程中。

2.3.4 生态修复工程型式的选择

河流生态修复是指在充分发挥生态自修复功能的基础上,采取工程和非工程措施,促使河流生态系统恢复到较为自然的状态,改善其生态完整性和可持续性的一种生态行动。主要任务是:一是水质改善;二是河流地貌景观修复;三是生物群落多样性的维持与修复。

1)河道生态缓冲带:河道生态缓冲带(草本植物带,灌木带或是乔木带)起着过滤受污染径流的作用,并在水体和人为用地之间形成一片过渡区域。同时也为河流生物群落提供栖息地和避难所。根据资料:保护无脊椎动物的河流廊道宽度大约需要3~12 m;保护鸟类迁徙及鱼类、小型哺乳动物觅食的廊道宽度大约需要12~30 m;削减面源污染物和保护河流岸带野生动物的廊道,宽度大约需要30~60 m。

2)微型堰坝。它能够调节水流冲刷作用,在上游形成较深的静水区(有机质沉淀,为无脊椎动物提供营养),下游形成深潭(洪、枯水期为鱼类提供避难所),可以塑造多样性的地貌与水域环境。不同于水利工程的拦河坝,它的高度约为30~50 cm,上下游边坡大于1∶4,以保证鱼类能够顺利通过。对于已存在的较大型拦河闸坝,应予改建或修建跌水与鱼道工程。

3)护岸固滩植物选择:辽宁省各地区自然条件及地理条件差别很大,如何选择适合当地的护岸固滩植物对工程实施效果非常关键。植物选择应考虑河流栽植区域具体情况,栽植当地乡土树种,保障树木成活,并与周边环境相协调。为更好的发挥植物的生态效益,生态带内树木应“品”字形栽植。迎(近)水灌木带选择耐水湿、耐瘠薄土壤、固土能力强的适宜水边生长的灌木;背(远)水乔木带选择当地河道常用乔木树种;堤身灌木带选择固土能力强、生态效益好的当地适宜灌木品种。经调查,辽宁省目前应用效果较好的树种乔木有枫杨、火炬树、榆树、银中杨等,灌木有紫木惠槐、杞柳、柽柳、莲翘、国槐、柠条等。

3 结语

通过对辽宁省中小河流现状治理模式及存在问题的分析,结合国内其他地区中小河流治理的相关经验及技术资料,提出了辽宁省中小河流治理应遵循的原则,并对中小河流治理模式进行了探讨,着重对生态防护和生态修复型式进行了调查研究。

1002-0624(2017)05-0006-03

TV85

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2016-00-00

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