某河流水生态修复工程植物种植水位探讨

陈巧红，耿川

（中交第二航务工程勘察设计院有限公司，武汉430060）

1 引言

随着水生态文明建设工作的不断推进，区域水环境综合整治工程在全国范围内开展，做好水生态修复工作是水环境综合整治工程成败的关键。在当今河道治理工程中，植物措施的合理配置是满足水生态修复、水环境综合治理要求的有效措施。植物的生长受水深条件的限制，水位是决定水生植物分布的主导因素与关键因子。不同功能群的物种对水深有不同的耐受力，作为与水体生境密切相关的一类植物，水生植物对水体水位的变化比较敏感。

本文以安徽省天长市高邮湖支流杨村河为例，探讨缺资料地区径流计算方法【1，2】；计算河道水面线，为水生态、水环境修复工程植物种植水位的拟定提供借鉴。

2 杨村河概况

杨村河发源于天长市平安乡西南翁集丁坝，汇入魏桥水库，经跃进水库后继续东流，进入沂湖，出湖后入高邮湖。本次杨村研究范围上自跃进水库溢洪道，下至入沂湖口，河道总长18.4km，20 条支流总长约27.4km，自跃进水库至入沂湖口区间流域面积为119km2，河道比降为0.344‰。沂湖位于天长市东北边境，高邮湖的西岸，主要来水为杨村河，通过沂湖闸与高邮湖连通，沂湖闸水位与高邮湖水位一致，如图1 所示。

图1 杨村河流域水系图

3 径流计算

3.1 资料

杨村河流域未设置水文站，无实测径流资料。本次收集到《天长市跃进水库度汛应急工程初步设计》、跃进水库水文整编资料（2015—2018 年）和天长水文站2016—2018 年逐日平均流量。

3.2 径流计算

根据已有资料，采用水文参数移植、水文比拟、降雨修正等方法计算杨村河径流。

河口年均流量计算：根据跃进水库水文整编资料，推求水库坝址以上径流系数和水库年均、月均下泄流量。跃进水库年均来水量为2.842×107m3，年均径流深为398.52mm，年均径流系数为0.38。采用水文比拟法推求水库坝址至河口区间年均流量，叠加水库年均下泄流量，得杨村河河口处年均流量2.09m3/s。采用天长水文站2016—2018 年逐日平均流量对计算成果进行验证。

杨村河河口月均流量计算：以天长水文站为参证站，计算区间月均流量，以河口处年均流量进行修正。

4 水位计算及分析

4.1 河湖常水位

湖泊和有控制性建筑物的河道，植物措施布置高程选择依据为河湖常水位。根据定义：常水位指的是在江河、湖泊的某一地点，经过长时期对水位的观测后得出的，在一年或者若干年中，有50%的水位等于或超过该水位的高程值。对天然河道，汛期洪水位较高，枯水期水位较低，一年内甚至一场洪水周期内，河道内水位是往复变化的。所以，无控制性建筑物的天然河道不存在河道常水位。当今天然河道水生态修复设计工作中，尚无成熟理论可以提供指导植物措施方案布置的水位。

4.2 高邮湖水位

考虑水生植物种植，推求杨村河年均流量、月均流量对应沿程水位，探讨植物种植水位的选择。河口起推水位为高邮湖常水位、沂湖闸月均水位。

高邮湖常水位为5.77m。根据沂湖闸2016—2018 年逐日水位，沂湖闸50%的水位为5.90m。沂湖闸水位观测资料较短，采用高邮湖常水位对沂湖闸逐日水位进行修正。

4.3 边界条件设置

计算断面：杨村河区间共设置88 个断面，断面间距约为200m。

糙率拟定：天然河道糙率是衡量河床及边滩形状不规则性和粗糙程度对水流阻力影响的一个综合系数，与河床、边滩的粗糙度、河道断面形状、边滩地质性质、水流流态及含沙率等因素有关【3】。杨村河上游段为自然河道，河道内生长杂草并有淤积情况，河道弯曲，糙率n=0.030；杨村河中下游段河道顺直，主河槽冲於变化较小，糙率n=0.025。

4.4 计算成果分析

根据2019 年实测地形资料建模，计算杨村河年均流量、月均流量对应沿程水面线。

杨村河上游段河道纵坡较大，中下游段河底纵坡较平缓，其沿程水位主要受高邮湖水位顶托影响。

杨村河月均流量、年均流量对应的沿程水位关系如下：

1）主汛期7 月份与年均值偏差最大，最大值为0.95m，主要原因为高邮湖7 月份起推水位较高；

2）汛期6～8 月，月均流量对应水位高于年均流量对应水位，6 月、8 月沿程偏差不大，最大为0.38m；

3）枯水期4～10 月，月均流量对应水位值小于年均流量对应水位值，最大偏差为-0.50m；

4）除主汛期7 月、8 月～翌年6 月，月均流量与年均流量对应沿程水位的偏差范围为-0.50～0.35m。

在植物措施设计时，应结合不同水生植物的生长习性，根据河道内水深情况种植不同类型的水生植物，挺水植物一般适合生长在水深0.5m 以内的区域范围内。浮叶植物一般适合生长在水深0.5～1.5m 范围内，最佳生长区域水深为0.5～1.0m。沉水植物一般适合生长在水深1.5～2.5m 范围内，最佳生长区域水深为1.0～1.5m。

综上分析，挺水植物适宜水深为0.5m，浮叶植物、沉水植物生长适宜水深均有1.0m 的变幅范围，8 月～翌年6 月，月均流量与年均流量对应沿程水位的偏差范围为-0.50～0.35m，水生植物适宜水深的变幅在月均流量与年均流量对应沿程水位偏差范围内。植物措施设计时，种植水位推荐以年均流量对应水位进行选择，并采用耐淹的挺水植物，以应对主汛期高水位的影响。

作为水体生态修复的基础，挺水植物的选择尤为重要，结合杨村河区域特点，尽量选用本地种，结合水质改善需要配置净化能力强、景观效果好的品种。为提高水体净化能力，可有效保证四季均有挺水植物、沉水植物生长，保持常绿。根据区域现状，考虑在河滨带年均流量对应水深0.5m 内种植挺水植物，主要选择水生美人蕉、鸢尾、再力花等；0.5～2.5m 范围内构建沉水植物群落，主要为轮叶黑藻、苦草、伊乐藻等。

5 结语

1）在缺乏资料地区进行径流计算，应结合已有资料，采用同流域或不同流域水文站长系列径流资料插补延长、移植、水文比拟、降雨修正等多种方法进行分析计算。

2）无控制性建筑物的天然河流不存在河道常水位，当前尚无成熟理论可以提供指导植物措施布置的水位。在进行水生植物种植高程选择时，建议结合挺水植物、沉水植物生活习性，适宜水深和光照等，参考河道年均流量对应水位，综合考虑后确定。