辽河干流生态湿地工程浅析

杨春普

(辽宁江河水利水电新技术设计研究院有限公司，沈阳 110003)

1 工程概况

法库县和平生态蓄水工程位于辽宁省法库县和平乡，在通江口大桥上游约3.2km处。坝址处河道顺直，历年河道演变不大，坝下游两侧滩地宽阔、平顺，为招苏台河汇流口。坝址上游约600m右侧滩地为周家网村，村屯地势较高。针对辽河干流目前存在的缺少生态水面、土壤荒漠化、水质污染、植物成活率偏低、生态治理效果不明显等问题，为改善辽河干流河道生态环境，改善辽河水质，加快辽河干流河道生态工程建设，实现将辽河建设成生态河道的目标。本工程通过修建拦河橡胶坝、横堤、顺堤，对现状滩地进行降滩处理，完建后将形成2445亩湿地，对改善该处辽河水质将起到重大作用。

2 工程建设必要性

辽河法库和平橡胶坝坝址处现状主槽宽度为120m，平滩过流400m3/s，远大于非汛期河道天然流量。非汛期径流通过主槽下泄，而主槽中水流流速较大，缺少具有吸附功能的植物，仅靠自然对水质改善作用非常有限。坝址处现状河底平均高程在70.70m，左岸滩地为73.20m，右岸滩地为72.20m。根据《辽河保护区河道与水环境综合整治工程建设规划报告》要在此处形成大面积的湿地，因此则必须在此地修建不影响行洪的拦河挡水橡胶坝，抬高非汛期的水位，利用主槽两侧滩地，通过工程和生态植物措施，形成具有一定库容的人工湿地。和平橡胶坝修建后，一方面增大了非汛期过流断面，减缓了水的流速，有利于水中污染物的沉淀，另外滩地中的水生植物将充分的起到吸附作用，也可以很大程度上的改善水质。橡胶坝正常运行蓄水后，两侧的滩地将形成浅水湿地，滩地上水生植物的生长能提高滩地的稳定性，主槽的位置不会出现频繁的演变，同时减少了风沙源，对改善区域的环境作用非常显著[1]。

3 工程任务

为了达到《辽河保护区河道与水环境综合整治工程建设规划报告》中提出的拦河蓄水工程措施“在主河槽内修建橡胶坝，橡胶坝两侧修建横向生物堰，在枯水期使河道主槽的水漫过滩地形成浅水湿地，湿地中栽植蒲草等亲水植物。另外为防止橡胶坝上游河槽塌岸泥沙进入河道，减少因河道平面摆动对橡胶坝运行安全造成的影响，计划对每座橡胶坝上下游河道两侧河槽进行必要的工程防护，河道工程防护采用格宾石笼等生态工程措施，以利于水生植物的生长，在发挥工程防护作用的同时改善生态环境”。本次工程的任务是在通江口大桥上游3.2km修建主槽橡胶坝，对主槽两侧的滩地进行降滩处理，使该地区上下游范围内形成稳定的水面，同时水面漫过滩地形成湿地，在湿地中种植水生植物达到为辽河干流净化水质的目标，并在此基础上，改善生态环境[2-4]。

4 工程规模设计

4.1 橡胶坝长度确定

本次工程在主槽布置橡胶坝的同时，在橡胶坝的两侧还要布置横堤。在橡胶坝长度及横堤长度的确定上应考虑各个环节，现状河道的主槽宽度为120m，从坝址上下游来看，坝上游主槽宽度在140-180m，下游主槽宽度130m左右，本着优化行洪断面，优化湿地景观效果等原则，所以确定橡胶坝长度在原有主槽120m宽的基础上加宽30m。

4.2 橡胶坝底板高程确定

为最大限度地满足泄洪要求，减少建坝后对河道的淤积影响，保证洪水安全下泄，根据《辽河保护区河道与水环境综合整治工程建设规划报告》规划在主槽和两侧滩地形成稳定的水面，考虑辽河多泥沙河流特性，维护河道自然比降不变，利于行洪和排沙。根据实际测量数据，坝址处河底平均高程70.7m，则橡胶坝底板高程确定为70.7m。

4.3 橡胶坝坝高确定

为保证橡胶坝蓄水时水面高于现状两侧滩面0.3-0.5m，根据坝址两侧地形条件，左侧滩地高程为73.20m，左岸周家网地面高程为73.70m，为了对周家网地区不造成浸没的影响，初选橡胶坝顶高程不能超过73.70m。右侧滩地高程为72.2m，综合考虑1、河道滩地降滩土方量2、土方不外运 3、土方平衡4、橡胶坝运行和管理，确定橡胶坝坝顶高程为73.2m，坝高2.50m。

4.4 橡胶坝规模选取

橡胶坝总坝长150m，设计挡水位73.2m，3跨橡胶坝，坝高2.5m，坝底板顶高程70.7m。左岸横堤长度为127m，右岸横堤长度为86m。本次工程在主河槽内修建橡胶坝，坝右岸距离山体很近，并且下游湿地面积很小，因此右岸横堤不过流量，横堤顶高程与橡胶坝右岸翼墙顶高程73.70m一致，右岸横堤与右岸山体相接。左岸横堤按照规划中提出的生物堰行式，即在左岸滩地修建高于滩地的生物堰，堰顶高程和橡胶坝高程一致，堰顶和橡胶坝顶同时过流。左岸为周家网村，地面高程为73.80m，在橡胶坝完建蓄水后避免对村子造成浸润影响，在橡胶坝的左岸修建一道1.8km顺堤，顺堤顶高程为73.70m，顺堤距周家网村最近处距离250m，并且采取工程防渗措施，对该村不会造成浸潤影响。

4.5 工程规模合理性分析

工程所在河段距通江口水文站较近，因此选取该站作为代表站进行分析。本工程橡胶坝的主要作用是在枯水年份植物生长期满足湿地用水量，没用防洪和灌溉的要求。因此在植物生长期应该尽量减少橡胶坝塌坝运行，以满足湿地中水生植物生长期用水量。湿地中水生植物生长用水期集中在4-6月份，根据通江口实测4-6月、9-11月径流量系列进行保证率计算，采用经验频率排频，选取50%、75%频率对应的月径流相近的年份作为典型年，由典型年的4-6月、9-11月实测逐日流量资料绘制流量历时保证率图成果，见图1、图2。由流量历时保证率得到各保证率日平均流量，见1表。

表1 各保证率日平均流量成果表 m3/s

图1 4—6月逐日流量历时保证率图

图2 9—11月逐日流量历时保证率图

通过与生产橡胶坝厂家沟通，确定和平橡胶坝设计过流能力为36.4m3/s，极限过流能力为56.1m3/s。即当溢流流量长时间超过设计过流能力时，橡胶坝需塌坝运行，而橡胶坝短时间内流量达到甚至超过设计流量，橡胶坝可以继续运行，但是橡胶坝的极限过流能力是56.1 m3/s，一旦过流达到极限过流能力，则橡胶坝必须塌坝运行，防止橡胶坝坝袋因压力过大而损坏。通过计算橡胶坝上游溢流水深为30cm时，橡胶坝和左岸生物堰设计流量为73.7m3/s，橡胶坝和左岸生物堰极限流量114.1m3/s。

通过表1比较可以看出，通江口站4-6月各保证率下日平均流量比9-11月份小。本次橡胶坝主要作用保证植物生长期4-6月上下游湿地供水量，尽可能减少塌坝次数，一般在枯水期运用，用4-6月份中P=50%典型年逐日流量成果与橡胶坝和生物堰过流量进行比较。可以看出P=50%典型年(1961年)4-6月份91d里共有3d超过橡胶坝和生物堰设计流量，没有超过橡胶坝和生物堰极限过流能力。即需要塌坝运行的天数在0-3d，占总天数的0%-3%。同时修建橡胶坝主要用于枯水年份的4-6月保证湿地用水量，即频率为75%或大于该频率的年份。从图1、图2及表1中可以看出，P=75%的年份日平均流量比P=50%的年份小，实际塌坝的天数仅为1d。

通过以上分析可以看出，在枯水年份4-6月湿地供水期，橡胶坝塌坝运行的天数较少，在湿地植物生长期，可以持续正常运行橡胶坝，这就能满足生态湿地的用水量，同时也方便橡胶坝运行和管理。因此本次橡胶坝工程所选取的规模是合适的。

5 湿地工程设计

湿地主要的作用包括以下几点：固滩沉淤、净化水质、保持生态、美化环境。橡胶坝建成后，上游水面高程为73.2m，左岸通过降滩形成300-500mm的浅水区。利用这部分浅滩，通过对当地原生植物群落的种植来恢复当地原生态系统。靠近村庄一侧修建2500m长顺堤。右岸山坳处地势平坦且水流平缓，结合山体，分层次栽植耐水湿植被如小青杨、菖蒲等，与左岸片林形成呼应。浅滩处利用低洼地形，形成800-1200mm池塘，养殖荷花。打造静水面，形成幽静的荷塘美景，防腐木栈道蜿蜒其中，步移景异。

下游水面高程70.7m。下游左岸生物堰汇流的水系在滩地上形成300-500mm曲折溪流，利用原有的地形，适当进行土方的调整，在滩地上通过堆微地形，来平衡土方，整理陆上水系，形成溪流湿地景观带。右岸在提水站下游右岸陆上的原有水塘经过处理形成陆上湿地肌理。滩地植物的种植，充分利用当地原生树种，着力恢复当地的原始景观形态。结合背景林带，主要种植低矮的灌木与水生植物，为湿地景观增加了丰富的层次[5-6]。

主河道两端种植菖蒲为主的水生植物组团，形成粗放、自然的水生湿地景观。滩地上植物的种植，充分利用当地原生树种，着力恢复当地的原始景观形态。结合原有的护堤林带，随山就势地种植乔木、灌木与水生植物。乔木以耐水湿、速生的小青杨为主，片林形式栽植。灌木组团以具有经济植物杞柳和紫穗槐为主体，大面积的组团方式，在不影响防洪的基础上来营建粗放的大地景观肌理。池塘、沼泽内重点种植荷花、千屈菜、香蒲等静水种植植物材料。结合以波斯菊为主的野生草花组合来打造一条具有地方特色的水上湿地与陆生湿地交相辉映的生态湿地景观肌理。

6 结 语

辽河干流法库段(和平)生态蓄水工程2013年开始建设，2014年并投入运行，目前该工程所在区域被命名为“辽河神龙湾”景区。本工程通过合理的布局及精细的设计，达到了前期规划的效果，充分发挥湿地固滩沉淤、净化水质、保持生态、美化环境作用，为今后辽河湿地建设提供了宝贵经验。