基于生态水利工程的河道规划设计研究

孟影影

（山东新汇建设集团有限公司，山东 东营 257091）

水资源作为国民经济发展的重要基础，自古至今一直是国家发展的重大项目［1］。传统的水利工程虽然能够满足人们生活发展的要求，但只是盲目的只考虑经济的发展增长，未能注重河流水域的生态性方面，不同程度的破坏了河流的生态系统，造成环境问题日趋严重。目前，我国的生态水利工程发展还处于起步探索阶段，就目前的情况而言，河道的生态治理中，依旧未能全面多角度分析解决问题，没有做到因地制宜，设计模式相对比较单一［2］。

1 生态水利工程学概述

1.1 生态水利的发展理念

1）尊重自然，河流地貌是历经千百万年的演化而形成的，与周围的环境已经建立起了自然平衡的状态。所以水利工程在建设的过程中应当遵循尊重自然的理念，尽可能不破坏原有的河流地貌形态，保持原有的生态平衡。对于已建的传统水利工程，如若对周围的环境造成了破坏，在保证安全的基础上可对其重新设计和建设，修复受损的河流生态。

2）水资源共享，水资源的平衡作为生态环境稳定的根本，维系着该区域的生态系统健康发展。传统的水利工程目前所面临最严峻的问题即人类过度开发水资源，导致地下水位显著下降，破环了原有的生态平衡。所以，合理地开发利用水资源，在保障生产生活经济发展的前提下，更因该注重人与生物的水资源共享。

3）可持续发展的理念需要明确水资源的储量、水资源的承载能力，结合当地的经济、社会发展状况，然后再对水资源进行优化配置、开发利用，把水资源合理的分配到生产生活的各个领域。可持续发展的理念不仅需要做到合理的规划和分配，更需要完善后续的监督管理。

4）生态修复，需要结合生态系统的特点以及人为治水的目的，再进行合理的机构设计。目前常用的生态修复技术包括：生物-生态修复、生物修复、环境修复等。

1.2 生态水利工程学的基本原则

基本原则主要包括五点：第一，工程安全性和经济性原则；第二，河流形态异质性原则；第三，生态系统自设计、自恢复原则；第四，景观尺度及整体性与微观设计并重原则；第五，反馈调整式设计原则［3］。

2 基于生态水利工程的河道治理

2.1 传统河道治理与生态河道治理对比

传统的河道治理形式比较单一，堰坝与水库隔断了上游与下游之间的联系，同时在建造的过程中往往只追求经济利益，忽视生态功能，导致深潭与浅滩交替布局的现象消失，上游与下游的河流同质化。生态河道治理与传统河道治理的区别如表 1所示［4］。

表1 生态河道治理与传统河道治理的区别

2.2 生态河道设计内容

1）河道的平面设计，在河道规划设计的过程中，排洪泄洪是最基本的要求，在此基础上应该根据河道地形地貌以及层次的变化、宽窄曲直进行合理的规划。同时在设计的过程中还要尽可能加强河流上、下游之间的连续性、减少差异；。尽可能拓宽河面，一方面能够加强汛期河道的泄洪能力，另一方面还能扩大渗水的面积，强化对地下水的补给。

2）河道断面设计，断面结构决定着水流速度，影响水流形式。生态河道断面的设计重点在于在河流经过不同位置时，水位均能满足要求。即在高水位洪水时，对周边的农田和居民不会产生威胁，在低水位时依旧能够满足农田和水生物的需求。目前复式断面更加符合河道生态性的要求，所谓的复式断面，将常水位以下设置为梯形或者矩形断面，常水位以上设计缓坡或二级护岸。

3）河道河床、护岸形式，在河道的治理中，对河床的建设相对较少，一般情况仅仅是修建堰坝或者橡皮坝。目前，常用的护岸形式主要有栅格、生态砌块等，这些防护受到的共同特点均是孔隙率较大，易于植物的生长，进而通过植物的根系增强堤岸的坚固性。对于生态护岸，最为重要的问题是选材以及构造物的形式，材料决定了护岸的效果，而构造的形式则需要根据当地的实际情况进行选择。

4）生物利用，河道的设计除了形式上的设计之外，还应该关注生物的利用，通过借助亲水性的植物以及微生物来净化水体。同时亲水性生物的引进也恢复了水体中生物的多样性，借助微生物形成生态圈进一步改善了河道的生态环境。

3 生态河道工程的实践应用

新型栅格结构是网格结构的一种优化，其原理网格结构相似，即在构造性结构上留有空间，孔与坡面的土质相连，通过在孔中种植植物，而形成生态护坡。但由于网格结构在空间上容易受到限制，且多适用于河道堤岸。而栅格结构进一步优化，将立式驳岸有封闭式隔水砌墙改为格栅结构，坡角变缓，大概在70度左右，同时坡面预留栅格，以便种植植物。

护城河现有的溢水结构为梯形，高低水位之间的落差较大、连续性较差，堰坝上植物生长性较差，鉴于这种情况将溢水构造优化为栅格斜面式，在空间内部填充砂石，并种植芦苇等水生植物。当水位下降时，一部分水量会储存在栅格结构的内部，满足植物生长的需要，植物也不会因为缺水而枯死。

对于亲水平台的优化主要体现在将直立式的砌墙结构改为斜面栅格结构，除此之外在人行道上也预留斜面栅格。当遇到汛期水位较高时，栅格空间可以让水向更深层处流动，确保此时不会破坏砌堤的栅格空间。原河道采用的是矩形混凝土隔水凹槽结构，四面均可以认定为隔水面，这样设计就相当于形成了一个独立的储水系统，不仅加剧了泥沙的淤积，而且阻断了河道与周围的生态联系。因此可以在河床底部、靠近两岸亲水平台侧修建格栅结构的箱状构造物。从河岸到虹吸，分别设置高低不同的挡土墙，在河道内种植等水生植物，形成一个区域的生态圈，能够自我净化。河道横断面图以及平面设计图如图1所示。

4 结语

本文基于生态环保的理念，归纳了生态水利主要有尊重自然、水资源共享、可持续发展、生态修复四项发展理念。揭示了传统河道设计中存在的缺陷，并对河道的平面、断面、河道河床、护岸以及生物的利用等方面进行了优化设计措施，最后基于生态水利工程的理念提出新型栅格结构设计方案，并将该方案应用于实际的工程中。