河道规划设计的研究与认识

袁玉琳

【摘要】生态水利工程是水利事业现代化、可持续发展的必然产物。在生态设计过程中，不仅要满足基本的排洪防涝、导水等功能，还需要尽量维持水环境自然特征，为水系周边生态系统提供稳定环境。为切实增强河道规划设计水平，还应当以生态水利工程理念为基础，切实优化生态河道治理方案，建设生态河流体系。本文就针对此，以生态水利工程概念为切入点，提出基于生态水利工程下的河道治理问题与解决对策。分析生态河道设计原则、设计内容，确保河道规划与设计工作始终朝着生态化、环保化方向开展。

【关键词】生态水利工程;河道规划设计;实施要点

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.05.017

引言：

就目前来看，传统水利工程以水流控制满足生产经营用水需求的理念较为落后，工程在建设及运营期间对周边水环境的破坏程度较大，与节约型、集约型社会建设方向背离。为最大限度推进生态水利工程建设进程，需将生态理念应用在河道规划与设计中，通过展开生态河道规划及治理工作，构建河流生态系统，实现人与自然和谐共处目标。

1、 生态水利工程概念

生态水利工程主要就是在水的工程学基础上，吸收并融合生态学理念，建立发展起新的工程学科，是当前水利工程学的重要分支。生态水利工程需要以弱化或削减水利工程设施对原水生态系统造成的影响为基础，贯彻落实人与自然和谐相处理念，不断优化工程规划设计方案。

现阶段生态水利工程主要包括尊重自然理念、水资源共享理念、可持续发展理念、生态修复理念等。

其中，尊重自然理念主要就是要求生态水利工程在规划设计期间维持河流基本地形地貌，对引发生态环境破坏的传统水利工程进行重新规划与设置[1]。恢复河流岸边植物群落、修复受损河流生态。

水资源共享理念就是采用合理手段，最大限度控制人为因素对河流生态系统造成的不利影响。

可持续发展理念就是借助适宜的设计方式，实现人口、资源、环境协同发展目标。水是人类赖以生存的基本要素，在配合使用可持续发展理念期间，需要着重了解当地水资源储量，认知水资源承载能力，对水资源进行优化配置。结合当地经济及社会发展情况，使水利工程在满足地区经济发展基本要求的同时，提升水资源利用率，控制水资源污染问题。

生态修复理念需要借助河流生态系统自我调节及反馈机制，确保建立的生态水利工程能够适应各类环境变化，灵活应用自我修复能力。生态水利工程设计工作具有导向性，设计部门应当以尊重生态系统特征为原则，保障生态系统完整性及功能。结合生态系统特征及科学的人为治水手段，将水利工程结构设计及生态系统自身结构特征有机联系在一起。

2、 生态水利工程理念下的河道治理

2.1传统河道治理不足之处

传统河道治理主要是通过修筑河岸边坡，提高河道排涝及防洪能力，虽然实际运营效果较好，但因没有充分关注生态系统保护工作，导致周边生态环境造成严重污染。具体来说，传统河道治理的不足之处主要体现在以下几个方面：

第一，河道纵横向不连贯。原河道治理工程中的河道生态系统及周边陆地生态系统之间互为独立[2]。建设起的河堤直接影响到陆生动物、河道两栖动物的正常生存环境，导致物种之间的群落也逐步减少，引发生态链减弱甚至断裂等问题，严重破坏了生态系统的稳定性。

第二，河道治理渠道化、同質化较为显著。传统河道治理模式较为单一，通过修筑高驳岸及截弯取值方式，使河道出现较为严重的渠道化现象，导致河流线型及流速受到不利影响。具体而言，对河道进行渠道化处理，会使洪水来临时的速度加快、冲击度增长，实际破坏面积更大。河道治理同质化问题体现在河道周边生态环境受严重破坏，人为建设的水利工程使周边环境生态功能减弱。

第三，河道隔水性及生态环境破坏性较强。在河流穿过城市时，会修建成凹型隔水槽，导致河道生态功能丧失，景观作用下降。河道治理期间的堤岸材料主要为石块混凝土，严重影响到生态系统自我修复能力。通过对河道进行截弯取直处理，导致原河道中的环境受到破坏，周边动植物生长环境更不稳定，致使生物多样性下降。

2.2生态河道治理理念

为有效解决及规避传统河道治理期间的水资源破坏问题，还需要将生态理念应用在河道治理过程中，注重开展生态河道规划设计工作[3]。现阶段大众对于河流生态环境保护工作的认知度日渐增强，河道治理工作也从传统仅满足防洪排涝功能要求转变至生态环境保护及修复方面。

生态河道治理理念主要就是通过结合当前生态河流理论及实践成果，选用科学的方式提高河道自净能力，改善河流水环境。

融合生态环境保全孔隙理念，选择具备生态性及绿色性的建设材料，人为构建适合各类生物生存的孔隙环境。在生态河道治理工作开展时，应当保持生态系统完整，保护及恢复系统生态功能。着重建设多孔结构护岸以及自然河岸，为生态系统恢复提供必要条件。

融合和河岸带退化及重建理论。河岸带生态系统的恢复及重建工作需要严格遵循河岸带生态系统演变与发展规律，设置大于河岸系统的生态系统，确保河岸带生物多样性能够恢复到原有状态[4]。做好河岸带生物群落的恢复与重建工作，建设生态环境修复缓冲带。

要求在生态河道规划设计过程中，结合水环境修复原理，有效控制河流水体污染及富营养化问题。引进修复塘技术、生物岛技术等，保障多生物共同生长，使生物之间相互依存、相互制约，形成有机统一体。

2.3生态河道规划设计主要内容

在生态河道规划设计期间，为确保规划设计方案满足生态水利工程建设要求，还应当理清生态河道规划设计内容，设置科学合理的生态河道规划设计目标及主要任务。

做好生态河道治理理论研究工作，研究河道治理现存问题及具体治理目标。根据现有河道治理工程及河道治理经验，优化河道治理方案。9D542F70-8B72-43FA-AC1B-7361AE4AC83A

关注生态河道治理技术研究工作，结合地区生态环境特征以及河流治理具体要求，选择适宜的治理技术手段，如河道生态修复技术等。

设计生态河道工程实施计划，严格遵循因地制宜原则，对生态河道工程施工方案中的技术可行性与经济适用性进行细致分析及辨别，选择最佳治理方案。

在生态河道治理工作开展时，还需要进行生态河道工程评价及管理工作。生态河道治理评价体系主要分为前期评价与后期评价两种[5]。前期评价工作需要在工程建设前开展，主要目的是为了评估河道生态治理方案的可行性、科学性以及各类影响因素;后期评价主要就是对河道治理工程进行持续监管，确保河道工程建设与运营期间对生态环境的影响能够被控制在最低范围之内。

3、 生态水利工程下的河道设计

生态河道设计工作是现阶段生态水利工程建设的重要内容，对推动河道治理工作有序开展意义重大。

3.1生态堤岸设计原则

在河道设计工作开展期间，生态堤岸设计主要就是依照国内外堤岸设计理念，遵循生态水利工程建设原则。要求堤岸结构在满足河道功能及堤防稳定性基础上，控制工程造价，保障堤岸运营期间的安全性及生态性[6]。注重控制堤岸工程中的刚性结构数量，优化堤岸结构形式，增强工程整体观赏性。

在生态堤岸设计期间应严格遵守因地制宜原则，通过设置多孔性结构，为周边生物提供多样化生长空间，有效解决原堤岸结构空间异质性较强问题。选择绿色生态环保材料，避免在堤岸修筑期间对周边生态环境造成污染。

3.2生态河道设计要点

生态河道工程设计前，需要分析河道流量及水位。结合当地水文系统特征，设置适宜的防洪流量标准以及最大水位线值。依照地区通航等级要求，合理设置河道内最低水位，确保河道具备通航功能，在满足地区各领域生产经营运输需求中发挥出重要作用。

生态河道设计环节专业性强，基于生态水利工程理念下的设计任务更加复杂，需要设计人员具备创新思维，对现有生态河道设计方案进行不断优化。实验验证生态河道设计可行性，确保生态河道能够兼备工程功能及景观功能。积极应用新型设计理念及建设材料，进一步增强河道工程建设期间的生态效益、经济效益，切实增强生态河道治理水平。

3.2.1 河道平面设计

对河道整体进行平面设计与线性设计，要求生态河道在满足基本防洪要求的前提下，最大限度保障河道地形与层次的变化规律，恢复河流上下游衔接度.拓宽水面，提高渗水面积，为河道周边生态系统提供更加稳定的生存环境。减少堰坝数量，找出能够代替堰坝结构且更为合理的结构形式。

3.2.2 河道断面设计

生态河道断面设计时，需要着重控制河道不同水位及水量，要求河道能够有效排除高位洪水，最大限度保障周边居民核心利益[7]。在传统河道断面设计过程中，主要是通过修筑河流边坡及护岸形式增强河道整体防洪排涝功能，导致河流生态系统受到严重影响。

为使河道断面设计具备生态化特征，还可在原有基础上设置复式断面结构。在常水位下部采用矩形或梯形断面形式，在常水位上部设置缓坡或二级护坡。在枯水期水流经过主河道，可流经二级护坡，以满足居民亲水要求及泄洪要求。

3.2.3 河床及护岸设计

在生态河道治理期间，还需要河道能够满足基本生态要求，具备较强的自我修复功能。原有河道规划设计工作没有对河床结构进行建设，导致河床硬化现象更加显著，生态系统受到严重破坏。现阶段河床硬化问题依然未找到最为有效地解决方式，因此还需在未来生态河道规划设计期间，积极引进专项生态河岸设计与治理方案。

在河岸护坡设计过程中，需要采用生态护岸结构，在基本满足河道体系基础上，保障河道周边系统生态平衡。现行河岸护坡主要包括格栅边坡加固技术、植物根系加固边坡技术、掺水混凝土施工技术等。通过加大护坡结构孔隙率，为植物提供有利于生长空间，能够使植物根系充分发挥出加固堤岸结构的积极作用。

3.2.4生物利用

為使河道规划设计工作能够与生态水利工程理念相符，还需要注重提升生物资源利用率。将亲水植物与微生物作为治理河道水污染问题的重要手段，有效控制水内富营养化程度，提高水体自净能力。

河道堤岸设计也可以利用植物特征，增强堤岸结构景观观赏性。如在较为平缓的坡面处设置生态混凝土预制块，并在上部栽植柳树等乔木、具备较强适应性的草本类植物，扩大河道周边绿化覆盖面。在较陡坡面处还可以预留方孔，在孔中栽植萱草类根系较为发达的植物，以便切实增强堤岸结构透气性及热交换能力，延长堤岸结构全寿命运营周期。

3.3生态河道护岸结构

生态河道规划设计工作开展期间，需要着重关注生态河道治理以及河道周边景观改造工作，生态河道治理主要就是对非城区河道进行治理，要求治理河道的空间应当宽泛，河道与周边生态系统保持密切关联。因生态水利工程理念在我国推行多年，生态河流护岸结构较多，实际应用期间的功能不同。

自然原型护岸结构。利用植物根系固定河堤，以保障河堤结构自然属性。此种方式建设成本较少，可在满足环境保护要求的基础上，增强河堤稳固性，主要被应用在农村地区河道治理工程中。

自然型护岸。在植物根系基础上增加石材等天然材料保护河岸结构，如干砌石护岸，铅丝笼护岸、抛石护岸。通过在常水位上坡种植植被，以保障护岸结构的整体稳固性。

复式阶梯护岸。该种护岸形式主要是在传统阶梯护岸结构基础上融入自然阶梯，以增强护岸结构抗洪能力。通过在亲水台下部将硬质构筑物建造成箱体形状，投入大量石块或其他材料铸造人工鱼巢，在框架外部种植植物的方式，巩固堤岸结构。

结束语：

总而言之，为做好生态水利工程下的河道规划设计工作，还需要着重关注水利工程建设期间存在的水资源污染及短缺问题。结合地区地形地貌、水文特征，不断优化河流规划设计方案。注重建立起独立河道生态系统，着重整治河道治理线路，将河道护岸与生态景观设计结合在一起，在保障达到规划设计水平的基础上，进一步增强水利工程生态效益。

参考文献：

[1]徐枫.生态、景观与水利工程融合的河道规划设计研究[D].福建农林大学，2011.

[2]任伟.城市人工河道生态水系景观规划设计研究——以长沙县捞刀河为例[D].河南农业大学，2013.

[3]李奕成.基于生态水利工程学的乡村河流景观整治研究[D].中南林业科技大学，2013.

[4]王英.陕南地区河流生态治理与保护利用模式研究[D].西安理工大学，2018.

[5]敖双奇.生态理念下城市水利景观规划设计研究——以枝江市城区为例[D].湖北工业大学，2019.

[6]马文祥.城市河道治理中的景观构建研究[D].浙江农林大学，2016.

[7]刘计磊.城市季节性河流景观设计研究——以青岛柏果树河为例[D].北京林业大学，2015.9D542F70-8B72-43FA-AC1B-7361AE4AC83A