生态水利工程建设理念在河道规划设计中的应用

江泽宇,暴占军,辛旭东

(河南省豫北水利勘测设计院有限公司,河南 安阳 455000)

在生态环境保护方面,大部分人还是处于传统的认知当中,生态环保意识不强,工程建设方面只会考虑建设规模,从而严重破坏自然环境。随着可持续性发展理念的提出和普及,河道规划设计中需将生态保护与水利工程融合到一起。从水利工程具体情况考虑,科学合理地进行河道规划设计工作,不仅可以有效避免水源被污染,最重要的是可以实现人和自然和谐共处。

1 生态水利工程简述

在城市建设设计和规划过程中,由于人员缺乏环境保护意识,只知一味地从工程建设方面考虑分析问题,忽视水利工程在具体施工过程中对当地生态环境破坏,严重影响城市建设质量以及未来发展。生态水利工程应该充分结合当下社会生态发展的工程理念和可持续发展设计理念。探讨河道规划的设计方法,坚持生态水利设计理念,不断优化城市河道的质量,保障了河道工程的生态效益,为城市生态系统功能更加完善提供保障[1]。

2 生态水利工程建设的根本原则

2.1 工程的科学性和经济效应

生态水利工程建设是以生态系统可持续发展为核心理念,既要提升城市河道生态系统,又要促进社会经济发展。为了让城市生态水利工程具有实用性和稳定性,工程建设势必要顺应区域科学发展趋势和要求。因此,在项目立项和设计的过程中要充分考虑各方面要素,对设计规划要进行全面对比选择,最后以风险低、投资少、环保及收益好的原则立项。

2.2 生态系统的自我调节原则

生态系统内部拥有自我修复和调节的功能。伴随着复杂的生态结构,物种数目相对越多,其自我调节和修复能力也会越强。不过,生态系统的自我调节能力也有上限,若超过某个限度,其自我调节能力也就会失去功能。所以,生态水利工程建设过程中,生态系统的自我调节能力不容忽视[2-4]。

2.3 景观的综合性

在生态水利工程建设过程中,需要重视河流生态系统和河道景观的联动性。规划设计河道工程要以人为本,在考虑景观的综合性外还需要考虑生态系统的承载力,规划设计栽培植物和景观灯光时要充分结合当地的生态环境及人文环境[5]。

2.4 始终坚持以人为本的原则

河道规划设计工程,为了保证规划设计更具合理性和有效性,工程的每个环节设计都要遵循“以人为本”原则。在设计中应多方面分析区域内现状河道及生态系统,实现水利工程功能多元化,将水利资源拥有的价值和功能发挥到最大,彰显其生态恢复的作用。河道景观设计不仅具有美化环境的作用,还具有保护生态的作用。

3 河道规划过程中存在的问题

以往河道规划不重视生态保护,河道的纵横连续性被阻断,生态环境遭到一系列破坏。一方面,陆生生物由于缺乏水源而相继死亡枯萎,一些两栖类生物也不能返回水中,随着时间的延长,生物链出现断层、生态圈的许多生物逐渐减少。另一方面,之前的河道规划工程的自然河道土体和水体无法实现衔接,水体无法保证土地水分充足,最终导致土地干涸缺水。

河流在自然条件下呈现蜿蜒曲折的状态,这无疑增大了河道规划和工程建设的难度系数,所以,为有效降低施工难度,在河道规划中应运高驳岸建设、截弯取直等方式,该方式最大的弊端是严重破坏了河流的自然形态。除此之外,高驳岸建设、截弯取直的应用增大了局部水流坡度,使弯曲河道变直,降低了水流阻力,加快了水流流速,提高了水流冲击性,大大增加了洪灾发生的概率,最终破坏周围生态环境,给工程附近居住人群带来严重危害。

4 生态水利工程的河道规划设计措施

4.1 河道规划设计整体思路

为了提升河道的防洪能力和抗灾能力,有效解决城区河道汛期行洪等难题,需要收集以往洪水数据,合理分析河道行洪存在问题并提出可行方案,提高河道的过流能力;科学合理地设计和规划河道的蓝线和绿线,采用“城河一体化”的建设原则,合理规划和设计河道景观。

4.2 严格落实有关规划设计原则

1)认真贯彻执行可持续发展原则,在规划设计河道工程时要始终坚持以人为本的理念,在治理和开发河道的基础上,要实现保护生态环境,坚持可持续发展,优化河道的综合能力,美化居民的生活环境,提高周围居民的生活质量和水平。

2)始终坚持实事求是,在规划设计河道过程中,要切合实际情况和自身经验,虚心借鉴好的治理经验,因地制宜针对性地规划设计河道,建立健全的河道生态系统功能。

4.3 开展河道合理规划设计

在开始规划和设计河道时,首先要对施工区域进行实地勘察,根据实际情况制作设计内容,合理规划河道河床和河道线形;然后在设计过程中,要充分考虑附近环境特征确定合理的设计内容,例如,在规划设计横断面时,常用的方案有梯形断面、复式断面和矩形断面。在河道设计前还需要合理规划建筑物位置,如水闸和跨河桥梁以及堤坝等。

5 案例分析

本案例以某河道项目举例,该项目包含的建设内容主要有18条河道工程、13条河道景观工程、6座排涝泵站、8座调蓄池、9座蓄水闸坝以及32座桥梁。该河道总长3180m,分东市河和南市河两段,东市河长1170m,河道宽度平均为20m,最宽处有27m,最窄处有13m;南市河长2010m,河道宽度平均为15m,最宽处22m,最窄处8m,东市河和南市河两段河道水的深度为2～3.5m,常水位为2～3.5m,河底淤泥的最大深度为1.2m,河水流向为自西向东流向。

5.1 生态水利河道规划目标及要点

5.1.1 规划目标

河道在施工完成后,开始修复治理水环境生态系统,需要以最快速度完成黑臭水体的治理,争取用3个月的时间使得水环境达到地表水Ⅳ类水质标准,生态系统恢复稳定后,水环境的自净功能也逐渐恢复,水生态系统自身就会开始抵御外界的污染,最终实现水体的指标满足地表水Ⅳ类水的标准。

5.1.2 规划要点

经过充分论证,本工程采用直立墙护岸,直立墙和工程所在区域的建筑或道路相连接,这种处理方式可以有效缓解项目中用地不足的问题,同时还可以进行人为调控干预,保证河道防洪排涝、景观设计以及生态化建设。有效改善生态系统受到损害的现状,构建健康绿色生态廊道,在该地区有限的土地资源中组建自然战略系统,充分提高人居环境质量,形成具有自我修复功能的生态系统。

对河道景观功能区域与休闲旅游区域进行规划设计,实现功能多元化,对不同功能进行分区并规定分区标准,将河道功能分区和河道景观建设有效结合,保证其融合的协调性。比如,在河道规划设计中可以合理建设休闲旅游区并融合生态区功能。

5.2 生态水利河道设计

5.2.1 平面设计

坚定不移倡导河道绿色生态健康发展的理念,要根据所在地区的环境特质,合理推进生态健康发展模式并保持生物的多样性。在条件允许的情况下将原河道加宽,更好地确保汛期河道行洪。进一步加大对河道周围环境的保护力度,在现有基础上加大绿化面积,提高河道污染治理设计的整体的美观性。在充分考虑该河道的实际情况后,以艺术设计为出发点,确保将河道设计出曲线美。在实际的河道生态系统中,严格遵行“过水行洪”的原则,顺应自然景观的变化,使得河道具有良好的行洪能力,同时也需要形成健全的河道绿色生态系统,全面实现河道的生态功能。

5.2.2 河道横断面设计

当采用传统的方法来设计河道时,相关设计人员也应该秉持着保护河道不被破坏的原则,在设计断面时应合理使用梯形、矩形断面和复式断面,在河道的不同时期都能够满足安全度汛及生态蓄水需求。在生态水利工程河道设计的基础之上,不仅满足了差异化水位的要求、提高了河道的适应性,又保护了生物的多样性。

5.2.3 河道岸坡设计

在以往的岸坡改造方案中,常用的结构形式是砌石结构,这种结构使得护坡看起来是一种被包围住的状态,这种形式在一定程度上给自然岸坡造成破坏,这就使得景观所带来的效益减少。基于以上问题,大多数情况下河道岸坡设计会采用栅格形式,利用种植根系发达的植物从而起到护岸效果。为了使植物根系生长速度更快,种植的时候就需要预留适宜的空间,这样也能起到疏通河流地下水的作用,并且会使得整个河道生态循环加快。河道岸边设计时使用栅格形式,不仅能够有效控制河道工程建设的成本,还能保护河道周围环境。

5.2.4 河道溢水堰设计

由于河流水位高低之间有着很大的落差,且水流连续性不足、状态较差,护城河溢水堰的结构应呈现为梯形状。具体修改方法是可以将溢水堰建成栅格斜面式,在栅格里面种植一些植物,如芦苇、莲藕等。这样修改后即使在下雨的时候,雨水也会被分流到其他水域,能够保证水的流通,在旱季的时候,里面也能蓄水,让植物更好地生长。

5.2.5 河道亲水平台设计

在进行亲水平台的设计时,首先要改变平台结构,将其修改为斜面栅格构造,而且在修改过程中也要预留出一定的空间准备种植植物,这样的设计既能够提升平台的美观性,又能保护栅格。从整体看,方案的调整能让平台变得更加缓和,也可以带动景观收益。

5.2.6 充分运用生物作用

在进行河道设计时,要充分考虑到河道周边的生物,这部分生物也能起到平衡生态的作用,还能够有效预防水污染问题的发生,不仅保证了河水的安全健康、提供了水生植物的生存空间,还能够提升水体的自我净化能力。除此之外,还要定期查看水生物的数量,并且对其进行控制,尤其是浮游类生物更应该加大控制力度,只有通过这样才能既改善了生态,又设计出合理且有效的河道。

6 结 语

开展河道治理工作,就一定要做好打持久战的准备。当前许多地区的河道污染情况日渐严重,河道治理工作不容乐观,还需进一步增加经费和人力的投入力度,从而避免出现污染扩大的情况。因各地区污染情况不同,所以要贯彻因地制宜原则,以现实情况为依据合理制定污染治理方案,保证其在河道污染治理中发挥作用。河道污染治理实施过程中要经常进行经验总结,发现不足之处要及时修改方案不断完善,以此提高治理水平,来适应当前河道污染治理的需求。河道治理还需要主动引入新技术、新设备和新方法,要合理利用科学技术使之成为治理工作的有力支持。