生态河道设计与应用

生态河道设计与应用

莫志能

莫志能

郁南县水利水电勘测设计室527100

【摘要】河流是地球陆地生态系统的重要组成部分，也是人类社会生存和发展的基础，被称为人类文明的摇篮。人类在河流流域繁衍生息，河水是人类饮水、农业灌溉、工业用水的重要来源，也是水力发电、水运、水产的重要保障，更是生态支持、环境净化、灾害调节、维持生物多样性、孕育人类文明的重要基础。但是人类活动和经济发展也造成河流污染，生态功能退化，水资源利用能力衰减，制约社会经济的进一步发展，所以治理河道并恢复河流生态功能就成为今人必然的选择。本文针对目前我省多地开展河道治理工程的实际，对生态河道的设计和应用进行了分析。

【关键词】生态河道；设计；应用

引言

过去，由于认识的偏差，河道整治集中在防洪排涝、取水用水等方面，忽视了河道生态功能建设，表现在河道直线化、断面规则化、河岸硬质化，结果河岸植物群落丧失，浅滩、湿地消失，河道生态功能不足，即使今天人们重视生态，讲究生态，但在河道治理上仍存在认识片面的问题，例如把生态河道建设仅看成河岸绿化，重视河岸的生态改造，忽视流水的生态建设，因此全面准确地理解河道生态具有重要的现实意义。

生态河道是利用水利工程学、景观生态学、环境科学、生物科学等众多学科为一体，以保护河道合理的生态系统组织结构，维持良好的生态运转功能，展现和谐的自然景观为前提，在保护河道防洪安全的基础上，充分考虑河道生态系统的复杂性、多样性以及应对长期或突发扰动具有足够的自我恢复的能力，这样一种近自然的包括水系统、生物系统和河岸土壤系统的河道[1]。基于这样的认识，本文对生态河道的设计与应用进行了探讨。

1生态河道需水量与需水流量计算

1.1河道生态需水量

河道生态需水量是指维持河道生态系统正常运转需要消耗的最小水量，河道流量不应小于生态需水量，也就是河流沿程蒸发、渗漏以后，仍有一定水量保持生态系统运转需要。但应认识到生态需水量不是一成不变的，因为河道生态群落的生长、发育、繁衍与河内流水一样，都是连续变化的过程，例如随季节而变化。生态需水量由河道内需水量和河道外需水量两部分组成。河道内需水量包括生态基流（枯水期不断流最小水量）、维持水质的需水量、保持自净能力的需水量、维持水生生物栖息地生态平衡的需水量、水面蒸发需水量和河道渗漏流量等分项，每一个分项都可以依据一定的方法进行计算，限于篇幅这里不再赘述。河道外需水量包括农业用水、工业用水、生活用水和水土保持所需水量，这些分项可以结合统计资料和一定的方法进行计算。

1.2河道生态需水流量

河流从源头流出，最后汇入大的河流或入海，是一个很长的过程，对于区域来说，可截取一定的河段进行分析，建立该河段一定时段的水量平衡关系，也就是出水量等于入水量。入水量包含上游注入水量、区间径流量、河面降水量、污废水排入、灌溉回水等，出水量包含各种用水、水土保持需水流量、河面蒸发损失、河道渗漏损失和下游流出水量等。上游有调蓄功能的河道从河口断面开始进行推求，上游没有调蓄功能的河道应从河源断面开始推求，利用头一个河段入口断面即下一个河段出口断面的关系，一直推求到整个河道中泓断面。由此可确定河道生态需水流量，这个结果可作为生态河道日常过水断面设计的依据。

2生态河道形态设计

2.1河道纵断面设计

按照河道自然形态，河道纵断面应该是蜿蜒曲折的，其中包含主流、支流、沼泽、急流、浅滩、深潭、沙洲等复杂多样的形态，并为河滨植被、鱼类产卵及鸟类、两栖动物栖身创造适宜的生境，另外还便于交换和补充地下水。但是人类活动使河道的蜿蜒模式被改变了，如裁弯取直、河床改造成直线形态等。如何恢复河道自然的蜿蜒形态呢？一是根据河道历史资料，再参照未改造的河段；二是依据一些经验公式计算。由于自然河道由一系列深潭和浅滩交替构成，所以可构建深潭-浅滩序列作为河道纵断面形态。

2.2河道横断面设计

河道横断面是根据流量确定的，除了考虑施工方便，还要从生态和地貌角度出发，构建多样化形态，河面有窄有宽，水流有急有缓。但是横断面受到两岸行政关系的制约，所以也要考虑这层关系。自然状态下的横断面取决于地貌特征，两侧是不对称的，但为了计算方便，可概化为复式梯形断面，并以明渠均匀流形式进行计算。有调控功能的河道，主河道断面应由生态需水流量来确定。没有人工干预的河道，主河道断面可由平摊流量与河相关系确定。行洪断面应由行洪流量确定。

2.3生物栖息地设计

为了便于鱼、鸟、两栖动物栖息，所以要创造条件满足其栖息要求，一般从水流条件、河道底质、掩蔽物等方面进行考虑，设置树墩、砾石群、遮蔽物等。

3生态河道护岸设计

3.1设计原则

生态护岸的设计应遵从结构安全稳定、生态健康和场所地域协调的原则[2]。结构安全稳定主要从保持水土和防洪泄洪角度考虑，要求设计时考虑水力稳定性。在满足护岸安全稳定的前提下，尽量减少人为改造河岸，保证岸线的完整性，这就是生态健康。此外，还要尊重河道地域的场所特征，体现当地民情、风俗和文化底蕴，如考虑地形魅力、水景元素等。

3.2护岸形式选择

护岸形式有多种选择，应在满足结构安全稳定的前提下，采用与周围自然景观协调的形式，材料尽可能就地取材，实现人与自然和谐和节省投资的目标。同时不同区域应选择不同的护岸形式，如城镇内、郊区和农村应有所不同。目前，常见的护岸形式有植物护岸、木桩护岸、石笼护岸、生态混凝土护岸、生物毯护岸、连锁生态护岸等形式。例如石笼护岸、生态混凝土护岸可用于水下和防冲刷区，连锁生态护岸具有稳定性和变形调整能力，可用于水位变动区，而常水位以上可采用自然护坡和植草防护[3]。

3.3植物种类选择

植物种类选择是否合适直接关系到项目设计是否成功，而植物的有效性主要取决于植物对土质和水位的适应性。植物种类可根据水位干燥区、潮湿区、季节防洪区、水位变动区和淹没区进行分类。干燥区可选择陆生植物，如果考虑景观效果，可种植多排乔木及固土植被，河岸边缘可就地取材种植当地的乡土藤蔓植物，以节省投资。潮湿区应种植半水生植物，季节防洪区、水位变动区可种植湿生植物，淹没区可配置沉水植物。配置植物时应以乡土植物为主，再结合引进的景观植物，同时还要考虑多种植物的搭配。

4结语

随着社会经济的快速发展以及河道污染、水质劣化、生态功能削弱，改善生态环境、修复污染河道、恢复优美景观已成为人民迫切的希望。各地纷纷建设生态河道，但人们对生态河道的涵义并不都真正了解，有些建设单位误以为河岸多种树多植草就是生态化了，这种认识非常片面，因此本文对生态河道设计内容进行了分析，以供读者参考。

参考文献：

[1]芦超，张静.泰城生态河道建设的探索与思考[C]//2014第六届全国河道治理与生态修复技术交流研讨会论文集.北京：中国水利技术信息中心，流域水循环模拟与调控国家重点实验室，2014：22-26.

[2]朱兴杰，邹春.大凌河朝阳城区段河道生态护岸设计[J].中国水土保持，2013（4）：30-31.

[3]李甲荣，霍中迁，吴昊，等.早陈河生态河道设计方案探讨[J].中国水土保持，2014（6）：54-55.