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DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.244
1 河道治理存在的困难
我国非常注重对水资源的利用,并采取多种措施进行了河道整治,让河道为城市化进程发展发挥作用。但随着人为且不符合自然规律的干涉整治,河流生态系统遭受到乐氐钠苹担即河流出现污染、干涸等问题。因此为了使河道以正常的生态特征促进我国经济的发展,人类需要进行河流生态修复。河道属于自然生态系统中的重要组成部分,其本身具备自我生态修复的能力,然而人们常常采用人为治理的方式,对河道自我生态修复造成影响,致使河流生物逐渐迁徙,甚至死亡。人们在对河道进行整治时,会使河流、水质、植被等都产生影响,这些都是保障河流生态环境的因素,如果其受到影响,则河流生态环境则会受到破坏。
随着社会的发展,人们针对河道治理的措施越来越多,如采用各种技术和设施,使河流转向、断开、加深、拉直等,导致河道的形态被强行改变。河道形态的改变,会影响城市地下水的生态性,使城市供水出现问题。河道本身蜿蜒曲折,符合自然规律,但采用人为整治的方式,导致河道储蓄洪水能力遭受到破坏。人们采用混凝土进行改造,致使自然水体之间不能完成互动,增加洪水发生期间洪水的破坏力,同时也会增加泄洪难度。因此在进行河道治理和改造时,要考虑河道原本的形态,满足自然规律下河流本身的形态。
人为进行河道治理,势必会对自然生长的植物产生影响,很多植物会因为河道改造而逐渐死亡,对自然环境产生不良影响。如果城市主张发展旅游经济,被破坏后植物会影响城市的美感,导致其旅游经济受到影响。而且如果不针对河流和植物进行修复,则会导致城市自然环境越来越差。
2 河道治理的原则
如今人类的生产生活对自然环境的影响越来越大,且人类为了加大水资源的利用率,而采用人为整治的方式,强行对河道进行改造,致使河道生态系统受到严重的破坏。因此在进行河道治理时,不能够强行采用人为方式进行生态修复,而是需要满足自然规律和河流原本生态系统的情况下,适当地采用人为方式进行生态修复。如通过植物改造河岸的方式,进行河道的治理。河道治理工程比较复杂,且需要耗费较大的精力和较长的时间。我国应当注重对各个国家先进治理经验的学习,根据河道实际情况,制定详细的治理规划。除了考虑河道的特征外,还需要结合城市特征和发展规划,进行河道治理规划。在进行河道治理时,不能单单只考虑河道生态系统或城市经济发展,应当综合考虑所有的因素,保障各个因素的协调发展。人们之所以进行河道治理,是希望河道能够最大化满足人们的需求,因此在进行河流生态修复时,要考虑人类的需求。如果城市发展和生态环境出现矛盾,则需要着重考虑生态环境,避免生态环境恶化,影响城市的发展。但仍然需要注意,河道治理不仅仅是自然生态系统的一部分,也是城市规划发展的重要组成部分。
3 河流生态修复技术
3.1 河道形态的修复
人为进行河道修复主要是进行缓坡或低坡的改造,将已经难以发挥作用的拦河坝拆除。同时为了保障河流水体的流动性,需要建设通道,促使河流恢复生态流动的连续性。另外还可以通过建造和埋设沟壑的方式,确保水体流动性更加符合自然规律。为了使河道的泄洪能力得到提升,应当进行堤线和滩地高度的改造,使河流具有增多的流动空间。
3.2 河床断面的修复
人们在进行河床断面的修复时,主要是针对护岸和护坡进行改造。人们之前在进行河道改造时,会在河床上铺设硬质材料,不利于河流生态修复,因此需要将硬质材料拆除,并结合河道实际情况采用石头或鱼巢的方式,进行河床生态修复。另外,还可以根据河道的径流进行河道的拓宽,可以根据相应的分级方式,将河道径流分为多个不同的等级,随后径流级别进行改造。针对已经暴露时间较长的河床,可以通过种植植物的方式,保障河床的生态型建设。通过种植植物进行河床的改造,还可以增加河道的美观性,并对河流水质净化起到作用,符合城市发展规划和生态系统修复的要求。
3.3 河流水质的修复
生态浮床技术、河道曝气技术、外流引水稀释冲刷技术及底泥疏浚等都是目前水质修复的常用方法,生态浮床技术主要是利用水生植物进行河水水质的修复,即通过水生植物及其他物种的关系,提高人工生态系统的作用,以达到降低河流污染的目的。河道曝气的主要作用是河流水质实现自我净化的能力,即通过加速复氧过程,提高河流生物的活性。外流引水稀释冲刷技术,主要是通过引入外流,降低河流的污染负荷,但通过外流引水的方式,会导致河流本身水质受到影响。底泥疏浚的主要作用是清除河流底部的毒害物质。在城市的发展中,工业废水和生活废水对水资源污染效果比较严重,因此在进行河流水质的修复时,还要进行各类废水的控制,避免因为废水过多,污染过于严重,而导致河流水质修复无法产生作用。
3.4 河流生态修复材料的应用
植物是最常用的河流生态修复材料,如芦苇具有净化水质的作用,且其对生长条件的要求不高,因此可以通过大范围种植,促进河流生态系统的修复。另外生物相容型材料具有透气透水等优势,满足多类植物的生长需求,同时其还具备吸附微生物的作用,达到水质净化的目的,因此可以使用发材料进行河流生态修复。
4 结束语
综上所述,随着城市的发展,人们为了使水资源满足生产生活需求,而对河道进行整治,导致河流生态系统受到破坏,出现水资源污染、干涸等情况,因此需要进行河流生态修复。通过上述分析可知,河流生态修复属于复杂且耗费时间较长的工程,需要进行完善的规划,确保河道具有生态性,并满足人类的需求。
参考文献:
[1]徐世辉.基于河道治理的河流生态修复的探讨[J].农民致富之友,2014(18):288.
目前的现代化河道治理生态水利的实际应用,是综合的采用美学、生态学、水利工程学、环境学、生物学等,借助外界自然生态循环系统来实现河道治理的现实目标。这样不但能保持河道防洪蓄水的功能还能有效提高整体河道生态系统的全局稳定性,在河道生态环境和人类社会的发展道路上具有重大的现实意义。
2 生态水利的实际应用优势
所谓生态水利,是在水利工程建设中,在重视水利枢纽的建设的同时重视生态环境保护的一项生态工程。生态水利的现实目的是不仅研究和把握水利水文的特性、生物种群之间的特性、河道河流之间的特性等,还要创新河流湖泊等节能型的开发和利用。不仅重视水利资源开发的同时还要重视周边环境生态系统的研究、重视水体特征性的研究和流域的循环性研究。在开发和设计河流过程中,应该考虑到河流整体和河流中包含的各种生物体还有周边环境等诸多因素的产生,在有效满足开发的基础上,保持原生态系统固有的完整性和生物多样性的优势。
传统所做的河道治理方式不但会破环河道的整体生态环境、景观等还会影响到人类的身心全面健康发展。为此,结合采用美学、生态学、水利工程学、环境学、生物学等大多学科为整体的河道治理即生态水利便是现代环境和有效改善的首选方案。生态水利和传统的河道治理相比较,生态水利的实际应用优势主要体现在以下几个方面:
①在河道治理中运用生态水利理念,能大幅度的提高河道水流自身的净化能力,做到净化河道中有机污染物,良好的有机物能做到为真菌和细菌提供生态环境和所需营养,
同时在有机物的氧化作用下进行分解处理,分解后的无机物被藻类吸收,随着光合作用释放充足的氧气,能够满足河道生物的生长需求为河道整体的周边环境提供良好的生存空间。
②生态治理是依据河道周边的环境,通过科学配置让水中的生物和周边植物有机联系在一起,形成稳定良性循环系统下的河道生态环境,能对河道两侧植被恢复的同时还能为河道中水生物的生长和岸上的鸟类提供良好的生存环境。
3 生态水利的实际应用分析
3.1 能进行自然恢复的河道环境
生态水利工程的实施主要目的在于实现河道和水体内生物的多样性,保障河道建设、水利工程防洪蓄水等功能前提下,将河道周边环境改善到从前的自然生长状态。恢复河道内自身的自然环境,创造多样化河道结构能为达成河道环境自然的恢复打下良好的基础。例如,在运行河道岸线设计的时候,根据河岸自然生态驳岸的基本特点,对坡度缓和、土质质量较高的地段采用天然河道边坡,同时帮助格室结构、抛石插值、植活木桩等方式,这样的方法不仅能符合自然形式功能的需求,还能够保障河道生态系统的生物多样性和河道自然生长状态的修复两方面都有着重要的现实作用。除此之外,进行河道治理设计的过程中,还应重视周边的环境和河道生态网络建立的配合,达到周边环境和河道生态系统的有机结合。例如,在河岸设计时应突破传统混凝土河岸,增添綠色植被为周边鸟类动物等生物提供良好的生存条件,从而实现河道系统多样化,为维持整体河道生态系统稳定性提供良好发展保障。
3.2 生态护坡设计的建设
进行河道治理过程中,应从综合考虑河道本身功能特点、周边环境等因素着手,制定适应河道生态系统的河道生态护坡设计方案。在生态护坡方案施工前,对河道周边植被、生物类型进行分布状态的全面调查,用来保障河道施工划分不会影响周边生态系统的自然运行状态。将河道区域划分时分成三个区域:常淹区、变化区和常露区,不同的区域特点选择不同的植被,提高植被在所选区域正常的生长。例如,分别在三种区域种植不同的植被。在常淹区内种植水生的植被;在变化区种植较为干旱抗淹的植被;在常露区种植耐旱植被。在不同环境下种植相匹配的植被能为河道创造良好稳定的生态护坡。另外,在进行设计方案时,还要视为设计重点的是进行河道环境美化的设计,努力满足人类对河道美观程度的需求,在进行护坡设计之时,在河道两岸建设浅滩,给人营造一种河道渐宽的视觉上的冲击,还能为河道中水生物提供宽阔的活动范围,提高生物多样,这对维持河道整体的生态系统具有重要的现实作用。
3.3 实际应用生态水利事例
实例1:利用动物和生物的自然生长,提高河道的自净能力。关键是利用土地处理、人工湿地处理、生物膜处理、生物操纵等技术进行河道自然环境的生态恢复,利用植被生长分解河道中存在的污染物,达到水体的净化目的。同时,利用水环境的空间艺术进行环境造景,创造河道生命力,营造快乐、轻松、灵动的河道生态系统环境[1]。例如:北方滨海地区多采用图1所示表面流人工湿地断面,利用挺水植物与沉水植物搭配,为微生物提供充足空间,与溢流坝结合建成水流稳定的水生态系统。
实例2:创设亲水性活动空间,重点在于坚持可持续发展观、以人为本的生态治理原则,保障不影响河道防洪蓄水的功能基础上,建造亲水性活动空间,用以实现活动空间和城市景观的整体结合,同时进行河道旅游领域的开发。例如,某湿地公园河道治理如图2所示,充分利用滨水、河流等自然环境条件,结合湿地的绿化功能,创建了回归自然的旅游和休闲的场所[2]。
实例3:河道污染的有效治理,湿地对于污染的控制具有显著的作用和效果,能调节改善小范围内的气候,使各类生物、植物自然生长栖息。采用人工湿地建设的方法对河道水体生态进行恢复建设,运用合理的转化达到最佳污染处理作用。此外,充分结合水体环境空间艺术,利用水体特征造景[3]。例如,某湿地生态水利河岸设计如图3所示,赋予原本静止状态的自然水体以生命力,达到给人自然、愉悦享受的感觉。
河道治理工程在进行的过程中,一定程度上会造成环境污染的等诸多问题,这是对生态可持续发展以及河道生态环境的稳定性非常不利的因素。通过对河道治理实际应用生态水利,在不影响河道抗洪蓄水基础上,能够做到对河道生态系统稳定修复、增加生物多样性、河道生态系统可持续发展。为此,加强生态水利实际应用探究、提高应用效果进一步改善水质和水资源利用率等工作是河道治理工程的重中之重[4]。
4 结论
在当前科技日益发达的时代下,人类的需求不再是传统的河道治理方式,而是开始面向研究具有环境、生态保护、造景功能的新型生态水利发展。生态水利在现代环境下河道治理中的实际应用已被人们广泛关注,本文望通过以上所述對河道生态水利问题进行初步探究,能够为新时代下人文自然和谐发展的水环境建设提供思考。
【参考文献】
【1】许映建,石磊.如皋城区河道治理工程中生态水利设计理念的应用[J].水资源开发与管理,2016(07):38-41.
【2】范磊.生态水利在河道治理工程中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2016(30):75-76.
关键词城市河道;生态化治理;设计方法
过去,城市河道治理往往偏重于水利灌溉、排水泄洪,护岸硬化、渠化现象严重,加上两岸居民生活污水、垃圾的排入,导致很多河道变成臭水沟,水生物无法生存,生态系统遭到极大破坏。在日益严峻的环境危机中,城市的建设者们开始寻找一条有效的生态化解决方案,以解决钢筋混凝土丛林中人与自然隔绝的现象,创造一个水清岸绿、虫叫蛙鸣、人与自然和谐生存的水岸环境[1]。
生态恢复是一个系统工程,河道的生态化治理措施应该是多方面、全方位的,而这些措施围绕的核心就是如何进行生态系统的恢复,这就对设计者提出了新的挑战[2]。每一个设计元素都应该为生态恢复创造有利条件,从而形成生态化河道,即通过人工物化,使治理后的河道能够贴近自然原生态,体现人与自然和谐共处,逐步形成草木丰茂、生物多样、自然野趣、水质改善、物种种群相互依存,并能达到有自我净化、自我修复能力的水利工程[3]。所以,设计者应该多利用自然的抗干扰、自我修复能力来处理人与自然的关系,而不是大量采用人工结构和形式来取代自然,这是生态设计与传统设计方法的区别。
1河道线型设计
河道线型设计即河道总体平面的设计。由于城市用地紧缺,河道滨水地带不断被侵占,水面越来越少,河宽越修越窄,但是为了泄洪的需要,要保证过水断面,只好将河道取直、河床挖深,这样对驳坎的强度要求就逐步提高,建设费用逐渐加大,而生态功能逐渐衰退,河道基本成为泄洪渠道,这与可持续发展的战略相悖。而生态化治理需要退地还河,恢复滨水地带,拆除原先视觉单调、生硬、热岛效应明显的渠道护岸,尽量恢复河道的天然形态,宜弯则弯,宽窄结合,避免线型直线化。
自然蜿蜒的河道和滨水地带为各种生物创造了适宜的生境,是生命多样性的景观基础。河湾、凹岸处可以为生物提供繁殖的场所,洪峰来临时还可以将其作为避难场所,为生物的生命的繁衍增加湿地、河湾、浅滩、深潭、沙洲等半自然化的人工形态,既增添了自然美感,又可以利用河流形态的多样性来改善生境的多样性,从而改善生物群落的多样性。相对于直线化的渠道,自然曲折的河岸设计更能够提高水中含氧量,增加曝气量,因此也更有利于改善生物的生存环境。
从工程的角度看,自然曲折的河道线型能够缓解洪峰,削减流水能量,控制流速,所以也减少了流水对下游护岸的冲刷,对沿线护岸起到保护作用。退地还河、滨水地带的恢复,使得城市建设设计人员在河道断面的设计上留有选择的余地,不需要采用高强度的结构形式对河滨建筑进行保护。顺应河势,因河制宜,无疑在工程经济性方面也是较为有利的。
2河道断面设计
河道断面的选择除了要考虑河道的主导功能、土地利用情况之外,还应结合河岸生态景观,体现亲水性,尽量为水陆生态系统的连续性创造条件。
传统的矩形断面河道既要满足枯水期蓄水的要求,又要满足洪水期泄洪的要求,往往采用高驳坎的形式,这样就导致水生态系统与陆地生态系统隔离,两栖动物无法跃上高驳坎,生物群落的繁殖受到人为的阻隔。梯形断面的河道在断面形式上解决了水陆生态系统的连续性问题,但是亲水性较差,陡坡断面对于生物的生长仍有一定的阻碍,而且不利于景观的布置,而缓坡断面又受到建设用地的限制。复式断面在常水位以下部分可以采用矩形或者梯形断面,在常水位以上部分可以设置缓坡或者二级护岸,在枯水期流量小的时候,水流归主河道,洪水期流量大,允许洪水漫滩,过水断面陡然变大,所以复式断面既解决了常水位时亲水性的要求,又满足了洪水位时泄洪的要求,为滨水区的景观设计提供了空间,而且由于降低了驳坎护岸高度,结构抗力减小,护岸结构不需要采用浆砌块石、混凝土等刚性结构,可以采取一些低强度的柔性护岸形式。人类活动较少的区域,在满足河道功能的前提下,应减少人工治理的痕迹,尽量保持天然河道面貌,使原有的生态系统不被破坏。所以在河道断面的选择上,应尽可能保持天然河道断面,在保持天然河道断面有困难时,按复式断面、梯形断面、矩形断面的顺序进行选择。
然而在河道治理的过程中,也应该避免断面的单一化。不同的过水断面能使水流速度产生变化,增加曝气作用,从而加大水体中的含氧量。多样化的河道断面有利于产生多样化的生态景观,进而形成多样化的生物群落。例如在浅滩的生境中,光热条件优越,适于形成湿地,以供鸟类、两栖动物和昆虫栖息。积水洼地中,鱼类和各类软体动物丰富,它们是肉食性候鸟的食物来源,鸟粪和鱼类肥土又能促进水生植物生长,水生植物又是植食鸟类的食物,从而形成了有利于鸟类生长的食物链。深潭的生境中,由于水温、阳光辐射、食物和含氧量随水深变化,所以容易形成水生物群落的分层现象。
3河道护岸形式
传统的河道护岸在材质方面大多数采用混凝土及浆砌块石等硬质材料,整个护岸形成一个封闭的体系,犹如给河道穿上了一层盔甲,但只考虑了河道的安全性,却忽视了对河流环境和生态系统及其他动植物与微生物生存环境的影响;不仅阻碍了水生态循环系统,连动植物、微生物的整体生物链都被阻断;地下水与河水也不能及时的沟通,水循环过程被隔断,河道变成了只进不出的封闭水体,从而有悖于城市的生态化建设。
在建设生态河道的过程中,河道护岸是否符合生态的要求,是否能够提供动植物生长繁殖的场所,是否具有自我修复能力,是设计者应该着重考虑的事情。生态护岸应该是通过使用植物或植物与土工材料的结合,具备一定的结构强度,能减轻坡面及坡脚的不稳定性和侵蚀,同时能够实现多种生物的共生与繁殖、具有自我修复能力、具有净化功能、可自由呼吸的水工结构。
目前很多设计者提出了一些有效的护岸设计方法,如土工格栅边坡加固技术、干砌护坡技术、利用植物根系加固边坡的技术、渗水混凝土技术、石笼、生态袋、生态砌块等[4]。这些结构的共同点:一是具有较大的孔隙率,护岸上能够生长植物,可以为生物提供栖息场所,并且可以借助植物的作用来增加堤岸结构的稳定性;二是地下水与河水能够自由沟通,能够实现物质、养分、能量的交流,促进水汽的循环;三是造价较低,不需要长期的维护管理,具有自我修复的能力;四是护岸材料柔性化,适应曲折的河岸线型。但是生态护岸也有一些局限性,选用的材料及建造方法不同,堤岸的防护能力相差很大,所以要根据不同的坡面形式,选择不同的结构形式。坡面较缓的河段,可以选择生态砌块、土工格栅等柔性结构,而坡面较陡的河段,可以选择干砌块石、石笼、渗水混凝土等半柔性的结构;生态护岸建造初期强度普遍较低,需要有一定时间的养护,以便植物的生长,否则会影响到以后防护作用的发挥;施工有一定的季节限制,常限于植物休眠的季节。
俗话说“虾有虾径、蟹有蟹路”,各种生物都有自身独特的生活习性,而不同的生态护岸结构形式能够满足不同的生物生长繁殖需求,例如石材类护岸可以提供螺蛳、螃蟹等生物的寄居攀附,自然边坡及土工格栅护岸可以提供泥鳅等软体动物生长,浅滩地段适宜浮游生物的繁殖,深潭区域适宜鱼类活动,所以在驳岸形式上,要根据地形地貌、原始的植被绿化情况,选择多种护岸形式,为各种生物创造适宜的生长环境,体现生命多样性的设计构思,这样既可以保持丰富多样的河岸形式,延续原始的水际边缘效应,又给各种生物提供了生长的环境、迁徙的走廊,容易形成完整的生物群落。
4植物配置设计
植物根系可固着土壤,提高土壤持水性,增加土壤的有机质含量,既改善土壤的结构与性能,增加抗侵蚀能力和抗冲刷能力,起到固土护岸的作用,又能提高河岸土壤肥力,改善生态环境。而且随着时间的推移,植物不断生长,这些作用将会不断加强。
植物枝叶可截留雨水,过滤地表径流,水边植物的枝叶能抵消波浪的能量,从而起到保护堤岸、净化水质、涵养水源的作用。丰富的植物群落,也为动物、水生物提卵场与栖息地[5]。
植物还具有净化水质的作用,污水中的氮磷等物质被植物吸收,能够转化为生长所需要的营养成分,变废为宝,从而实现“污”“水”分离,降低河道富营养化水平。研究人员对生态化治理的河道进行监测发现,nh4+、tp、codmn和sd指标都明显降低,水体质量得到显著提高[6]。
根据生长条件的不同,河道植物分为常水位以下的水生植物、河坡植物、河滩植物和洪水位以上的河堤植物。在选择植物的时候,不仅要达到丰富多彩的景观效果,层次感分明,给人以赏心悦目的视觉享受,而且要具有良好的生态效果,根据水位和功能的不同,选择适宜该水位生长的植物,并达到一定的功能。在常水位线以下且水流平缓的地方,应多种植生态美观的水生植物,其功能主要是净化水质,为水生动物提供栖食和活动场所,美化水面,根据河道特点选择合适的沉水植物、浮水植物、挺水植物,并按其生态习性科学地配置,实行混合种植和块状种植相结合;常水位至洪水位的区域是河道水土保持的重点,其上植物的功能有固堤、保土和美化河岸作用,河坡部分以湿生植物为主,河滩部分选择能耐短时间水淹的植物,河道植物的配置应考虑群落化,物种间应生态位互补,上下有层次,左右相连接,根系深浅相错落,以多年生草本和灌木为主体,在不影响行洪排涝的前提下,可种植少量乔木树种。洪水位以上是河道水土保持植物绿化的亮点,是河道景观营造的主要区段,群落的构建应选择以当地能自然形成片林景观的树种为主,物种应丰富多彩、类型多样,可适当增加常绿植物比例,以弥补洪水位以下植物群落景观在冬季萧条的缺陷。这样,水生植物与河边的灌乔木呼应配合,就形成了有层次的植物生态景观。
在植物种类的选择上,要尽量选择适宜本地区气候环境的物种,同时不造成外来物种入侵,植物生长后构成的景观层要分明。水际边缘地带要选择抗逆性好、管理粗放、植物根系发达、固土能力强的植物,比如香根草、百喜草等。人工污染较严重的河段或者郊区无污水管网的河段,要选择环保效果好,能有效地消除氮磷、油污、有毒化学物质的植物种类,以达到生态治河的目的,比如伊乐藻、苦草、狐尾藻、金鱼藻、浮萍、美人蕉等。有关研究表明,沉水植物比浮水、挺水植物更能有效去除污染物。有种植槽或湿地的地方,可以根据水生植物适应水深的情况,配置多种水生植物,重构水生植物、鱼类、鸟类、两栖类、昆虫类动物的良好栖息场所,比如芦苇、荷花等。
综上所述,生态河道的设计需要各方面因素的配合,设计者要拓宽思路,结合生态学、工程学、水利学的知识,相互补充,才能形成一套有效的设计方法。
河道的生态化治理是一个可持续发展的系统工程,要通过设计、施工、养护等一系列措施模拟一个生物生长的适宜环境,为各类水生、陆生和两栖类动物、植物以及微生物提供栖息、繁衍和避难的场所,并且,除采取工程和植被措施外,还必须有选择的放养水生动物及微生物,恢复生物的多样性,重建生物系统的生态链。
5参考文献
【关键字】城市河道 生态化治理 设计方法
1.生态型河道建设的必然性
1.1 生态型河道应体现人与自然的和谐共处。生态型河道是亲水型的,在体现以人为本的同时,更加注重和提倡人与自然的和谐共处。这样可以避免水利工程建设中的盲目性和投资的随意性,特别是避免水利工程园林化的倾向。
1.2 体现生物多样性和本地化。事实上,水利工程的建设本身是对自然原生态的一种破坏,只是在整体上权衡利弊得失时这种破坏利大于弊而值得干。生态也不是一成不变,而是动态平衡的。因此,建设生态型河道时必须极大地关注恢复或重建陆域和水体的生物多样性形态,尽可能地减少一些不必要的硬质工程。
1.3 生态型河道的整治应该是渐进式的。无论生物多样性的重建,还是自我净化、自我修复能力的恢复,在河道整治中都不可能一蹴而就,而是一个逐步、渐进的过程。如果不注重生态而快速地实施环境水利工程,往往会导致自然环境的不和谐。
2.建设生态型河道的问题分析
2.1 河道综合整治涉及的问题
①在指导思想上要确立综合治理的观念。包括河道本身的疏浚,实现通畅;在安全基础上的陆域部分的绿化;水体的治污、调活、净化;污染源的截流、纳管和集中处理。最终实现标本兼治,使清水长流,永续利用。②治理的过程中要注意反对形式主义,防止片面强调景观而导致水利工程园林化。即使是十分必要的景观建设,也要在设计中尽可能减少小品,减少污染物,减少硬质工程。要十分强调规划控制,在河道工程范围内的绿化和景观建设,也不一定都要一步到位,可以在主体工程完成之后,留出绿地和大片空间,以后通过非水利的途径再去营造景观。③要处理好点与面、段与线的关系,可以一次确定目标,分阶段组织实施。四是建设程序规范化问题。当前特别要注重贯彻项目法人制、招投标制、监理制,实行政府采购,对工程决算的审价和对建设的审计。项目建成投入运行后,要经过考验,实行建设效益后评估。对上述这些问题都要综合考虑,以扎实推进生态型河道的建设。
2.2 管理中的问题
①管理体制和机制问题。按照统一管理与分级负责的原则,落实分级负责的责任制;在管理过程中,探索管养分离的新机制,制定市场准入的规划和管养定额标准,逐步实行养护的社会化、市场化。②落实管理的经费。任何管理都需要人和物的投入,管理也必须要有成本。管理的投入要根据工程的性质和管理责任权限,由公共财政投入和社会性投入配套组成。③提高管理的技术含量和科学调度水平。④加强管理队伍建设,提高管理人员的素质和管理水平。
3.3 投入问题
①公共财政投入。它只能用于社会性、公益性、基础设施性的建设。因此,生态型河道建设的投入,不可能指望全部由公共财政投入来解决,只能是根据工程性质和分级负担原则,实行综合性配套性多元性投入。按照补、扶持性、引导性的原则,予以适当投入,以推进生态型河道建设。②社会配套投入。这种投入是带有公益性意义的,是自愿的。③受益者投入。按照谁受益谁投入的原则,由受益的农民、集体经济组织、开发商、农业企业或者其他受益的企业和个人按照受益比例分摊投入。
3.加强生态型河道设计的对策研究
3.1 河道线型设计
河道线型设计即河道总体平面的设计。由于城市用地的紧缺,河道滨水地带不断被侵占,水面越来越少,河宽越修越窄,但是为了泄洪的需要,要保证过水断面,只好将河道取直、河床挖深,这样对驳坎的强度要求就逐步地提高,建设费用逐渐加大,而生态功能逐渐衰退,河道基本成为了泄洪渠道,这与可持续发展的战略相悖。从工程角度,自然曲折的河道线型能够缓解洪峰,消减流水能量,控制流速,所以也减少了对下游护岸的冲刷,对沿线护岸起到保护的作用。退地还河、滨水地带的恢复,使得设计人员在河道断面设计上留有选择的余地,也不需要采用高强度的结构形式对河滨建筑进行保护。顺应河势,因河制宜,无疑在工程经济性方面也是有利的。
3.2 河道断面设计
河道断面的选择除了要考虑河道的主导功能、土地利用情况之外,还应结合河岸生态景观,体现亲水性,尽量为水陆生态系统的连续性创造条件。在河道治理的过程中,应避免断面的单一化。不同的过水断面能使水流速度产生变化,增加曝气作用,从而加大水体中的含氧量。多样化的河道断面有利于产生多样化的生态景观,进而形成多样化的生物群落。
3.3河道护岸形式
传统的河道护岸在材质方面大多采用混凝土及浆砌块石等硬质材料,整个护岸形成一个封闭的体系,犹如给河道穿上了一层盔甲,只考虑了河道的安全性,却忽视了对河流环境和生态系统及其动植物及微生物生存环境的影响。不仅阻碍了水生态循环系统,连动植物、微生物的整体生物链都被阻断。地下水与河水也不能及时的沟通,水循环过程被隔断,河道变成了只进不出的封闭水体。从而有悖于城市的生态化建设。
在建设生态河道的过程中,河道护岸是否符合生态的要求,是否能够提供动植物生长繁殖的场所,是否具有自我修复能力,是设计者应该着重考虑的事情。生态护岸应该是通过使用植物或植物与土工材料的结合,具备一定的结构强度,能减轻坡面及坡脚的不稳定性和侵蚀,同时能够实现多种生物的共生与繁殖、具有自我修复能力、具有净化功能、可自由呼吸的水工结构。
3.4 植物配置设计
植物根系可固着土壤,提高土壤持水性,植物根茎的生长对土壤具有改良作用,增加了土壤的有机质含量,改善了土壤的结构与性能,增加抗侵蚀能力和抗冲刷能力,起到固土护岸的作用,又能提高河岸土壤肥力,改善生态环境。而且随着时间的推移,植物不断生长,这些作用将会不断加强。
在植物种类的选择上,要尽量选择适宜本地区气候环境的物种,同时不造成外来物种入侵,植物生长后构成的景观层要分明。水际边缘地带要选择抗逆性好、管理粗放、植物根系发达、固土能力强的植物,比如沙柳,芦苇等。格尔木地处高原,自然环境恶劣,生态植被生命力脆弱,使用本地的抗寒抗旱植物,能使这些植物适应本地气候,达到生态之和的目的。
4.总结语
综上所述,生态河道的设计需要各方面因素的配合,设计者要拓宽思路,结合生态学、工程学、水利学的知识,相互补充,才能形成一套有效的设计方法。生态型河道是符合防洪除涝安全要求的除害兴利工程。作为工程,安全始终是第一位的。生态型河道建设并不是要求我们刻意地追求某种形式,形成一个固定的模式,也不是一概地排斥硬质工程,而是要求我们从实际出发,因地制宜开展河道整治,在确保工程安全的前提下,力求形成河道形态的简洁朴素、自然通畅、水质改善、水体调活的局面。
参考文献:
[1]叶碎高,王帅,张锦娟.河道植物措施与生物多样性研究进展与展望.水利与建筑工程学报,2008,6(2)
关键词:生态水利;河道治理;应用
1.生态水利
生态水利是指水资源的一种利用方式,是人类文明发展到生态明时代对资源利用的一种新的认识,其本质体现的是可持续发展。生态水利的建设基于几点必要性。首先是生态系统自身的需要。生物存在的一个重要因素就是水资源的存在,而自然界物质的循环过程都要水参与其中,只有生态系统良好发展才能为人类发展提供有效的保障。其次是现实环境的要求,由于过去人们对于水资源利用没有科学的认识,导致了一定程度上的浪费及污染,对环境造成了严重影响,污染严重与水资源短缺成为社会进一步发展的制约因素。最后,在以往的水利工作中,没有将人类自身作为环境中的一部分进行考虑,单方面对环境进行索取,对流域内的环境造成了严重破坏。
2.当下水利工程存在的问题
(一)人为改变河流的多样化
在对于水资源的利用过程中,忽略了河流的自然形态,人为的对河流进行改造,导致河流原有布局改变,河流自身形成的局部生态环境受到影响。比如湿地消失,水产资源的日益匮乏。河流的生态性是在长期发展过程中形成的,对于人类的改造活动难以在短期内有效的恢复,生物多样性会受到一定程度损害。
(二)对流域内环境的影响
河流在流域内形成局部小环境,各要素在其中呈现良性循环,人为活动改变了原有循环模式。同时在河流开发之后,没有重视到生物种群恢复工作,流域内的浅滩以及湿地在经济利益的作用下被现代化设施所替代,对于水循环形成了障碍。
3.生态水利与传统水利工程的区别
生态水利与传统水利工程的区别主要有以下几个方面。范围,资源利用,治理后期的管理工作,原则,对于水功能的开发,对于河道的治理,堤防的建设。可以通过图表进行直观的感受。
4.生态水利在河道治理工程中的应用
(一)观念
观念指导人的行为,生态水利的应用首先要树立可持续发展观念,认识到传统水利工程对环境的破坏,人类文明发展与环境发展是统一的,在自然大环境中,人类是参与循环的一个环节,对于自然环境要改变以往的单一索取,改造,而是要在保护环境的基础上,合理的利用,与自然和谐相处。水利工程不只是体现在防洪以及供水等方面,对于社会发展起着保障作用。改善生态环境,水环境建设是生态文明建设的一部分。要认识到国情,从总体来看我国的水资源是缺乏的,没有资源,社会的发展就无从谈起。从人类发展的历史来看,从类文明的发祥地大多在大河流域,水资源在农业时代是农业生产的保障,在工文明时代则是社会发展的基础,要将资源的利用纳入社会发展的大局之中进行考虑,提升对于水资源的有效利用率。
(二)方法
a护岸工程。生态水利没有固定的方法,各地区要根据自身情况灵活应对。在建设过程中要考虑到几个方面的问题。首先是将防洪功能与水环境优化二者有效的结合一起,合理安排布局,保持流域沿岸的生态环境,为河流沿岸的可持续发展提供保障。其次是要考虑到流域内环境的承载能力,流域内的自然环境条件决定了环境承载力,因此在对水资源利用的过程中要合理的进行优化配置。再者是水生系统的保护,该项工作是综合的大系统,体现在多个方面。生态河堤。主要是通过植物对河堤进行保护,如柳树,白杨,芦苇,菖蒲,用植物根系对河堤进行加固。自然型护岸。护底采用天然材料,坡角人为设置护岸,斜坡面种植植被。人工型护岸。该模式是在自然护岸的基础之上,采用一定的人工材料对其进行补充,主要是用于防洪要求较高的河段。b清淤水利工程的目的之一就是防洪,河流在人为开发过程需要定期的进行清理工作,清理工作要从生态角度进行考虑,如对淤泥的处理。水下作业会对水生物造成一定的影响,因此在工作开展过程中要加强对环境的监测。c河流湿地开发湿地被誉为地球之肾,是生态环境的重要组成部分,湿地面积的大小直接影响到该区域生态环境功能的发挥。对于河流沿岸湿地要以保护为主,对于不可避免要开发的部分,要做好规划工作,将经济效益与环境效益二者结合在一起,保护环境就是保护人类文明发展的成果。d退化河带恢复河带是指河床高低水位之间的部分,包括被淹没的河床以新及生的滩涂。恢复工作主要包含了以下几个方面内容。首先是生物恢复,人为的引进相关物种,并通过一系列的保护手段,促进种群的发展。其次是环境恢复,主要是通过大量的植被对局部环境进行改善,提高环境的稳定性。
结语
生态水利在河道治理中的应用主要是生态系统的构建,在满足基本用水的基础之上对水资源进行合理配置,并对河流环境进行综合治理。生态水利的本质是人与自然和谐发展,体现的是可持续发展观念,对于水资源利用要尊重自然规律,将经济效与生态效益二者有机统一。
参考文献:
[1]陈求稳.生态水力学及其在水利工程生态环境效应模拟调控中的应用[J].水利学报,2016(03).