城市河道治理工程中生态水利设计理念运用分析.pdf

LOW CARBON WORLD 2023/7城市河道治理工程中生态水利设计理念运用分析王端袁冯琴（荆州市水利水电勘测设计院，湖北 荆州 434020）【摘要】城市河道治理不仅可以确保河道具有泄洪与灌溉的功能袁还可以达到美化城市的生态效果遥 在城市河道治理工程中应用生态水利设计理念袁实施有效治理措施袁促进河道治理与水内生物的相互协调遥 基于此袁分析生态水利设计应遵循的地域性尧空间异质性尧顺应自然尧景观尺度性等原则袁提出修复河道生态功能尧优化护岸结构尧建设生态河堤尧打造生态湿地景观尧加强生态环保材料的应用等措施遥 从而推动河道治理的可持续发展遥【关键词】河道治理曰生态水利设计曰生态修复曰护岸结构【中图分类号】TV85【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2023）07-0025-030 引言城市河道是城市的“血管”，河道发生污染问题就意味着健康“血液”难以输送到城市各个角落。现阶段，工业排污与生活废水给城市河道带来污染危害，有必要在城市河道治理过程中应用生态水利设计理念，提高城市河道质量，在实现排涝清淤的同时，改善城市与周围生态环境，彰显生态水利设计理念的优越性，以人为本，促进生态环保与城市经济建设的相互融合发展。1 生态水利设计的基本原则生态河道是指具有完整生态系统和较强社会功能的河道，包括自然生态河道和人工建设或修复的生态河道。其中人工建设或修复的生态河道是指通过人工建设或修复，河道的结构类似自然河道，同时能为人类提供如灌溉、排水、航运、娱乐与旅游等社会服务功能的河道。由于城市河道治理工程与人们的日常生产生活关系密切，必须秉持生态环保的发展理念，从设计的角度进行河道治理，并遵循以下治理原则。（1）地域性原则。由于不同区域具有不同的生态背景，如气候条件、地貌和水文条件等。同时，不同地区的河道有着不同的功能，需根据河道大小、位置与流向等情况进行调整，突出不同河道在调蓄洪水、调节水源、补偿地下水等方面的作用。这种地域差异性和特殊性要求相关部门在恢复与重建退化生态系统的时候，要因地制宜，具体问题具体分析，在定位试验或实地调查的基础上，确定优化模式，保护河道的自然生态，提高其自我修复能力1。（2）空间异质性原则。生态水利设计理念的应用需始终坚持空间异质性的原则，打造理想化的生态水环境，维持河道内生物的健康生长。部分企业为降低成本，没有意识到经济发展与环保之间的平衡性，盲目开挖河道会破坏环境完整性，并给生物多样性带来影响。应加强对周围环境的分析，结合水质情况拟定处理方案，及时清理河道中的淤泥杂物，以河道环境为核心，避免对河道的生物体系造成干扰。因此，有必要将生态水利设计理念用于城市河道治理环节，通过空间异质性使河道治理、水中生物以及生态环保之间相互协调，全面提高河道生态保护水平2。（3）顺应自然原则。随着生态水利设计理念的逐渐深入，城市河道治理应充分利用和发挥生态系统的自净能力和自我调节能力，适当采用自然演替模式实现自我恢复。此外，生态恢复强调“师法自然”，迎合水生态环境，考虑到城市河道治理的独特性，应根据实际情况，综合运用生态技术和工程技术，科学选择治理技术与治理方式，使生态系统恢复到自然状态。（4）景观尺度性原则。城市河道治理景观是城市发展规划的重要内容，河道环境与生态系统必须紧紧围绕城市观赏性需要，为居民提供更舒适的居住空间环境。景观修复难度通常比较大，建议增强河道水体中物种与周围环境之间的关联性，实现城市气候的有效调节，提高环境感官质量，拓宽物种保护渠道，为城市生态建设提供参考。从最初的河道清理工作入手，全面落实生态水利设计理念，防止河道治理过于盲目，科学构建生态景观体系，进而保护河道中物种的多样化。2 生态水利设计理念在城市河道治理工程中的运用2.1 修复河道生态功能及时修复河道原有的生态功能，是生态水利设节能环保25LOW CARBON WORLD 2023/7计理念的关键。在河道生态功能修复中，要想做好河道行道与河床断面的修复工作，需要注意以下 5 点内容：淤优化河道周围栽种的植被组合。通过植物自身的根系固土功能，优化各种植物组合，以此减少水流对岸坡的冲刷与侵蚀，提高岸坡结构的整体稳定性。于选择具有清洁水环境作用的水葱或菖蒲等植物，将其种植在河道浅水区域，减少水流给岸坡带来的侵蚀危害。在水面以上区域种植垂柳与冬青等树木，增强河道堤岸的整体稳定性，提升河道周围的美观度。盂河道治理能为生物多样性营造良好环境，可以草皮代替混凝土与砌石等硬质化材料，增强河床修复效果，使河床尽快恢复到自然状态。榆重视污染源处理。城市河道治理要分析环境污染问题产生的根本原因，加强对污染源的有效控制，强化对当地生产企业的监管，并制定污染排放标准，要求企业必须严格按照标准进行排放，防止因排放超标而造成污染。虞构建河道生态保护系统。基于生态水利设计理念，维护河道生态系统原有功能，减少人为干预，并以维护当地生态平衡为出发点，加强水利设施建设。对河道进行合理布局，把握河道过流能力，确保河道形状处于最好的状态，同时扩大浅水区，优化河道环境，为人工景观和自然景观的结合应用提供帮助。2.2 优化护岸结构护岸是城市河道治理的重要结构，对护岸进行加固建设时，要灵活应用生态水利设计理念，遵循因地制宜原则，选择合理的河道治理方式，以保护生态环境为前提优化护岸结构，在保障护岸功能性的同时，兼顾结构的美观性。要充分考虑城市河道治理对生态的影响，结合河道现状进行规划设计，做到宜弯则弯、宜直则直，断面形态多样，进而保障河道的自然属性，维持水循环，为植物生长提供有利条件，真正意义上达到生态治水的效果。要结合实际情况选择护岸结构，如浮岛结构，拉近人与自然的关系，尽可能避免人为破坏河道。要遵循河道环境的多样性，明确河道治理目标，选择适当的护岸形式。护岸生态设计包括人工生态护岸与自然生态护岸两个部分。针对偏窄的河道，可使用人工生态护岸打造河道景观，能够降低岸坡坍塌风险；当河道较宽时，可使用自然生态护岸，在河道中种植亲水性较强的植物，保持河道周围水土稳定。综合使用两种护岸生态，应选择通透性更强的施工材料，降低水流对岸坡的冲刷，提高护岸结构整体的稳定性与安全性3。2.3 清淤清障与调蓄洪水重视河道清淤清障是实现生态水利设计理念的重点。清淤清障之前，需要完成作业强度与频率的优化设计，提前填筑围堰，抽水之后用吸污泵将河道底部的淤泥全部吸出，随后将其送入罐车运离现场。以往的清淤清障工作强度大且任务繁杂，会留下较多淤泥，开展水下作业时会对水中生物产生不良影响，给生态环境带来威胁。所以，在清淤清障期间应融合生态水利设计理念，例如，加强对残留淤泥的高效利用，集中处理淤泥后将其用于人工湿地建设，实现河道多元化治理。等到大多数淤泥完成清除后，人工清除河道四周的垃圾，再将垃圾堆放在临时地点，整理渣土，提升最终的清淤清障效果4。2.4 建设生态河堤建设生态河堤是河道治理工程中必不可少的部分，为实现生态水利设计，一般会采用人工护岸建设生态河堤。首先，根据河道生态情况进行合理布局与规划，依靠先进技术测量并采集与河道的有关数据，进而确定河道中心线和具体布置地点。其次，探究河段弯曲处的冲击力情况，以此作为河道形状调整的重要依据，加强对河道宽度的把控，提高河段过流能力。适当地增加河道浅水区面积，营造良好生态环境，为区域内动植物打造生态栖息场所，从动植物栖息地恢复入手，逐渐渗透生态水利设计理念，加强河堤的科学建设，尽快恢复河道自然景观，提高河道抗洪效果。最后，生态河堤需要种植适宜的植物，例如，区域内适宜种植柳树，同时采取“木桩+抛石”的组合丁坝方式，提高河堤生态效果。某城市河道生态环境问题较为突出，主要原因有：淤城区建设项目乱搭乱建，侵占河道堤岸。于大量污染物排入河道，导致水体浑浊、渠道淤塞。盂水体无自然源头，河道被隔离，导致水体流动性差，自净能力丧失。为重塑城市河道水乡形象，拟对现有河渠采取以下措施：淤实施生态护坡。生态护坡长度为 65.81 km，其中主渠 3 条，长度为 19.65 km；支渠 32 条，长度为46.16 km。于建设生态缓冲带。在 3 条主渠上建设生态缓冲带，面积为 84.10 hm2。项目实施后，通过河道的综合治理，将全面恢复河道生态环境，减少水土流失，改善河道水质，形成健康及可持续的片区水生态系统，显著提升周边人居环境，提高居民的获得感，具有较好的社会效益、经济效益和生态效益。2.5 打造生态湿地景观为了更好地提高河道治理工程的生态价值，改善周围生态环境，从河道治理的前期阶段开始，应科学编制湿地景观建设方案，按照河道四周地形，对湿地景观进行科学规划分析。拟定生态河道平面形态、横断面形态、纵断面形态和结构设计方案，因地制宜节能环保26LOW CARBON WORLD 2023/7图 2 石笼生态格宾网图 3 生态水土护坡毯设计河道内生物栖息地。构建河槽湿地景观，根据河槽与河道之间的走向，在河流范围内就地取材，种植各类水生植物。实际运用中，要根据各种水生植物的特点，对其进行合理搭配，全方位净化河道水体5。例如，浮叶植物除了净化水体作用，还有观赏效果；挺水植物和漂浮植物具有较强的耐污性，以及良好的营养吸收能力；沉水植物可以使底泥避免风浪和其他扰动因素的影响等。2.6 加强对生态环保材料的应用河道治理工程中，生态环保材料可用于生态水利设施建设，通过环保材料的应用，有利于及时修复河道，打造良好的河道生态环境。目前，常用于生态水利设施建设的生态环保材料有以下 3 种。（1）雷诺护垫材料。雷诺护垫是一种用于河道治理的新型材料，可实现河道的修复治理。雷诺护垫属于金属网面，整体为机编双绞合的六边形结构，厚度低于自身的长度与宽度，主要将石头填充于网面内，使其全部连接起来，可防止水流冲刷。同时，在坡上种植草木，可提高河道土壤的净化能力与水体的自净能力，也可避免河道受到水流的侵蚀，防止水土流失，全方位改善河道周围的自然生态环境。雷诺护垫如图 1 所示。（2）石笼生态格宾网材料。格宾网是一种由金属线制成的网箱，具有较强的透水性与排水性能，且制作成本较低，便于生产加工，可用于河道生态治理，发挥对下泄洪水的引导作用，有效避免水土流失。石笼生态格宾网如图 2 所示。（3）生态水土护坡毯材料。生态水土护坡毯是一种表面带孔的三维网垫，在单丝干拉成型工艺的应用下，由 PA6 聚酰胺单丝纤维制作而成，空隙率可以达到 95豫以上。与此同时，PA6 聚酰胺单丝纤维成型之后对原有形状有记忆性。河道治理环节使用生态水土护坡毯时，材料内的三维空间能够为植物生长提供良好的空间，同时具有加筋效果，能够让河道两岸的植被土层拥有更强的抵御水流冲刷能力。此外，土层表面的植被可发挥固土作用，避免河道水土在冲刷影响下出现水土流失问题。生态水土护坡毯如图 3 所示。3 结语生态水利设计理念在河道治理工程中的落实，不仅为河道内物种系统提供保障，也有利于维持河道生态稳定性，降低污染速率，营造良好的生态景观系统，提高河道微环境自我调节与生态修复能力。在运用过程中，加强对雷诺护垫、石笼生态格宾网、生态水土护坡毯等材料的应用，能够提高河道治理水平，突出生态水利理念的应用价值。参考文献1 程闯胜.晋城市某河道治理工程质量管理与施工质量问题探讨J.山西水利科技，2022（4）：59-61，65.2 王恭兴.基于生态水利设计理念的城市河道治理工程J.工程建设与设计，2021（22）：80-82.3 袁志鸿.论城市河道治理工程中生态水利设计理念的应用J.珠江水运，2021（11）：107-108.4 胡少波.生态水利设计理念在城市河道治理工程中的应用J.中国高新科技，2021（6）：151-152.5 李超，张世元.生态水利设计理念在城市河道治理工程中的应用J.居舍，2019（35）：3.作者简介院王端（1990），男，汉族，湖北荆州人，本科，工程师，主要从事水利水电工程工作。图 1 雷诺护垫节能环保27