周 云,陳曉東,王華雄,陳衛(wèi)君,袁繼光

(1.寧波市江北區(qū)農(nóng)林水利局,浙江 寧波 315000;2.寧波市江北區(qū)慈城鎮(zhèn)人民政府,浙江 寧波 315000)

河流為人類提供淡水和食物,還具有景觀、休閑、航運(yùn)等綜合功能。因此,在河道整治過程中,構(gòu)建符合自然環(huán)境要求的生態(tài)河道,對(duì)于維持河流良好的生態(tài)系統(tǒng),改善水環(huán)境,實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。

1 生態(tài)河道

1.1 生態(tài)河道的概念

生態(tài)河道是非自然原生型河道,它以保護(hù)河道中的生物生存環(huán)境和創(chuàng)造和諧的自然景觀為前提,在保證防洪安全的同時(shí),充分考慮生態(tài)效果,通過生態(tài)工程建設(shè),把河流改造成水系統(tǒng)、土壤系統(tǒng)及生態(tài)系統(tǒng)3者相互涵養(yǎng)的近似自然狀態(tài),以實(shí)現(xiàn)河道生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)健康發(fā)展。

1.2 生態(tài)河道建設(shè)的必要性和原則[1-3].

傳統(tǒng)的河道整治工程往往側(cè)重于防洪排澇、航運(yùn)、灌溉等某些功利價(jià)值,對(duì)河道進(jìn)行渠道化和硬化改造,使河流形態(tài)均一化和不連續(xù)性,從而降低生物群落多樣性水平,對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的和諧造成威脅。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的提高,大量污水排入河道以及河流生態(tài)水量被擠占,導(dǎo)致河流綜合功能和生態(tài)系統(tǒng)的退化,使生態(tài)河道建設(shè)越來越成為修復(fù)受損河道的重要技術(shù)手段。

生態(tài)河道的建設(shè)要遵循安全、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、景觀親水的原則。

1.3 生態(tài)河道岸線設(shè)計(jì)

(1)平面上,保護(hù)河道的蜿蜒曲折和連續(xù)性。蜿蜒曲折的河道可降低河水流速、蓄洪涵水、削弱洪水的破壞力,使河流形成豐富多樣的生境,為生物提供良好的繁衍棲息的場(chǎng)所。在河流的不同區(qū)段上生活著不同的生物,一些生物的生活過程依賴于河流的連續(xù)性,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能確保河流的連續(xù)性和魚類的通道。

(2)縱面上,保留淺灘和深潭[4].。交替出現(xiàn)的深潭和淺灘使不同河床底質(zhì)、流速和水深環(huán)境交替出現(xiàn),在空間層次上塑造富于變化和多樣性的水生棲息地環(huán)境,為魚類等水生生物提供良好的生境異質(zhì)性,以增加河流生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性,有利于形成凈化水質(zhì)能力強(qiáng)的食物鏈結(jié)構(gòu)。

(3)河灘上,保護(hù)河灘洼地[5].。河灘洼地為濕生植物所覆蓋,生境條件優(yōu)越,是鳥類、兩棲動(dòng)物和昆蟲的棲息地和避難所。河灘洼地增加了河灘濕地景觀異質(zhì)性,提高了河灘濕地生物多樣性。河灘洼地生態(tài)穩(wěn)定性差,有必要對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。

1.4 生態(tài)河道斷面設(shè)計(jì)

(1)保護(hù)河流斷面形態(tài)的多樣性。河道斷面設(shè)計(jì)盡量做到橫斷面形態(tài)的多樣性,河床的非平坦化,采用非規(guī)則斷面,避免流場(chǎng)的均一化,增加與生物的親和力,有助于與自然風(fēng)景相協(xié)調(diào)。使河道能夠維持生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)需水量,為魚類和其他水生生物提供基本的生存條件。

(2)重視河道緩沖帶的生態(tài)效應(yīng)[6].。緩沖帶為狹長(zhǎng)的線狀濱水水陸兩棲植被帶,在濱水生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)重要的地位,區(qū)域內(nèi)植物茂盛,可以過濾徑流、吸收養(yǎng)分、改善河流水質(zhì),為動(dòng)物提供覓食、棲息、產(chǎn)卵和避難場(chǎng)所,也是陸生和水生動(dòng)植物生命活動(dòng)遷移的廊道。

2 生態(tài)護(hù)岸

2.1 生態(tài)護(hù)岸的概念

生態(tài)護(hù)岸是指恢復(fù)后的自然河岸或具有自然河岸“可滲透性”的人工護(hù)岸,以河流生態(tài)系統(tǒng)為中心,集防洪效應(yīng)、生態(tài)效應(yīng)、景觀效應(yīng)和自凈效應(yīng)于一體[7].。

2.2 傳統(tǒng)護(hù)岸的不足

傳統(tǒng)的河道護(hù)岸過于注重河道的行洪排澇等基本功能,從河道岸坡的穩(wěn)定性出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)施工,對(duì)環(huán)境和生態(tài)的負(fù)面影響較大,主要表現(xiàn)在:①改變了天然河流的水文規(guī)律和河床地貌;②河流被渠化或硬化后,水系與土地及其生物環(huán)境相分離,河流生態(tài)系統(tǒng)遭到極大破壞,影響了河流生態(tài)系統(tǒng)的整體平衡,致使河道天然的自凈能力下降;③修筑防洪堤岸并實(shí)施硬化護(hù)坡后,人們失去了往日充滿自然野趣的親水、休閑的娛樂場(chǎng)所,對(duì)人們的身心健康和精神生活帶來一定影響;④傳統(tǒng)方法整治后的河道,河槽渠化、河岸硬化、邊界整齊、走向筆直,具有典型的工程技術(shù)特征,給人以單調(diào)生硬的感覺。

2.3 生態(tài)護(hù)岸建設(shè)中存在的問題[8].

(1)護(hù)岸的生態(tài)性基本上是通過大量綠化來實(shí)現(xiàn),一般喬灌木的種植需要河道護(hù)岸的坡度比較緩,占地面積較大,在城市中有局限性和限制性。

(2)大量運(yùn)用植物材料時(shí),施工有一定的季節(jié)限制。施工時(shí)間的選擇要根據(jù)所選植被的冬眠期或生長(zhǎng)期而定,如活枝條必須在冬眠期栽植。

(3)生態(tài)護(hù)岸方法的效果還沒有得到廣泛的認(rèn)同,業(yè)主更傾向于傳統(tǒng)的護(hù)岸形式,堤岸建設(shè)相關(guān)人員對(duì)堤岸生態(tài)設(shè)計(jì)的方法認(rèn)識(shí)不足。

(4)護(hù)岸建設(shè)園林化[9].。在渠道化河流外觀上作綠色處理,對(duì)于改善河流生態(tài)效果不大;城市河段設(shè)計(jì)成古典人工園林,使河流生物棲息環(huán)境惡化;沿河建設(shè)商業(yè)區(qū),加重了河流污染。

2.4 生態(tài)護(hù)岸的型式

按照護(hù)岸的材料、施工工藝、護(hù)岸斷面形狀、護(hù)岸特點(diǎn)等,將現(xiàn)有的生態(tài)護(hù)岸型式主要?dú)w納如下:

(1)植物護(hù)岸。植被可以保護(hù)河岸,覆蓋河谷和河床,降低流速,防止水流侵蝕,促進(jìn)泥沙沉積。樹木根系可以深入河岸內(nèi)部,形成活的木樁,加強(qiáng)河岸的穩(wěn)定性。

(2)格賓護(hù)岸。具有整體性強(qiáng)、透水性好、經(jīng)久耐用、易于維護(hù)、經(jīng)濟(jì)環(huán)保且利于植被生長(zhǎng)等特點(diǎn),適合于河道、航道的護(hù)岸護(hù)坡工程,也可用于河流生態(tài)修復(fù)。

(3)木柵欄礫石生態(tài)籠護(hù)岸[10].。利用礫石堆砌成岸,木柵欄成排固定在河道內(nèi)側(cè)以穩(wěn)固礫石岸坡。礫石粗糙的表面使微生物大量附著生長(zhǎng)和代謝,對(duì)水體有機(jī)污染物的凈化起著重要的作用。礫石間的孔隙有利于水生生物的生長(zhǎng)繁殖,也有利于濱水陸地生物的生長(zhǎng),對(duì)生物系統(tǒng)的活性、多樣性和完整性起著重要作用。

(4)生態(tài)混凝土護(hù)岸。是一種有著連續(xù)孔隙的多孔混凝土,有利于氧氣傳入水中,促進(jìn)微生物、魚類等水生生物的生長(zhǎng),促進(jìn)水體自凈,改善河道水質(zhì)。

(5)固化技術(shù)生態(tài)護(hù)岸。通過有機(jī)或無機(jī)固化劑、膠結(jié)材料和特殊的工藝手段把松散的土壤或其他固體物質(zhì)凝結(jié)成具有整體強(qiáng)度的固體材料。主要用于渠道防滲、路基材料、堤防加固和山體綠化等。固化技術(shù)與植被相結(jié)合,具有效率高、工期短、適應(yīng)性好等特點(diǎn),可以根據(jù)坡面穩(wěn)定狀況和侵蝕情況靈活調(diào)整土壤固化與植被的結(jié)合形式。

(6)復(fù)合生態(tài)混凝土墻式護(hù)岸[11].。采用高強(qiáng)度混凝土箱式外框與綠化混凝土等材料復(fù)合,機(jī)制成型。這種護(hù)岸型式兼具防護(hù)和生態(tài)功能。

(7)榮勛砌塊生態(tài)護(hù)岸。臨水側(cè)采用榮勛砌塊,墻后采用土工格柵拉連,解決了擋土、排水問題,在生態(tài)性、景觀性和便于攀爬方面具有優(yōu)勢(shì),具有施工簡(jiǎn)便、縮短工期、降低造價(jià)和適應(yīng)變形等優(yōu)點(diǎn)。

(8)自嵌式植生擋土墻。以預(yù)制混凝土制成的擋土塊為主體材料,加上塑膠棒、加筋材料、濾水填料和土體共同組成,具有一定的抗洪強(qiáng)度。擋土墻砌筑不用砂漿,擋而不隔的滲透性可以充分保證河岸與河流水體之間的水分交換和調(diào)節(jié)功能,有效抑制藻類的生長(zhǎng)繁殖,發(fā)揮水體自凈作用,保持了河道生態(tài)系統(tǒng)的完整性。

3 生態(tài)河道綠化

河岸植物帶不僅是物種源和野生動(dòng)物的棲息地,還能夠調(diào)節(jié)河流的微氣候,在水陸之間充當(dāng)緩沖帶的作用,對(duì)改善河流水質(zhì)和保護(hù)河岸起著重要的作用。

3.1 植物護(hù)岸存在的問題

目前,由于對(duì)植物措施在生態(tài)治河中的認(rèn)識(shí)不足,植物護(hù)岸實(shí)踐中主要存在以下問題。

(1)護(hù)岸設(shè)計(jì)和植物設(shè)計(jì)脫離,生態(tài)效益差。護(hù)岸植物配置一般由園林單位進(jìn)行,大多數(shù)照搬城市綠地園林綠化的模式,從當(dāng)?shù)氐臍夂颉⑼寥?、植物的生態(tài)性、適應(yīng)性等生物學(xué)方面考慮,雖然對(duì)改善城市水環(huán)境和提高城市品位起到了一定的積極作用,但對(duì)于對(duì)水流波浪沖刷、護(hù)岸施工等水利方面的影響考慮不周,生態(tài)效益不高。

(2)種植的植物種類偏少,種類和層次的簡(jiǎn)單,導(dǎo)致群落的穩(wěn)定性差。河道建成后不可能像城市綠地那樣,投入大量的人力、物力去管理養(yǎng)護(hù),主要依靠群落的自我調(diào)節(jié)、自我發(fā)展、自我穩(wěn)定。

(3)外來植物物種種植的比重大,適應(yīng)性差。近年來河道護(hù)坡草本植物外來種較多,鄉(xiāng)土種不被重視。河道護(hù)岸采用的植物不僅具有綠化功能,更重要的是還應(yīng)該具有耐旱、耐濕、耐瘠薄、根系發(fā)達(dá)、固土能力強(qiáng)等水土保持功能。有些外來植物適應(yīng)性差,不利于大面積推廣,有的有很強(qiáng)的生物入侵能力,應(yīng)用不慎容易造成嚴(yán)重的生態(tài)災(zāi)害。

3.2 植物選擇原則

生態(tài)護(hù)岸的植被選取要以生態(tài)效益為基礎(chǔ),遵循以下原則:

(1)適應(yīng)性原則。被選擇植物對(duì)河道環(huán)境具有高度的適應(yīng)性,抗病蟲害能力和繁殖力強(qiáng),生長(zhǎng)速度快。應(yīng)優(yōu)先選擇抗逆性好、適應(yīng)性廣的本地物種,使植物更具地方特色。

(2)親和力原則。注意不同種植物的共生性和互補(bǔ)性,避免惡性的種間競(jìng)爭(zhēng)。

(3)功能性原則。一般要求植物根系發(fā)達(dá)、萌芽力強(qiáng),以利于穩(wěn)固堤岸,能在短期內(nèi)起到防止水土流失、凈化水質(zhì)的作用。

(4)景觀性原則。被選擇植物應(yīng)具有豐富多彩的景觀效果,通過多樣性的植物種類構(gòu)建不同生態(tài)功能的植物群落,有效地改善生態(tài)環(huán)境,滿足人們崇尚自然、回歸自然的心理需求。

4 慈江整治工程的實(shí)踐與思考

4.1 慈江整治工程概況

慈江是寧波市江北平原重要的引流、蓄洪、排澇、灌溉河道。江北平原屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),地勢(shì)西北高、東南低,平原內(nèi)河網(wǎng)交叉縱橫,現(xiàn)狀防洪排澇能力普遍偏低,約5 a一遇。慈江整治工程全長(zhǎng)約14.852 km,工程建設(shè)目的是通過拓寬、清淤等河道整治措施,增大東排能力,將江北山區(qū)洪水向東沿鎮(zhèn)海沿山大河排入外海,使防洪排澇能力達(dá)到20 a一遇。

4.2 護(hù)岸型式設(shè)計(jì)

護(hù)岸型式的設(shè)計(jì)原則為:結(jié)合生態(tài)、景觀等要求,將防洪排澇與環(huán)境整治有機(jī)結(jié)合,使慈江成為一條生態(tài)型河道,營(yíng)造出江南水鄉(xiāng)的地方特色,體現(xiàn)人與自然的和諧關(guān)系。根據(jù)這一原則共設(shè)計(jì)了4種斷面型式,即條石、漿砌石斷面,混凝土自嵌式擋墻斷面,直立式擋墻斷面,漿砌石擋墻復(fù)式斷面(見圖1)。

根據(jù)實(shí)際地形沿現(xiàn)有河道兩岸進(jìn)行布置堤岸線,為滿足河道水域轉(zhuǎn)彎半徑要求可對(duì)現(xiàn)有堤岸線進(jìn)行裁彎取直,遇水域開闊處以不占用現(xiàn)有水域?yàn)榻邕M(jìn)行堤岸線布置。盡量保留河道蜿蜒曲折的自然狀態(tài)。

圖1 慈江護(hù)岸斷面型式圖

4.3 護(hù)岸型式的生態(tài)性評(píng)價(jià)

斷面型式的選擇是通過比較各斷面型式的優(yōu)缺點(diǎn),結(jié)合業(yè)主意見,選擇最經(jīng)濟(jì)的方案,同時(shí)考慮能滿足美化和綠化環(huán)境,不同的地段選擇布置不同的斷面型式等綜合因素。

(1)斷面a、d為傳統(tǒng)材料的復(fù)式斷面,其優(yōu)點(diǎn)是:防洪抗沖效果較好,有親水平臺(tái),能綠化美化環(huán)境。缺點(diǎn)是:施工程序多樣化,這種護(hù)岸型式隔絕了河岸水體與土壤的關(guān)系,在堅(jiān)硬的直立結(jié)構(gòu)面上不利于水生動(dòng)植物的生長(zhǎng)。

(2)混凝土自嵌式擋墻斷面(見圖2),可以充分保證河岸與河流水體之間的水分交換和調(diào)節(jié)功能,有效抑制藻類的生長(zhǎng)繁殖,發(fā)揮水體自凈作用,砌筑時(shí)砌塊間的縫隙能為水生生物提供生息繁衍的生境,保持了河道生態(tài)系統(tǒng)的完整性,同時(shí)具有一定的抗洪能力,是很好的生態(tài)護(hù)岸型式,有利于河道生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和穩(wěn)定。

圖2 一期工程混凝土自嵌式擋墻實(shí)際施工效果圖

(3)斷面c為直立式擋墻斷面型式,優(yōu)點(diǎn)是:施工方便,施工技術(shù)成熟。缺點(diǎn)是:這種護(hù)岸型式隔絕了河岸水體與土壤的關(guān)系,使水系與土地及其生物環(huán)境相分離,破壞了河流生態(tài)系統(tǒng)的整體平衡,使河流生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞;各種水生植物難以在堅(jiān)硬的結(jié)構(gòu)坡面上生長(zhǎng),各種水生動(dòng)物也失去了繁衍生息和躲避的場(chǎng)所,影響水生生物多樣性。

(4)4種斷面型式都沒有設(shè)置緩沖帶,不利于兩棲生物和水生生物活動(dòng)和覓食。河道斷面設(shè)計(jì)盡量要做到河流橫斷面形態(tài)的多樣性,河床的平坦化,采用規(guī)則斷面容易導(dǎo)致流場(chǎng)的均一化,不能為水生生物創(chuàng)造多樣化的棲息地。

4.4 工程整治中生態(tài)河道建設(shè)的建議

(1)慈江作為一條橫貫西東的河流,穿越鄉(xiāng)村、工業(yè)開發(fā)區(qū)、科技園區(qū),除滿足行洪排澇功能外,還應(yīng)體現(xiàn)江南水鄉(xiāng)自然生態(tài)環(huán)境特色和歷史文化內(nèi)涵,采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施,保留水域面積,防止?jié)竦孛娣e減少,為動(dòng)植物繁衍創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境。

(2)工程施工將改變現(xiàn)有的水文條件,造成局部陸域生態(tài)破壞,特別是水生生態(tài)的變化,對(duì)魚類、蝦類、水生植物及岸邊植被造成一定的影響。因此,施工過程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)原有生態(tài)環(huán)境的保護(hù),盡量減少施工對(duì)河流生態(tài)的擾動(dòng)和破壞。

(3)護(hù)岸設(shè)計(jì)在考慮強(qiáng)度、安全性和耐久性的同時(shí),應(yīng)充分考慮生態(tài)效果,提倡緩坡、減少直立式護(hù)坡,構(gòu)建適合生物生長(zhǎng)的仿自然狀態(tài)。

(4)體現(xiàn)原有的自然景觀,注重河道斷面多樣性,保留蜿蜒曲折的水流形態(tài),有利于河道中水生物和兩棲動(dòng)物的生長(zhǎng);保留河底的巖石、卵石、沙礫河床,利于底棲生物附著和隱藏。

(5)河道整治在植物措施上,應(yīng)避免照搬城市綠地園林綠化的模式,種植的植物種類偏少,難以形成穩(wěn)定的植物群落,生態(tài)效益不高,自我穩(wěn)定性差。

5 結(jié) 語

生態(tài)河道建設(shè)是融水利工程、環(huán)境工程、生態(tài)科學(xué)等為一體的綜合性工程,其設(shè)計(jì)理念與傳統(tǒng)的河流整治思想有著本質(zhì)的區(qū)別。因此,在生態(tài)河道建設(shè)過程中,應(yīng)提高認(rèn)識(shí)、拓寬思路,盡可能地融入一些新材料、新技術(shù)和新的設(shè)計(jì)理念,用生態(tài)的手段來解決生態(tài)的問題,努力構(gòu)建具有綜合功能的生態(tài)河道。使河流重現(xiàn)清澈見底、魚蝦洄游、水草茂盛的自然生態(tài)之美,實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧健康發(fā)展。

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