林 聰

(山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，山東 濟(jì)南 250000)

1 河道治理的現(xiàn)狀與問(wèn)題

生態(tài)河道治理是一項(xiàng)利國(guó)利民的水利工程，其治理模式中涵蓋了生物科學(xué)、水利河道學(xué)、美學(xué)、環(huán)境科學(xué)以及生態(tài)景觀學(xué)等多方面的知識(shí)[1]。中國(guó)的河流生態(tài)修復(fù)主要以政府單方為主導(dǎo)、水利部門為主體，缺乏生物、景觀等方面的專家參與設(shè)計(jì)及施工指導(dǎo)[2]。傳統(tǒng)意義上的河道治理，水利部門往往以本專業(yè)水力學(xué)等專業(yè)為依據(jù)對(duì)河道進(jìn)行清淤、筑堤、興建攔水建筑物等。河道治理斷面整齊劃一，對(duì)原河道水草、植被、生物生存環(huán)境產(chǎn)生全面的顛覆，影響了河道及周邊的動(dòng)植物、微生物繁殖，破壞原河道生態(tài)體系。攔水建筑物型式單一，缺乏美觀效果，與周圍環(huán)境缺乏融合性。近年來(lái)水利部門越來(lái)越重視水利工程對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，彌補(bǔ)工程產(chǎn)生的不利影響。但河道治理，尤其是中小型河道治理過(guò)程中，由于投資少、參與專業(yè)少、技術(shù)支持不足等原因，對(duì)生態(tài)和景觀考慮不足。在習(xí)總書(shū)記“統(tǒng)籌山水林田湖草沙系統(tǒng)治理”的新要求背景下，中小河道生態(tài)化、景觀化、系統(tǒng)化治理水平需要不斷提高。

2 河道生態(tài)治理的認(rèn)識(shí)與分析

對(duì)于生態(tài)河道一詞，目前學(xué)術(shù)界尚無(wú)準(zhǔn)確定義。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為生態(tài)河道是指在保證河道安全的前提下，通過(guò)建設(shè)生態(tài)河床和生態(tài)護(hù)岸等工程技術(shù)手段，重塑一個(gè)相對(duì)自然穩(wěn)定和健康開(kāi)放的河流生態(tài)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)河流生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，最終構(gòu)建一個(gè)人水和諧的理想環(huán)境[3]。河流生態(tài)系統(tǒng)完整包括河流形態(tài)完整和生物結(jié)構(gòu)完整2個(gè)方面，源頭、干支流、濕地、湖泊等構(gòu)成了完整的河流形態(tài)，動(dòng)物、植物及各種浮游生物構(gòu)成了完整的生物結(jié)構(gòu)。河流生態(tài)治理工程涉及眾多學(xué)科，包括水利、生態(tài)、生物、環(huán)境、地理等[4]。河流的生態(tài)治理需要通過(guò)擴(kuò)挖疏浚、岸坡整治、攔水堰建設(shè)、生態(tài)修復(fù)、景觀節(jié)點(diǎn)打造等綜合措施，提升治理段河道防洪標(biāo)準(zhǔn)，滿足河道攔沙蓄水、涵養(yǎng)水源，改善水環(huán)境和兩岸生態(tài)環(huán)境的綜合功能，實(shí)現(xiàn)治理段河暢水清、岸綠景美、功能健全、人水和諧的目標(biāo)。生態(tài)景觀堰具有攔砂蓄水、涵養(yǎng)水源等作用，對(duì)于生態(tài)景觀結(jié)點(diǎn)打造具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。

3 生態(tài)景觀堰的應(yīng)用探討

3.1 工程案例

2020年8月31日，習(xí)近平總書(shū)記提出“統(tǒng)籌山水林田湖草沙系統(tǒng)治理”，第一次將“沙”字納入了生態(tài)治理體系。銀麥河生態(tài)治理工程為國(guó)家第一批山水林田湖草沙一體化保護(hù)和修復(fù)工程項(xiàng)目，是貫徹習(xí)總書(shū)記重要批示指示精神、落實(shí)黨中央和國(guó)務(wù)院關(guān)于生態(tài)文明建設(shè)決策部署的重要舉措。

蒙陰縣銀麥河未進(jìn)行過(guò)統(tǒng)一的規(guī)劃治理，山區(qū)河道坡降較陡，沖淤作用大，部分河段沖刷較重，局部位置淤積較為嚴(yán)重，河道荒亂無(wú)美感；由于河道管理薄弱，樹(shù)木、建筑物等人類活動(dòng)侵占河道的現(xiàn)象明顯，河道行洪障礙多；現(xiàn)狀河道現(xiàn)狀行洪能力多數(shù)不足10年一遇，河道行洪排澇問(wèn)題已經(jīng)成為兩岸人民生命財(cái)產(chǎn)的重大威脅，因此河道生態(tài)治理極其必要。

根據(jù)GB 50201—2014《防洪標(biāo)準(zhǔn)》[5]的規(guī)定，結(jié)合蒙陰縣實(shí)際情況依據(jù)銀麥河防洪保護(hù)對(duì)象的重要性，確定銀麥河治理工程等別為Ⅴ等，防洪標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇。根據(jù)SL 252—2017《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》[6]，結(jié)合工程實(shí)際情況，確定主要建筑物級(jí)別為5級(jí)，施工圍堰等臨時(shí)建筑物為5級(jí)。

3.2 生態(tài)河道治理中攔蓄建筑物選型

目前在河道低水頭攔蓄建筑物中主要有4種形式：橡膠壩、水力自控翻板閘、傳統(tǒng)攔水堰和生態(tài)景觀堰，各方案的特點(diǎn)見(jiàn)表1。

表1 攔蓄建筑物方案對(duì)比表

綜合考慮，本次銀麥河治理與生態(tài)相結(jié)合，打造生態(tài)河流，本著經(jīng)濟(jì)適用、生態(tài)、美觀的原則，本工程設(shè)計(jì)采用生態(tài)景觀堰方案。

3.3 銀麥河生態(tài)景觀堰設(shè)計(jì)指標(biāo)

生態(tài)基流指為維持河床基本形態(tài)、防止河道斷流、保持水體天然自凈能力和避免河流水體生物群落遭到無(wú)法恢復(fù)的破壞而保留在河道中的最小流量[7]。銀麥河屬山洪型季節(jié)河道，河底坡降在1∶200～1∶400，河底坡降大，水流速度大，河道涵蓄水源能力差，水土流失嚴(yán)重，枯水期部分河段水量難以滿足河道生態(tài)需水、涵養(yǎng)水源的要求。因此，需要建設(shè)生態(tài)景觀堰，科學(xué)調(diào)控豐水期和枯水期的河道水量，保證河道生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)和水資源持續(xù)利用。生態(tài)景觀堰基本信息見(jiàn)表2。

表2 生態(tài)景觀堰基本信息表 單位：m

3.4 生態(tài)景觀堰的型式

新建生態(tài)景觀堰分為鋪蓋、堰體、消力池、海漫、防沖槽5部分，堰體采用C30埋石混凝土結(jié)構(gòu)。新建生態(tài)景觀堰有3種型式：波浪型、拱型、魚(yú)鱗型。原有漫水橋加固采用圓拱型，堰體采用C30鋼筋砼結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)狀漫水橋進(jìn)行結(jié)合共同擋水，為滿足景觀要求，堰體采用圓弧形與漫水橋泄水管銜接，滿足擋水與溢流。

3.5 河道水面連續(xù)性設(shè)計(jì)

完整的河流形態(tài)使河道水流及其攜帶的泥沙、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)具有高度連續(xù)性，是形成連續(xù)生物群落的基礎(chǔ)條件，對(duì)保持河流生態(tài)系統(tǒng)的完整與穩(wěn)定具有重要意義。在條件允許的情況下，水面連續(xù)對(duì)提升河道整體景觀效果、水生動(dòng)植物生活環(huán)境連續(xù)性意義重大。結(jié)合河道坡降并結(jié)合實(shí)際情況，本工程采用生態(tài)景觀堰擋水，擋水高度分別為0.8、1.0、1.2m，按照河道植物的要求，回水末端水深0.2～0.5m，0+169—0+615段、3+560—4+811段形成連續(xù)水面。

3.6 河道沙土保持

習(xí)總書(shū)記將“沙”納入“山水林田湖草沙”生態(tài)體系，充分體現(xiàn)了“沙土”對(duì)于生態(tài)體系的重要性，銀麥河屬于山洪河道，河道比降大，河道表層主要是砂礫石層、中粗砂層，汛期山洪流量大、流速快，沙土流失嚴(yán)重，伴隨著河道沙土的流失，河底及岸坡植被及微生態(tài)受到破壞。因此，保持河道沙土、穩(wěn)定河床是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。生態(tài)景觀堰能夠減少堰上游流速，穩(wěn)定堰上河床，對(duì)下游河床、岸坡進(jìn)行適當(dāng)護(hù)砌，能夠起到穩(wěn)固堰下河床，保住河道沙土，維持河道生態(tài)平衡。

3.7 生物連通通道

水利工程在防洪、發(fā)電、灌溉等方面發(fā)揮重要作用的同時(shí)，對(duì)河流生態(tài)環(huán)境也帶來(lái)了不利影響[8]。生態(tài)景觀堰的建設(shè)切斷了河道上下游的聯(lián)系，水系不連通導(dǎo)致許多生物棲息地環(huán)境改變，使生物驟減甚至消失。為了減少對(duì)河道中水生生物生活范圍、繁殖與洄游活動(dòng)的影響，在本工程中結(jié)合生態(tài)景觀堰建設(shè)生物連通通道。經(jīng)調(diào)查詢?cè)L，銀麥河無(wú)大型洄游魚(yú)類，但河水中有一些小型魚(yú)類、泥鰍等淡水生物，堰頂溢流時(shí)，生物連通通道會(huì)有20cm以上的水流，通過(guò)此通道河道生物可以從堰兩側(cè)跨過(guò)堰頂進(jìn)入堰對(duì)側(cè)水域，最大程度上減少建堰蓄水對(duì)河道生物的影響。

SL 265—2016《水利水電工程魚(yú)道設(shè)計(jì)導(dǎo)則》中魚(yú)道按其結(jié)構(gòu)型式分為仿生態(tài)式、隔板式、槽式及特殊結(jié)構(gòu)型式等[9]。本工程等別低，堰的數(shù)量多，投資有限，設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)的魚(yú)道工藝復(fù)雜、占地多、資金問(wèn)題難以解決，結(jié)合工程實(shí)際，本工程采用岸坡式生物連通通道，大樣圖如圖1所示，與護(hù)坡、齒墻結(jié)合布置，大大減少了布置難度、占地量、投資。本工程運(yùn)行期間，加強(qiáng)對(duì)生物連通通道的觀測(cè)，驗(yàn)證銀麥河生物多樣性上的應(yīng)用效果，探索在投資較少的中小型河道中保持生物連通性的措施。

圖1 生物聯(lián)通通道大樣圖

3.8 以生態(tài)景觀堰為核心的景觀結(jié)點(diǎn)打造

河道整治規(guī)劃不僅要從經(jīng)濟(jì)、人文、社會(huì)效應(yīng)和全面建設(shè)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，還要從生態(tài)角度考慮，體現(xiàn)出“人水和諧”的統(tǒng)一理念，使河流能真正造福于人類[10]。人水和諧是生態(tài)河道繞不開(kāi)的話題，在河道生態(tài)修復(fù)過(guò)程中必須堅(jiān)持“回歸自然”和“人水和諧”，突出親水和生態(tài)[11]。以景觀堰為中心，以其上下游水面為依托，打造景觀結(jié)點(diǎn)。選擇與當(dāng)?shù)貧夂?、文化相適應(yīng)的植物，陸上植物與水生植物相結(jié)合，打造三季有花、四季常青、水岸結(jié)合的優(yōu)美植物生態(tài)。通過(guò)親水平臺(tái)、煙雨釣臺(tái)、水上木棧道、道路設(shè)計(jì)、濱水步道、生態(tài)駁岸設(shè)計(jì)等建筑物濱水步道路線流暢貫通，其間設(shè)置生態(tài)小島、親水平臺(tái)、垂釣臺(tái)、濱水廣場(chǎng)、小品雕塑等設(shè)施，滿足人水親近的需求。在保持水土、涵養(yǎng)水源的同時(shí)，改善河道水生態(tài)環(huán)境，提高沿河兩岸群眾生活的幸福指數(shù)，實(shí)現(xiàn)“河暢、水清、岸綠、景美”的生態(tài)水系目標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

生態(tài)景觀堰堰型優(yōu)美，過(guò)水時(shí)溢流面美觀，與周邊景觀結(jié)合時(shí)，可打造“人水和諧”的生態(tài)景觀結(jié)點(diǎn)，相比型式單一的傳統(tǒng)堰型更適合在生態(tài)河道中應(yīng)用。銀麥河生態(tài)景觀堰在蓄水?dāng)r沙的同時(shí)，充分考慮了河道動(dòng)植物、微生物等生物多樣性保護(hù)，在“山水林田湖草沙”生態(tài)治理的大背景下,有一定的借鑒意義。同時(shí)，為不影響河道生物生存環(huán)境的連通性，銀麥河工程通過(guò)查閱文獻(xiàn)和規(guī)范、咨詢專家的形式，探索了在中小型河道中建設(shè)岸坡式生物連通通道的可行性，該應(yīng)用技術(shù)體系目前尚不完善，后續(xù)工程還需要對(duì)岸坡式生物連通通道不斷監(jiān)測(cè)與總結(jié)，探索出投資少、布置方便、技術(shù)體系成熟的生物連通通道方案。