摘要:随着美丽河湖建设逐渐活跃在人们的视野中,越来越多的生态工程设计逐渐的应用到了实际中,丘陵地区流域主要为山区河道为主,山区河道治理的目标由过去单一的提高防洪标准转变为建设安全行洪与流域生态相结合。其中山区河道最为复杂,治理难度最大。因此,必须根据山区实际情况,有针对性的采取生态治理措施,做好生态设计工作,保证设计的合理性与可行性,从而保证山区治理效果。现围绕山区河道实际情况,对山区及其生态治理做如下分析。
关键词:山区河道;生态治理;设计
1. 山区河道现状
大部分山区性河道主河槽护岸受台风期暴雨冲刷破坏严重,特别是陡坡段主河槽没有河漫滩没有过渡,归潮困难,形成了低洼地,没有发挥良好的行洪排涝能力。洪水暴涨暴落,对河床、护岸的冲刷极为严重。现状比较传统的治理主要以防洪要求为核心,使堤岸保持稳定,采用合理的工程措施,对基础进行加固,增加河堤高度,确保边坡始终处在稳定状态,但多年运行后,护岸高程变高,基础掏空后稳定性逐渐变差。需进行治理的区域一般为城镇与农田集中区,具有土地资源有限的特点,对于治理工程措施,必须减少占地,按照因地制宜的基本原则使用当地材料进行河堤改造为主,将混凝土预制块和浆砌石为主作为迎水面的防洪堤。对于坡降相对较大的段,对河床底部进行硬化处理,能降低糙率,加快水流速度,流速越大,对两岸的护堤冲刷越大,导致河岸边坡出现不同程度的坍塌;河床被硬化后大部分的生物失去重要的生存环境,其自净能力被大幅削弱;坚硬的岸坡植物无法生长,使植物因生存环境丧失而直接灭绝,最终对水生态系统造成严重破坏。
2.生态山区河道治理的理念
人与自然和谐共处,有效地利用一切资源,建立自然和人类永生共存。近几年来,人们对保护环境持续稳定向前发展。基于此,山区河道治理工作也应回归自然,进行生态治理,催生出全新的生态治理理念。保持天然状态下的岸滩、岸线形态,保留、恢复原有的湿地生态环境,适当进行景观美化,形成多湾、多滩、多潭多层次的自然溪流景观,不仅为水生动植物的生长、繁育等活动创造条件,而且为游人提供了形态各异,意趣顿生,充满野趣的自然景观。将“游憩、景观、生态”三个元素综合考虑,使其游憩开发与景观规划设计有机的结合起来,形成独特的景观游憩资源,并利用生态的思想作为指导,在保证滨水溪坑景观以生态环境保护为前提的各种游憩容量的扩大,最终达到山区河道的生态可持续的发展。
3.山区河道生态治理
3.1生态堤脚防护
山区河道由于水流速较快,易造成严重冲刷,河床变形较明显,护脚宜采用具有良好整体性,抗冲刷能力好的材质。这只是结构部分,但现在堤脚防护中还需要加上生态措施。
生态措施包括:沉排、木桩、砼桩、抛块石、石笼网箱等。以上结构具有以下相同点:(1)孔隙率大,支持植物生长,同时借助植物确保堤岸稳定;(2)河水、地下水之间可以实现自由沟通,促使能量、物质及养分可以良好交流,加速水汽循环;(3)无需长时间维护与管理,具备较强的自修复力;(4) 护岸材料具有柔性化特点,能满足河床变形提出的要求。都支持水流进人,能和地下水之间形成联通,水和地下水开始互补,河水和土壤的养分得以有效交换,净化水质的同时为动植物提供生存环境,从而达到生态治理效果。
3.2生态护岸防护
生态护岸防护主要分两层:设计洪水位以上部分护岸、设计洪水位以下部分护岸。
设计洪水位以上部分护岸:水流不太急,水位变动也不大,主要以植被护岸为主。通过在岸坡种植植被,利用植物发达根系的力学效应(深根锚固和浅根加筋) 和水文效应(降低孔压、削弱溅蚀和控制径流)进行护坡固土、防止水土流失,在满足生态环境的需要的同时进行景观造景。
设计洪水位以下部分护岸:由于这段水位暴涨暴露,变化较大,洪水期水流湍急、枯水期时期甚至可能断流,河道护岸土地较少等特点,这些特点不利于其护岸型式的生态化。因此,设计主要从断面型式、护岸材料及结构、植物物种等几方面来考虑。使其既具有较高的防冲刷能力,同时在河水暴涨暴落的情况下仍有较好的生态性。主要以整体性强、抗冲刷好、耐淹耐旱护岸。
3.3断面型式
河道断面形式避免采用矩形断面,尽量保持自然河道的复杂形状,有条件的根据水位不同,设置分级斜坡护岸,分级平台既可作为枯水期的景观休闲区,也可作为洪水期的泄洪过道,若条件较差的可采用台阶型断面,这样可为河流动植物创造适宜的生存环境。
3.4护岸结构形式选择
针对山区性河道水流流速较高等特点,护岸材料首先应滿足抗冲要求及耐久性要求,如生态混凝土、格宾墙箱、植草箱护岸等,并在此基础上营造出有利于生物繁衍的生态条件, 如鱼巢等。
3.5 河道生态植物选择
河道生态建设植物措施的应用要充分考虑河道特点和植物的生物生态学特性,并把二者有机地结合起来。植物种类的选择,在确保河道主导功能正常发挥的前提下,遵循生态适应性、生态功能优先、乡土植物为主、抗逆性、物种多样性、经济适用性等基本原则,并根据不同类型、不同功能的河道、以及同一河道的不同河段、不同坡位等要点选择植物。
4.某山区性生态河道建设实例
4.1工程概况
泗洲头流域治理工程位于浙江象山西北部,属浙南构造剥蚀为主的中低山区,坡陡流急,河谷深切2~3m,大部分以矩形断面为主,局部开阔地有河漫滩,20年一遇洪水时流速大于5 m/s,护岸及河床以卵石为主、保水性差。
4.2工程设计
针对本工程特点,在堤线布置满足水文条件的基础上尽量采取原自然堤线。河道平时水流较小,为满足生活生态用水,避免河道进一步下切,在河道中设置拦砂坝,并在堰坝表面采取灌砌石处理,可增加曝气量。考虑到山区石材资源丰富,型式采用台阶型断面,洪水位以下采用格宾挡墙基础,植草箱挡墙作为护岸,洪水位以上采用植被绿化为主。格宾挡墙基础具有较强的抗冲刷和抗风浪袭击能力,有很强耐腐蚀和抗恶劣气候影响的能力,以及极佳的稳定和整体功能,可以承受大范围的变形仍不坍塌。另外,其良好的透水功能可防止由流体静力造成的损害,笼子石头缝隙间的淤泥有利于植物生长,可与周围自然环境融为一体。植草箱挡墙采取台阶型挡墙,可以为植物生长提供平台,也可避免直立式护岸的不安全性,其断面结构尺寸按重力式挡墙进行整体稳定、抗滑及抗倾覆等计算,箱体与箱体直接嵌套成形,从而使整个堤防形成一柔性整体。同时,在植草箱挡墙种填充泥土,并种植麦冬复绿,另外草皮选择根须发达、主根粗壮、既耐涝又耐旱的植物,如紫花苜蓿、高羊茅、狗牙根等草本植物,避免种植阻碍行洪的高大乔木,同时可在靠河底处种植凌霄等攀爬类植物,靠堤顶处则可种植云南黄馨等下垂藤类植物:有利于将堤岸快速绿化。
5.结语
综上所述,对山区进行生态治理,除了在堤型结构选择及堤脚治理方面存在上述特征,在堤线布置方面也要充分考虑现状,尽量保持河道蜿蜒曲折的自然特性,避免对渠道化,降低流速,充分发挥河道滞洪补枯的特点,总体设计过程中,需对回流区、浅滩与湿地等进行综合考虑,力求增强水流系统自净能力,并对生物生存及繁行环境进行有效改善;河道的走向、自然坡降等保持不变;除此之外,山区以治理工程具体位置及海拔等为依据,选取合理的植物类型进行植物护坡。