生态水利在河道治理中的应用

    【摘要】河道治理是传统实用的工程，是一个古老而活跃的领域。从上个世纪70年代开始，水利工程与河流生态系统的关系问题在国际科技界就引起了广泛的关注，成为环境领域中的一个热门话题。人们从不同角度分析了水利工程对于河流生态系统产生的负面影响，并在此基础上产生了河流生态恢复的理论与工程实践，生态水利理论与实践也应运而生。

　　【关键词】生态水利;河道治理;应用

　　1.生态水利工程的设计原则

　　1.1提高河流形态的空间异质性原则

　　一个地区的生境空间异质性越高，就意味着创造了多样的小生境，能够允许更多的物种共存。反之，如果非生物环境变得单调，生物群落多样性必然会下降，生物群落的性质、密度和比例等都会发生变化，造成生态系统某种程度的退化。由于人类活动，特别是大规模治河工程的建设，造成自然河流的渠道化及河流非连续化，使河流生境在不同程度上单一化，引起河流生态系统的不同程度退化。生态水利工程的目标是恢复或提高生物群落的多样性，但是并不意味着主要靠人工直接种植岸边植被或者引进鱼类、鸟类和其他生物物种，生态水利工程的重点应该是尽可能提高河流形态的异质性，使其符合自然河流的地貌学原理，为生物群落多样性的恢复创造条件。

　　1.2景观尺度及整体性原则

　　河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行，而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。小范围的生态修复不但效率低，而且成功率也低。整体性是指从生态系统的结构和功能出发，掌握生态系统各个要素间的交互作用，提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法，而不是仅仅考虑河道水文系统的修复问题，也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。

　　2.河道治理

　　2.1河道治理方案

　　下面就以拉古河为例。拉古闸以下河道渐进入平原,采用的是以堤防为主的规划方案。由于河道右岸地形低于左岸,大多数断面的设计水位要高出地面1m以上,平均高0.53~1.30m,最高达到3.44m,宜修筑堤防。但在该河段中,左岸中华寺北桥以上地势渐高,岸边保护范围渐窄,尤其是中华寺北桥到八家子沟,正是王滨沟上下游大弯道塌岸十分严重的地方,规划采用护岸方案。拉古闸以上基本上采用护岸方案,河道两岸多为山地,岸边较高,除个别断面外,大多数断面的岸边高程都在设计水位以上,平均高17~43cm,最大高差为4.32m,无需修堤,主要是要解决岸滩的稳定问题。该河段保护的土地和村庄主要分布在右岸沿河一带,左岸只有小甸村至松岗堡河口2.6km的河段上分布有村庄,其余7.3km左右河段岸边在山根下或接近山根,不需要布置任何工程,规划为无工程河段。

　　2.2设计流量和设计水位

　　整治洪水河槽的设计流量，需根据保护地区的重要性，选取相当其防洪标准的洪水流量，其相应的水位即为设计水位；整治中水河槽的设计流量可采用造床流量或平滩流量，其相应的水位即为设计水位；整治枯水河槽的设计水位可根据通航等级或其他整治要求，采用不同保证率的最低水位，其相应的流量即设计流量。

　　2.3规划实施建议

　　拉古河河道治理工程本着先下游后上游、先重点后一般、先消险后达标的原则,先治理城市段再治理农村段,干支流同步分段、分区依次治理,堤防整修完成后再进行堤防标准化建设。具体规划如下:李石开发区规划治理拉古河抚顺开发区范围内左右岸堤防共长18.82km,护岸长18.08km。抚顺县实施规划为治理拉古闸下游抚顺县范围内,左右岸堤防共长15.0km,护岸长15.7km;治理拉古闸至浅沟水库段,左右岸护岸长11.95km;对于右岸拉古闸以上、左岸中华寺北桥以上的护岸工程,一定要根据水流和塌岸的实际情况、以及投资的可能,本着先出险先安排,不出险暂不安排的原则,分清轻重缓急逐步实施。沈阳市实施规划为治理拉古河岸堤防共长1.58km,护岸长4.7km。

　　3.目前治理水污染的主要技术方法

　　3.1配水、调水方法

　　配水、调水对某一城市、区域是一个较为理想的方法，见效快，成本底，但是配水、调水不是真正解决污染水体的方法，只是将污染水体从某一区域转移到另一区域，是上游向下游的转移。如果大家都采用此方法，可以说是污染水体的循环，是一种“恶性循环”，无法从根本上解决问题。由于水源的关系，这种方法不一定适应“断头浜”的治理。

　　3.2SPR污水净化技术

　　SPR污水处理系统首先采用化学方法使溶解状态的污染物从真溶液状态下析出，形成具有固相界面的胶粒或微小悬浮颗粒，再选用高效经济的吸附剂将有机污染物、色度等从污水中分离出来，然后采用微观物理吸附法将污水中的各种胶粒和悬浮颗粒凝聚成大块密实的絮体，依靠旋流和过滤水力学等流体力学原理，在自行设计的SPR高浊度污水净化器内使絮体与水快速分离。清水经过罐体内自我形成的致密的悬浮泥层过滤之后，达到三级处理的水准，可实现出水回用。污泥则在浓缩室内高度浓缩，定期靠压力排出。由于污泥含水率低，且脱水性能良好，可以直接送入机械脱水装置，经脱水之后的污泥饼可用来制造人行道地砖，免除了二次污染

　　4.生态水利在河道治理中的应用

　　4.1构建水生植被

　　种植沉水植物菹草、黑藻、伊乐藻、金鱼藻、苦草等和浮叶植物睡莲，以吸收和转化水和底泥中的氮、磷、钾等营养物，降低水体N、P、K及必需微量元素的含量与周转速率，抑制浮游植物生长；为多种多样的水生生物提供良好的生存环境；提高水体生物多样性；提高水体自净能力；为水体供氧。

　　4.2构建水生动物种群

　　适当提高鲢、螺、鲫的种群数量，以消费浮游生物（特别是浮游植物）、有机碎屑、腐碎、巨大的微生物生物量，以及摇蚊和水蚯蚓等底栖动物，维护生态平衡，净化水体。

　　4.3种植水生花卉

　　作为城市河道，从景观的角度出发，在主要景点、桥的两侧，栽种了优质睡莲（选用玛珊姑娘、洛桑、日出、佛琴娜莉斯、大白睡莲等品种），加之原有的10多丛白睡莲，美化了水面。

　　5.结束语

　　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。

　　【参考文献】

　　［１］周立霞,阮国余,赵迎旗.总沐河王庄闸下游河道治理方案探讨[J].治淮,2008(12):14-15.

　　［２］闫建兵.太原市晋源区风峪河河道治理方案比选[J].山西水利,2009,25(5):38-39.

　　［３］李国元.阳泉市河道治理方案的比较分析[J].科技情报开发与经济,2003,13(5):119-120.

　　［４］张相峰,阚兴起.黎河输水河道治理方案浅析[J].水利水电技术,2001,32(8):53-55.

　　［５］张捷鑫,吴纯德,陈维平,等.污染河道治理技术研究进展[J].生态科学,2005,24(2):178-181.【摘要】河道治理是传统实用的工程，是一个古老而活跃的领域。从上个世纪70年代开始，水利工程与河流生态系统的关系问题在国际科技界就引起了广泛的关注，成为环境领域中的一个热门话题。人们从不同角度分析了水利工程对于河流生态系统产生的负面影响，并在此基础上产生了河流生态恢复的理论与工程实践，生态水利理论与实践也应运而生。

　　【关键词】生态水利;河道治理;应用

　　1.生态水利工程的设计原则

　　1.1提高河流形态的空间异质性原则

　　一个地区的生境空间异质性越高，就意味着创造了多样的小生境，能够允许更多的物种共存。反之，如果非生物环境变得单调，生物群落多样性必然会下降，生物群落的性质、密度和比例等都会发生变化，造成生态系统某种程度的退化。由于人类活动，特别是大规模治河工程的建设，造成自然河流的渠道化及河流非连续化，使河流生境在不同程度上单一化，引起河流生态系统的不同程度退化。生态水利工程的目标是恢复或提高生物群落的多样性，但是并不意味着主要靠人工直接种植岸边植被或者引进鱼类、鸟类和其他生物物种，生态水利工程的重点应该是尽可能提高河流形态的异质性，使其符合自然河流的地貌学原理，为生物群落多样性的恢复创造条件。

　　1.2景观尺度及整体性原则

　　河流生态修复规划和管理应该在大景观尺度、长期的和保持可持续性的基础上进行，而不是在小尺度、短时期和零星局部的范围内进行。在大景观尺度上开展的河流生态修复效率要高。小范围的生态修复不但效率低，而且成功率也低。整体性是指从生态系统的结构和功能出发，掌握生态系统各个要素间的交互作用，提出修复河流生态系统的整体、综合的系统方法，而不是仅仅考虑河道水文系统的修复问题，也不仅仅是修复单一动物或修复河岸植被。

　　2.河道治理

　　2.1河道治理方案

　　下面就以拉古河为例。拉古闸以下河道渐进入平原,采用的是以堤防为主的规划方案。由于河道右岸地形低于左岸,大多数断面的设计水位要高出地面1m以上,平均高0.53~1.30m,最高达到3.44m,宜修筑堤防。但在该河段中,左岸中华寺北桥以上地势渐高,岸边保护范围渐窄,尤其是中华寺北桥到八家子沟,正是王滨沟上下游大弯道塌岸十分严重的地方,规划采用护岸方案。拉古闸以上基本上采用护岸方案,河道两岸多为山地,岸边较高,除个别断面外,大多数断面的岸边高程都在设计水位以上,平均高17~43cm,最大高差为4.32m,无需修堤,主要是要解决岸滩的稳定问题。该河段保护的土地和村庄主要分布在右岸沿河一带,左岸只有小甸村至松岗堡河口2.6km的河段上分布有村庄,其余7.3km左右河段岸边在山根下或接近山根,不需要布置任何工程,规划为无工程河段。

　　2.2设计流量和设计水位

　　整治洪水河槽的设计流量，需根据保护地区的重要性，选取相当其防洪标准的洪水流量，其相应的水位即为设计水位；整治中水河槽的设计流量可采用造床流量或平滩流量，其相应的水位即为设计水位；整治枯水河槽的设计水位可根据通航等级或其他整治要求，采用不同保证率的最低水位，其相应的流量即设计流量。

　　2.3规划实施建议

　　拉古河河道治理工程本着先下游后上游、先重点后一般、先消险后达标的原则,先治理城市段再治理农村段,干支流同步分段、分区依次治理,堤防整修完成后再进行堤防标准化建设。具体规划如下:李石开发区规划治理拉古河抚顺开发区范围内左右岸堤防共长18.82km,护岸长18.08km。抚顺县实施规划为治理拉古闸下游抚顺县范围内,左右岸堤防共长15.0km,护岸长15.7km;治理拉古闸至浅沟水库段,左右岸护岸长11.95km;对于右岸拉古闸以上、左岸中华寺北桥以上的护岸工程,一定要根据水流和塌岸的实际情况、以及投资的可能,本着先出险先安排,不出险暂不安排的原则,分清轻重缓急逐步实施。沈阳市实施规划为治理拉古河岸堤防共长1.58km,护岸长4.7km。

　　3.目前治理水污染的主要技术方法

　　3.1配水、调水方法

　　配水、调水对某一城市、区域是一个较为理想的方法，见效快，成本底，但是配水、调水不是真正解决污染水体的方法，只是将污染水体从某一区域转移到另一区域，是上游向下游的转移。如果大家都采用此方法，可以说是污染水体的循环，是一种“恶性循环”，无法从根本上解决问题。由于水源的关系，这种方法不一定适应“断头浜”的治理。

　　3.2SPR污水净化技术

　　SPR污水处理系统首先采用化学方法使溶解状态的污染物从真溶液状态下析出，形成具有固相界面的胶粒或微小悬浮颗粒，再选用高效经济的吸附剂将有机污染物、色度等从污水中分离出来，然后采用微观物理吸附法将污水中的各种胶粒和悬浮颗粒凝聚成大块密实的絮体，依靠旋流和过滤水力学等流体力学原理，在自行设计的SPR高浊度污水净化器内使絮体与水快速分离。清水经过罐体内自我形成的致密的悬浮泥层过滤之后，达到三级处理的水准，可实现出水回用。污泥则在浓缩室内高度浓缩，定期靠压力排出。由于污泥含水率低，且脱水性能良好，可以直接送入机械脱水装置，经脱水之后的污泥饼可用来制造人行道地砖，免除了二次污染

　　4.生态水利在河道治理中的应用

　　4.1构建水生植被

　　种植沉水植物菹草、黑藻、伊乐藻、金鱼藻、苦草等和浮叶植物睡莲，以吸收和转化水和底泥中的氮、磷、钾等营养物，降低水体N、P、K及必需微量元素的含量与周转速率，抑制浮游植物生长；为多种多样的水生生物提供良好的生存环境；提高水体生物多样性；提高水体自净能力；为水体供氧。

　　4.2构建水生动物种群

　　适当提高鲢、螺、鲫的种群数量，以消费浮游生物（特别是浮游植物）、有机碎屑、腐碎、巨大的微生物生物量，以及摇蚊和水蚯蚓等底栖动物，维护生态平衡，净化水体。

　　4.3种植水生花卉

　　作为城市河道，从景观的角度出发，在主要景点、桥的两侧，栽种了优质睡莲（选用玛珊姑娘、洛桑、日出、佛琴娜莉斯、大白睡莲等品种），加之原有的10多丛白睡莲，美化了水面。

　　5.结束语

　　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。

　　【参考文献】

　　［１］周立霞,阮国余,赵迎旗.总沐河王庄闸下游河道治理方案探讨[J].治淮,2008(12):14-15.

　　［２］闫建兵.太原市晋源区风峪河河道治理方案比选[J].山西水利,2009,25(5):38-39.

　　［３］李国元.阳泉市河道治理方案的比较分析[J].科技情报开发与经济,2003,13(5):119-120.

　　［４］张相峰,阚兴起.黎河输水河道治理方案浅析[J].水利水电技术,2001,32(8):53-55.

　　［５］张捷鑫,吴纯德,陈维平,等.污染河道治理技术研究进展[J].生态科学,2005,24(2):178-181.