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谈生态水利工程下的河道规划设计

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【摘要】受绿色可持续发展理念的影响,水利工程的建设不再仅局限于防洪和排涝等传统的功能,探讨生态发展河道规划设计已经成为了水利工程建设的重要课题。论文对生态水利工程的发展理念进行了总结,并在此基础上结合某市实际的水利工程案例探讨生态水利工程中河道规划设计的主要内容及其特点。

【关键词】生态环境;水利工程;河道规划

1引言

随着社会对生态环境建设的逐渐重视,近几十年来生态水利工程(Eco-HydraulicEngineering)得到了众多学者的普遍关注和热烈讨论,已经成为未来水利工程研究和发展的重要方向[1]。水利工程的建设除了达到排洪、防涝、蓄水的基本功能之外,还需要考虑水利工程建设对生态环境带来的潜在影响[2]。生态水利工程的发展本着尊重自然、共享水资源、易于生态修复理念已经成为未来水利工程建设的趋势,因此,本文首先总结了生态水利工程建设的基本原则,并在此基础上结合某市实际的水利工程案例来探讨生态水利工程中河道规划设计的主要内容及其特点。

2生态水利工程建设的基本原则

2.1工程的合理性和经济性

生态水利工程建设的目的是在兼顾生态系统可持续发展的基础上服务社会和发展经济,生态水利工程的建设应该满足当地的合理需求,确保工程的耐用性和稳定性。因此,在项目立项和方案选择时应该综合考虑多种因素,充分对比多种设计方案,按照投资风险小、效益高的原则实施项目。

2.2生态系统的自恢复原则

自然系统的重要特征是具有不同形式的自我组织功能,即某些生态友好的物种可以经受住生态环境的变化,寻找合适的生态环境和能源途径形成足够数量的繁殖种群。项目的建设当中应该考虑到生态环境的自恢复性。

2.3景观的整体性

在建设生态水利工程时需要考虑河流生态系统和河道景观的整体性。河道景观的设计是以人为主体,在对景观整体性把控的同时应该考虑到生态环境的承载能力和多样化的要求,在绿植、树木的种植和灯光的设计时应该尊重当地自然环境。

3生态河道设计的内容

3.1河道的平面设计

在河道的平面设计中,河流的过流能力是整个水利系统设计的关键部分。目前,由于我国大部分地区都存在非法占用河道、填埋河道等现象,导致河道变窄、水域面积大幅减小、河道生态环境破坏。所以,在进行河道的平面设计时,首先要确保能够满足河道的排洪能力,然后根据河道地势地形和层次,合理设计河道的宽、窄、曲、直参数,保证河道能够减轻汛期的行洪压力、保证生物能有充分的生存空间以及能够补给地下水和净化大气。

3.2河道的断面设计

河道的断面设计重点是不同季节时河道能够适用的水位和水量。在雨季高水位时可以确保周围居民的生命和财产不受影响,旱季低水位时可以满足当地居民生产生活、生物生存对水量的需求。在进行断面设计时,还应考虑到过高的堤坝是否影响了陆生和两栖动物的自由活动,是否利于他们的繁衍生息。

3.3生态护岸的设计

生态护岸设计兼顾河道的防护功能和生态平衡的恢复功能,需要具有较大的孔隙率,有利于附着植物的生长继而加固堤岸,有利于生态系统中能量和物质的流动,有利于生态环境的保护。生态河道护岸可以实现河流水体和河岸之间水分和物质的交换以及基本的防洪功能,主要的选择形式有以下3种。

3.3.1自然原型护岸自然原型护岸是利用植物的根系来稳固河堤,可以保证河岸原有的自然形态,适用于小河或坡面较缓、腹地宽大的河段。该方法实现的难度不大,造价较低,一般在治理农村河道的时候可以优先选择。植物可以选择芦苇、菖蒲或其他亲水性的植物。

3.3.2自然型护岸自然型护岸是通过在常水位以上的坡面种植灌木和植被等植物,同时,利用石材等材料保护堤底的一种形式,常用在坡面较陡、坡面冲刷严重的河段。

3.3.3复式阶级型护岸复式阶级型护岸主要由亲水台下设计和亲水台上设计组成,在亲水平台以下采用硬性材料构造成梯形网状框架。在框架中投入石块,用于建造人工鱼巢。在框架外选择种植杨柳等植物,进水侧选择芦苇、莲藕等水生植物,这样的设计会形成多层次的植被网络,有助于巩固堤防。亲水平台以上采用栅格形式的混凝土巩固堤岸,栅格中间种植杨柳等树木和其他的灌木和花草,适用于防洪要求较高且腹地较小的河段。

3.4生物的利用

在河道的设计过程中应该充分利用原河道的水生生物和可适应当地环境的物种,如莲藕、芦苇等植物,这样,既能美化河道的环境又能够净化水质。在平缓的坡面上,可以选择种植一些乔木、灌木和一些草本植物;在较陡的坡面上可以在预留的方孔上种植萱草等植物。

4某市护城河的生态河道的设计

4.1护城河的简介

该市护城河的占地面积为4×105m2,周长为10km,梯形的横断面,上口宽为20m左右,河底的宽度为10~15m,深度为5m左右,东北和西南角的落差约为3m。护城河不但具有蓄水和泄洪的作用,还是该城市重要的景观。

4.2护城河的生态河道设计

针对河道的现状,本文对如下方面进行重新设计。

4.2.1溢水堰设计护城河的现有溢水堰为梯形结构,高低水位之间的落差明显且连续性不良,水流近似于静置的状态,河道景观不好。将梯形直立式的溢水堰改造成栅格斜面式,里面使用砂石填充并种植芦苇、莲藕等水生植物。雨季水漫过斜面时可以穿过水生植物流向下一阶的水域,旱季时在斜面上栅格的内部可以储存足够供水生植物生长的水量。由于河面有水生植物同时伴有水的流动声会给人很强的生机感,能够更好地发挥河道的景观效益。河道堰坝平面和纵向断面如图1和图2所示。

4.2.2亲水平台的设计原有河道的亲水平台是视觉上较为生硬的直接临水直立式砌墙结构。对亲水平台的改造首先将结构改为斜面栅格结构,并在人行道外预留栅格空间,栅格空间内需要使用砂石和土质填充并和周边的深层土质相联,在其中种植亲水性的植物。由于水生植物的根系可以有效地保护栅格,所以在高水位的时候一般不会破坏砌堤中的栅格。该设计方案使得亲水平台堤岸由平变缓,增加了亲水性和河道两岸的景观效益。亲水平台以上单侧河道堤岸断面图和平面图如图3和图4所示。

4.2.3护坡的设计原有的护坡改造都是采用砖砌结构,即将护坡包围。这样的改造方案会严重破坏原有的自然护坡,增大了护坡的隔水面,大大减弱了河道的景观效益。本文在生态水利工程的理念下进行设计时,先对护坡面进行小孔径孔隙栅格化,然后,在预留深入土层的孔径内种植萱草等花卉、亲水灌木、乔木等植物。

5结语

基于生态水利工程理念治理河道是未来水利工程发展和建设的必然趋势。本文通过总结生态水利工程的发展理念,结合某市实际的工程案例,探讨生态水利工程中河道规划设计的主要内容和特点,为未来相关项目的发展提供可靠支撑和参照。

【参考文献】

【1】程飞.应用生态工程原理解决水利施工中的环境问题[J].水利学报,2003(3):55-63.

【2】董哲仁.水利工程对生态系统的胁迫[J].水利水电技术,2003,34(7):2-4.

作者:胡金花 刘莉娜 单位:昆山市水利设计院有限公司

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