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1 引 言
我国城市河道的治理先后经历了依附自然被动防御阶段、发展生产与河争地阶段和防洪排污经济治河阶段,直到20世纪90年代后期,随着经济的发展和人们对生活环境质量要求的不断提高,对于河道的治理在满足行洪排涝基本功能的基础上,开始重视其生态、景观、休闲、娱乐等功能。
2 生态河道概念的提出
从20世纪60年代起,面对工业革命带来的河流污染与破坏问题,欧洲各国开始重视河流的治理。到20世纪80年代,随着现代生态学的发展,他们进一步认识到河流治理工程还要符合生态学的原理,提出了建设多自然型河川等理念。
多数学者认为生态河道建设是指在保证河道安全的前提下,通过建设生态河床和生态护岸等工程技术手段,重塑一个相对自然稳定和健康开放的河流生态系统,能长期维持河道生物多样性和生态平衡,最终构建一个人水和谐的理想环境。
3 河道生态治理的原则
3.1 尊重自然原则
尊重自然的原则是城市河道生态治理的基本原则。对河道进行生态治理的过程中尽量维持河流的自然形态,注意结合生态学的相关知识,充分发挥河流生态系统自净能力和自我调节能力。
3.2 可持续发展原则
在河道生态治理中必须坚持可持续发展的原则。保证足够的水面率和水体容量,保证水体循环流通,进而改善整个流域的自然生态环境,达到经济、社会和环境等全方位的协调。
3.3 植物合理配置原则
植物合理配置原则是指在河流生态治理中合理配置水生植物、湿生植物和陆生植物,建立起多样性的生物群落,以提高河流的自净能力和自我恢复能力。
3.4 协调统一原则
发挥城市河流生态系统在景观中的作用,将美学融到城市河道生态治理之中。使治理后的城市河流生态系统与周围环境协调统一, 形成城市景观中的一道亮点。
3.5 发挥河流的社会功能原则
城市河道的生态治理在满足河流防洪、排涝等基本功能的同时,也要发挥河流的休闲娱乐、景观等社会功能。城市河流生态系统应该能够为人们提供可亲水的休闲娱乐的空间。
4 河道生态治理的实例
临沂市位于鲁东南地区,市区依河而建,沂河从北向南穿过市区,其最大支流河则从西向东穿过市区。沂河是山东境内除黄河外最大的河流,市区段从北外环路至刘家道口,河道长度27.5公里;河市区段从北外环路至入沂河河口,河道长度11公里。沂河和河均为季节性山洪河道,河窄流急,比降较陡。市区段两河情况非常相似,河面宽阔,河势顺直而平缓,河面宽度1000-1200米,河滩宽度50-200米,河道内动植物种类丰富,土壤条件良好,具有塑造生态型景观河道的优越条件。
生态型护岸主要采用下列几种型式:
干砌块料加草皮护坡:下半部分别采用坡度为1:2的干砌石或砼预制块斜坡,滩地顶至正常水位以下0.5米内采用3~5m宽平坡或缓坡滩地绿化带。干砌块料护坡自上而下依次为25cm厚干砌块料、10cm厚的碎石垫层、反滤土工布。
纯生态沙丘护岸:沙丘垂直水流向宽度控制在5~10m,迎水坡设1:6斜坡至河底,沙丘与河岸连接采用14~18m宽浅滩,两边边坡为1:8。沙丘上覆不小于0.5m厚的粘土,以便沙丘植被绿化,粘土层高程高于正常挡水位0.1~0.3m。
土工隔栅固岸插杞柳:岸坡整为1:2斜坡,铺粘土0.4m厚,顺斜坡铺土工隔栅网,两端分别埋入滩地深1m。垂直斜坡埋入φ100柳木桩,木桩长1.5m,以固定土工隔栅网,粘土中插入杞柳。
5 河道生态治理的应注意的问题
5.1 必须截流污水
进行河道的生态治理,首要任务是要进行流域污水的截流。将排放入河的污染源截污纳入城市污水管网,禁止向河道内排放污水。可根据洪水汛情预报,提前放空, 利用洪水对蓄积水进行置换,以保证河道良好水质。
5.2 保证水流多样化
生态型河道要求在满足行洪需求的基础上,宜宽则宽、宜弯则弯、深浅不一,以形成水流的多样性。水流的多样性能够满足不同生物在不同阶段对水流的需要,同时也更具景观价值。
5.3 采用可渗透型护岸、护底
河道的护岸和护底不可全部用混凝土浆砌石结构,可利用卵石、块石堆体等具有渗透性的材料,不阻断河道内外的物质和能量的交换。护岸也可利用粘土夯实边坡, 或采用根系发达的乔木、灌木和草本植物进行护坡处理。
5.4 合理配置岸边及水生植被
河岸上尽可能留出空间,在河道中以小岛、岸边滩地等形式因地制宜地营造一些湿地,也是河道生态治理的一种重要手段。湿地是水生态系统中最有代表性及功能作用最强、最完整的区域,它可起到自然生态系统中物理、化学、生物的共同作用,促进水生态系统的平衡。另外,湿地充满了野趣,散发着自然气息,可成为休闲娱乐的场所。
河道水面上可种植浮水植物和浮叶植物,如水葫芦、荷花、睡莲等,这些水生植物能够吸收水中的营养物质,有助于水体的自我净化。
5.5 建立完善的河道管理制度
河道治理完成后,要加强管理,以维护河道的生态平衡。①要加强对水中生物和水体质量的观察与调查,及时掌握生物种群的生长、繁殖情况和水体质量变化规律,对生物的数量、品种及时进行调节。②要监督检查流域的污染物排放情况,禁止向河道内排放未经处理的污水和垃圾,保持河水水质。③要合理利用相关设施,通过河水置换、增氧等综合措施,增强水生态系统修复的效果。
关键词:城市河道;生态化治理;设计方法
过去,城市河道治理往往偏重于水利灌溉、排水泄洪,护岸硬化、渠化现象严重,加上两岸居民生活污水、垃圾的排入,导致很多河道变成臭水沟,水生物无法生存,生态系统遭到极大破坏。在日益严峻的环境危机中,城市的建设者们开始寻找一条有效的生态化解决方案,以解决钢筋混凝土丛林中人与自然隔绝的现象,创造一个水清岸绿、虫叫蛙鸣、人与自然和谐生存的水岸环境[1]。
生态恢复是一个系统工程,河道的生态化治理措施应该是多方面、全方位的,而这些措施围绕的核心就是如何进行生态系统的恢复,这就对设计者提出了新的挑战[2]。每一个设计元素都应该为生态恢复创造有利条件,从而形成生态化河道,即通过人工物化,使治理后的河道能够贴近自然原生态,体现人与自然和谐共处,逐步形成草木丰茂、生物多样、自然野趣、水质改善、物种种群相互依存,并能达到有自我净化、自我修复能力的水利工程[3]。所以,设计者应该多利用自然的抗干扰、自我修复能力来处理人与自然的关系,而不是大量采用人工结构和形式来取代自然,这是生态设计与传统设计方法的区别。
1河道线型设计
河道线型设计即河道总体平面的设计。由于城市用地紧缺,河道滨水地带不断被侵占,水面越来越少,河宽越修越窄,但是为了泄洪的需要,要保证过水断面,只好将河道取直、河床挖深,这样对驳坎的强度要求就逐步提高,建设费用逐渐加大,而生态功能逐渐衰退,河道基本成为泄洪渠道,这与可持续发展的战略相悖。而生态化治理需要退地还河,恢复滨水地带,拆除原先视觉单调、生硬、热岛效应明显的渠道护岸,尽量恢复河道的天然形态,宜弯则弯,宽窄结合,避免线型直线化。
自然蜿蜒的河道和滨水地带为各种生物创造了适宜的生境,是生命多样性的景观基础。河湾、凹岸处可以为生物提供繁殖的场所,洪峰来临时还可以将其作为避难场所,为生物的生命的繁衍增加湿地、河湾、浅滩、深潭、沙洲等半自然化的人工形态,既增添了自然美感,又可以利用河流形态的多样性来改善生境的多样性,从而改善生物群落的多样性。相对于直线化的渠道,自然曲折的河岸设计更能够提高水中含氧量,增加曝气量,因此也更有利于改善生物的生存环境。
从工程的角度看,自然曲折的河道线型能够缓解洪峰,削减流水能量,控制流速,所以也减少了流水对下游护岸的冲刷,对沿线护岸起到保护作用。退地还河、滨水地带的恢复,使得城市建设设计人员在河道断面的设计上留有选择的余地,不需要采用高强度的结构形式对河滨建筑进行保护。顺应河势,因河制宜,无疑在工程经济性方面也是较为有利的。
2河道断面设计
河道断面的选择除了要考虑河道的主导功能、土地利用情况之外,还应结合河岸生态景观,体现亲水性,尽量为水陆生态系统的连续性创造条件。
传统的矩形断面河道既要满足枯水期蓄水的要求,又要满足洪水期泄洪的要求,往往采用高驳坎的形式,这样就导致水生态系统与陆地生态系统隔离,两栖动物无法跃上高驳坎,生物群落的繁殖受到人为的阻隔。梯形断面的河道在断面形式上解决了水陆生态系统的连续性问题,但是亲水性较差,陡坡断面对于生物的生长仍有一定的阻碍,而且不利于景观的布置,而缓坡断面又受到建设用地的限制。复式断面在常水位以下部分可以采用矩形或者梯形断面,在常水位以上部分可以设置缓坡或者二级护岸,在枯水期流量小的时候,水流归主河道,洪水期流量大,允许洪水漫滩,过水断面陡然变大,所以复式断面既解决了常水位时亲水性的要求,又满足了洪水位时泄洪的要求,为滨水区的景观设计提供了空间,而且由于降低了驳坎护岸高度,结构抗力减小,护岸结构不需要采用浆砌块石、混凝土等刚性结构,可以采取一些低强度的柔性护岸形式。人类活动较少的区域,在满足河道功能的前提下,应减少人工治理的痕迹,尽量保持天然河道面貌,使原有的生态系统不被破坏。所以在河道断面的选择上,应尽可能保持天然河道断面,在保持天然河道断面有困难时,按复式断面、梯形断面、矩形断面的顺序进行选择。
然而在河道治理的过程中,也应该避免断面的单一化。不同的过水断面能使水流速度产生变化,增加曝气作用,从而加大水体中的含氧量。多样化的河道断面有利于产生多样化的生态景观,进而形成多样化的生物群落。例如在浅滩的生境中,光热条件优越,适于形成湿地,以供鸟类、两栖动物和昆虫栖息。积水洼地中,鱼类和各类软体动物丰富,它们是肉食性候鸟的食物来源,鸟粪和鱼类肥土又能促进水生植物生长,水生植物又是植食鸟类的食物,从而形成了有利于鸟类生长的食物链。深潭的生境中,由于水温、阳光辐射、食物和含氧量随水深变化,所以容易形成水生物群落的分层现象。
3河道护岸形式
传统的河道护岸在材质方面大多数采用混凝土及浆砌块石等硬质材料,整个护岸形成一个封闭的体系,犹如给河道穿上了一层盔甲,但只考虑了河道的安全性,却忽视了对河流环境和生态系统及其他动植物与微生物生存环境的影响;不仅阻碍了水生态循环系统,连动植物、微生物的整体生物链都被阻断;地下水与河水也不能及时的沟通,水循环过程被隔断,河道变成了只进不出的封闭水体,从而有悖于城市的生态化建设。
在建设生态河道的过程中,河道护岸是否符合生态的要求,是否能够提供动植物生长繁殖的场所,是否具有自我修复能力,是设计者应该着重考虑的事情。生态护岸应该是通过使用植物或植物与土工材料的结合,具备一定的结构强度,能减轻坡面及坡脚的不稳定性和侵蚀,同时能够实现多种生物的共生与繁殖、具有自我修复能力、具有净化功能、可自由呼吸的水工结构。
目前很多设计者提出了一些有效的护岸设计方法,如土工格栅边坡加固技术、干砌护坡技术、利用植物根系加固边坡的技术、渗水混凝土技术、石笼、生态袋、生态砌块等[4]。这些结构的共同点:一是具有较大的孔隙率,护岸上能够生长植物,可以为生物提供栖息场所,并且可以借助植物的作用来增加堤岸结构的稳定性;二是地下水与河水能够自由沟通,能够实现物质、养分、能量的交流,促进水汽的循环;三是造价较低,不需要长期的维护管理,具有自我修复的能力;四是护岸材料柔性化,适应曲折的河岸线型。但是生态护岸也有一些局限性,选用的材料及建造方法不同,堤岸的防护能力相差很大,所以要根据不同的坡面形式,选择不同的结构形式。坡面较缓的河段,可以选择生态砌块、土工格栅等柔性结构,而坡面较陡的河段,可以选择干砌块石、石笼、渗水混凝土等半柔性的结构;生态护岸建造初期强度普遍较低,需要有一定时间的养护,以便植物的生长,否则会影响到以后防护作用的发挥;施工有一定的季节限制,常限于植物休眠的季节。
俗话说“虾有虾径、蟹有蟹路”,各种生物都有自身独特的生活习性,而不同的生态护岸结构形式能够满足不同的生物生长繁殖需求,例如石材类护岸可以提供螺蛳、螃蟹等生物的寄居攀附,自然边坡及土工格栅护岸可以提供泥鳅等软体动物
生长,浅滩地段适宜浮游生物的繁殖,深潭区域适宜鱼类活动,所以在驳岸形式上,要根据地形地貌、原始的植被绿化情况,选择多种护岸形式,为各种生物创造适宜的生长环境,体现生命多样性的设计构思,这样既可以保持丰富多样的河岸形式,延续原始的水际边缘效应,又给各种生物提供了生长的环境、迁徙的走廊,容易形成完整的生物群落。
4植物配置设计
植物根系可固着土壤,提高土壤持水性,增加土壤的有机质含量,既改善土壤的结构与性能,增加抗侵蚀能力和抗冲刷能力,起到固土护岸的作用,又能提高河岸土壤肥力,改善生态环境。而且随着时间的推移,植物不断生长,这些作用将会不断加强。
植物枝叶可截留雨水,过滤地表径流,水边植物的枝叶能抵消波浪的能量,从而起到保护堤岸、净化水质、涵养水源的作用。丰富的植物群落,也为动物、水生物提卵场与栖息地[5]。
植物还具有净化水质的作用,污水中的氮磷等物质被植物吸收,能够转化为生长所需要的营养成分,变废为宝,从而实现“污”“水”分离,降低河道富营养化水平。研究人员对生态化治理的河道进行监测发现,NH4+、TP、CODMn和SD指标都明显降低,水体质量得到显著提高[6]。
根据生长条件的不同,河道植物分为常水位以下的水生植物、河坡植物、河滩植物和洪水位以上的河堤植物。在选择植物的时候,不仅要达到丰富多彩的景观效果,层次感分明,给人以赏心悦目的视觉享受,而且要具有良好的生态效果,根据水位和功能的不同,选择适宜该水位生长的植物,并达到一定的功能。在常水位线以下且水流平缓的地方,应多种植生态美观的水生植物,其功能主要是净化水质,为水生动物提供栖食和活动场所,美化水面,根据河道特点选择合适的沉水植物、浮水植物、挺水植物,并按其生态习性科学地配置,实行混合种植和块状种植相结合;常水位至洪水位的区域是河道水土保持的重点,其上植物的功能有固堤、保土和美化河岸作用,河坡部分以湿生植物为主,河滩部分选择能耐短时间水淹的植物,河道植物的配置应考虑群落化,物种间应生态位互补,上下有层次,左右相连接,根系深浅相错落,以多年生草本和灌木为主体,在不影响行洪排涝的前提下,可种植少量乔木树种。洪水位以上是河道水土保持植物绿化的亮点,是河道景观营造的主要区段,群落的构建应选择以当地能自然形成片林景观的树种为主,物种应丰富多彩、类型多样,可适当增加常绿植物比例,以弥补洪水位以下植物群落景观在冬季萧条的缺陷。这样,水生植物与河边的灌乔木呼应配合,就形成了有层次的植物生态景观。
在植物种类的选择上,要尽量选择适宜本地区气候环境的物种,同时不造成外来物种入侵,植物生长后构成的景观层要分明。水际边缘地带要选择抗逆性好、管理粗放、植物根系发达、固土能力强的植物,比如香根草、百喜草等。人工污染较严重的河段或者郊区无污水管网的河段,要选择环保效果好,能有效地消除氮磷、油污、有毒化学物质的植物种类,以达到生态治河的目的,比如伊乐藻、苦草、狐尾藻、金鱼藻、浮萍、美人蕉等。有关研究表明,沉水植物比浮水、挺水植物更能有效去除污染物。有种植槽或湿地的地方,可以根据水生植物适应水深的情况,配置多种水生植物,重构水生植物、鱼类、鸟类、两栖类、昆虫类动物的良好栖息场所,比如芦苇、荷花等。
综上所述,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。
5参考文献
[1]叶碎高,王帅,张锦娟.河道植物措施与生物多样性研究进展与展望[J].水利与建筑工程学报,2008,6(2):41-43.
[2]韩玉玲,严齐斌,应聪慧,等.应用植物措施建设生态河道的认识和思考[J].中国水利,2006(20):9-12.
[3]王建新,邱俊杰,孙逾越,等.河道生态修复示范工程对水体总氮、总磷等指标的影响[J].浙江水利水电专科学校学报,2008,20(1):53-55.
[4]朱永祥,彭月琴.太原市生态河道护岸初探[J].科技情报开发与经济,2007,17(5):279-280.
关键词:河道传统护坡生态护坡环境
中图分类号:TV147文献标识码: A
前言:河道整治过程中,护坡工程是范围广泛的大型基础设施,传统的河道护岸结构往往只片面强调对河道防洪、引水、排水、蓄水、航运功能,较少地考虑河道的生态或环境功能,因此河道的护坡结构多数采用浆砌块石或混凝土等刚性硬质材料。但是,这一举措严重破坏了河道自身的生态系统平衡,忽视了河道的其他功能。如今,人与自然和谐相处作为一种科学理念,成为指导水利工作的中心思想。为了改变混凝土护坡对河道生态环境的破坏,国内外研究人员提出了生态修复理论及建设生态型护坡。在河道通过建设生态型护坡,改造传统护坡,改善和恢复被破坏了的河道生态系统,使河道成为集水利、生态、休闲等功能为一体的滨水空间。
一、常规河道护坡对环境与生态的影响
1、常规河道坡面材料及结构形式
很长时间以来,人们更注重河流本身的功能,如防洪、排水等,河道断面形式单一,走向笔直,河道护坡结构也比较坚硬,其原因主要是考虑河道的行洪速度、河道冲刷、水土保持等。因此,河道的护坡一般采用浆砌石、干砌石、现浇混凝土、预制混凝土块等材料,以及现在比较浒土工模袋混凝土坡和重力挡土墙等材料和结构形式。
2、常规结构形式对环境与生态的影响
(1)对影响环境的影响。整齐的河流横截面笔直河流,虽然是一道风景线,但是不符合现代人们追求到自然景观的需求。昔日的碧水漪漪、青草幽幽、白帆点点或是污浊黑臭的污水景象被坚硬的护坡和挡墙挡的无影无踪。这与现代城市河道周边无论现代或古典的建筑艺术都极不相称,与周围环境也极不协调。而且一旦这些结构遭到破坏后,环境景观就更差了。
(2)对人类自下而上环境的影响。长期生态在这个僵硬的、不活动的混凝土墙之中,人的生理和心理健康会受到侵犯。在这种结构保护下的河道失去了河道原有的水边环境和水环境的功能,人们失去了娱乐、休闲和亲水的好去处,河道也因之失去了灵气和精神。
(3) 对生态环境的影响。原来的护坡和护岸结构对河坡采取了一个封闭的形式,河流生物和微生物失去生存的环境而无法生存。整个生态系统的食物链就因一层坚硬的护坡结构而断开,生态环境因此而破坏,生态就推动了平衡。更有甚者,有的河道护坡和护岸结构还采用了全断面护砌的结构,其后果就更加严重,趋向也更加恶劣。
二、各种生态护型形式浅析
1、生态格宾挡墙
格宾挡墙是将符合粒径要求的石料填入具有柔性的格宾网中达到一定的孔隙率、逐层砌筑的一种新型的柔性挡土构筑物。格宾挡墙适用于受水流冲刷和风浪侵袭,且防护工程基础不易处理或沿河挡土墙、坡脚基础局部冲刷深度过大的沿河路堤坡或护岸,近年来,格宾挡墙在国内也有所应用,主要用于河道岸坡防护。
(1) 适应性强:生态格网工艺以钢丝网箱为主体,为一柔性结构,能适应各种土层性质并与之较好的结合,能很好的适应地基变形,不会削弱整体结构,更不易断裂破坏。
(2) 透水能力强:生态格网工艺可使地下水以及渗透水及时的从结构填石缝中渗透出去,能有效解决孔隙水压力的影响,利于岸(堤、路、山)坡的稳定。
(3) 结构整体性强:生态格网网片是由机械编织成双绞、蜂巢形孔网格,即使一、二条丝断裂,网状物也不会松开。有其他材料不能代替的延展性,大面(体)积组装、不设缝,整体性强。
(4) 施工方便易组合:可根据设计意图,工厂内制成半成品,施工现场能组装成各种形状。
(5) 耐久性好:生态格网网丝经双重防腐处理,搞氧化作用强,搞腐耐磨,抗老化,使用年限长。
(6) 美化环境、保持生态:网箱砌体石缝终会被土填充(人工或自然),植物会逐渐长出,实现工程措施和植物措施相结合,亦绿化美化景观,形成一个柔性整体护面,恢复建筑的自然生态。结构填充料之间的缝隙可保持土体与水体之间的自然交换功能,同时也利于植物的生长,实现水土保持和自然生态环境的统一。
2、蜂巢挡墙
广泛地应用于水利、公路、铁路、山体滑坡的治理、泥石流的防治、落石防护等,同时兼顾保护和恢复自然生态环境的功能。
(1) 亲水性。结构填充料间的空隙为水与土之间的交换创造了条件。
(2) 保护水生态环境。通过人工植被或自然生长,产现优化、美化环境,保持原有的水边生态环境。
(3) 稳定性、整体性好。单元结构之间紧密连接,成为一个整体的柔性结构,单元结构连接说明如下:螺旋连接线为与网箱相同材质的覆树脂膜钢丝;单元网箱间隔网与网身成90度相交,间隔网与网身的四处交角各双股绑扎一道,交接处采用边疆线一孔绕一圈呈螺旋状穿孔绞绕连接;相临单元网箱采用四角先加装扣件(3mm不锈钢扣件)后,相临框线采用连结线每隔25cm绑孔一道,双股并绞紧,上下单元网箱相临框线每隔25cm绑扎一道,双股并绞紧;1m高档墙形式部位的网箱,每上下左右1/3处设置拉筋线,呈八字形向内拉紧固定。
(4) 透水性好。填充料系松散体,利于墙后填土内孔隙水的排出,有效的降低墙后的地下水位。填充石料(碎石或卵石)的粒径必须符合设计要求,蜂巢格网网箱应控制在8-25m,占80%以上,其余以良好级配或碎石填满空隙;蜂巢格网护垫应控制在5-10cm,占90%以上,其余按设计要求。
(5) 耐久性好,使用寿命长。材料的热镀锌及包塑防腐处理使其使用年限长。
(6) 抗震性能好。箱笼为柔性结构,地震发生时结构内的松散填充料会自身调节适应变形,整个结构不会被破坏。
(7) 蜂巢格网结构的可变性强。在已有的结构上可自由的延伸或者在基础许可的条件下继续加高。
(8) 抗冲刷能力强。高速水流下,箱笼内的松散填充料即使有小的位移,也不会被水流带走,而是经过自身的调节达到新的平衡。同时单元结构之间的连接力也能够使其更加牢固。具有独特的抗风流袭击能力,蜂巢格网箱笼内填充料的空隙可以粉碎浪花,减小浪压力,当浪退下时可以破坏真空吸引力,加上结构本身进行的微调,可确保工程的安全、稳定。
3、框格混凝土植草护坡
框格混凝土植草护坡是指将预制的形状不同的混凝土砌块铺设于坡面形成框格,在框格内回填客土,然后在框格内植草而形成一种护坡与绿化相结构的技术。其植草措施可以改善周边生态环境,恢复已破坏的植被,降低噪声和光污染,净化大气,促进有机污染降解,增强景观效应。与传统混凝土板相比。施工现场条件要求低,砌块面积小,维修更换简单,易于适应堤身沉陷和坡度变化;与砌石相比,货源稳定,规格统一,外形美观。对石料缺乏地区是一种先进的替代工艺技术。
三、结束语
生态护坡在河道整治过程中已经得到越来越多的应用,发挥着良好的性能特性。在河道整治过程中,应该按照相关规范的要求,结合工程实际特性,建立系统可靠的边坡生态化防护设计方案,使水利工程建设护坡工程与周围环境融为一体,充分发挥水利工程边坡生态化防护的综合性能。
参考文献:
[1] 田晓静,高金超,王迎风.防洪河道生态护坡工程探析[J].黑龙江水利科技,2009(6):97-98
目前的现代化河道治理生态水利的实际应用,是综合的采用美学、生态学、水利工程学、环境学、生物学等,借助外界自然生态循环系统来实现河道治理的现实目标。这样不但能保持河道防洪蓄水的功能还能有效提高整体河道生态系统的全局稳定性,在河道生态环境和人类社会的发展道路上具有重大的现实意义。
2 生态水利的实际应用优势
所谓生态水利,是在水利工程建设中,在重视水利枢纽的建设的同时重视生态环境保护的一项生态工程。生态水利的现实目的是不仅研究和把握水利水文的特性、生物种群之间的特性、河道河流之间的特性等,还要创新河流湖泊等节能型的开发和利用。不仅重视水利资源开发的同时还要重视周边环境生态系统的研究、重视水体特征性的研究和流域的循环性研究。在开发和设计河流过程中,应该考虑到河流整体和河流中包含的各种生物体还有周边环境等诸多因素的产生,在有效满足开发的基础上,保持原生态系统固有的完整性和生物多样性的优势。
传统所做的河道治理方式不但会破环河道的整体生态环境、景观等还会影响到人类的身心全面健康发展。为此,结合采用美学、生态学、水利工程学、环境学、生物学等大多学科为整体的河道治理即生态水利便是现代环境和有效改善的首选方案。生态水利和传统的河道治理相比较,生态水利的实际应用优势主要体现在以下几个方面:
①在河道治理中运用生态水利理念,能大幅度的提高河道水流自身的净化能力,做到净化河道中有机污染物,良好的有机物能做到为真菌和细菌提供生态环境和所需营养,
同时在有机物的氧化作用下进行分解处理,分解后的无机物被藻类吸收,随着光合作用释放充足的氧气,能够满足河道生物的生长需求为河道整体的周边环境提供良好的生存空间。
②生态治理是依据河道周边的环境,通过科学配置让水中的生物和周边植物有机联系在一起,形成稳定良性循环系统下的河道生态环境,能对河道两侧植被恢复的同时还能为河道中水生物的生长和岸上的鸟类提供良好的生存环境。
3 生态水利的实际应用分析
3.1 能进行自然恢复的河道环境
生态水利工程的实施主要目的在于实现河道和水体内生物的多样性,保障河道建设、水利工程防洪蓄水等功能前提下,将河道周边环境改善到从前的自然生长状态。恢复河道内自身的自然环境,创造多样化河道结构能为达成河道环境自然的恢复打下良好的基础。例如,在运行河道岸线设计的时候,根据河岸自然生态驳岸的基本特点,对坡度缓和、土质质量较高的地段采用天然河道边坡,同时帮助格室结构、抛石插值、植活木桩等方式,这样的方法不仅能符合自然形式功能的需求,还能够保障河道生态系统的生物多样性和河道自然生长状态的修复两方面都有着重要的现实作用。除此之外,进行河道治理设计的过程中,还应重视周边的环境和河道生态网络建立的配合,达到周边环境和河道生态系统的有机结合。例如,在河岸设计时应突破传统混凝土河岸,增添綠色植被为周边鸟类动物等生物提供良好的生存条件,从而实现河道系统多样化,为维持整体河道生态系统稳定性提供良好发展保障。
3.2 生态护坡设计的建设
进行河道治理过程中,应从综合考虑河道本身功能特点、周边环境等因素着手,制定适应河道生态系统的河道生态护坡设计方案。在生态护坡方案施工前,对河道周边植被、生物类型进行分布状态的全面调查,用来保障河道施工划分不会影响周边生态系统的自然运行状态。将河道区域划分时分成三个区域:常淹区、变化区和常露区,不同的区域特点选择不同的植被,提高植被在所选区域正常的生长。例如,分别在三种区域种植不同的植被。在常淹区内种植水生的植被;在变化区种植较为干旱抗淹的植被;在常露区种植耐旱植被。在不同环境下种植相匹配的植被能为河道创造良好稳定的生态护坡。另外,在进行设计方案时,还要视为设计重点的是进行河道环境美化的设计,努力满足人类对河道美观程度的需求,在进行护坡设计之时,在河道两岸建设浅滩,给人营造一种河道渐宽的视觉上的冲击,还能为河道中水生物提供宽阔的活动范围,提高生物多样,这对维持河道整体的生态系统具有重要的现实作用。
3.3 实际应用生态水利事例
实例1:利用动物和生物的自然生长,提高河道的自净能力。关键是利用土地处理、人工湿地处理、生物膜处理、生物操纵等技术进行河道自然环境的生态恢复,利用植被生长分解河道中存在的污染物,达到水体的净化目的。同时,利用水环境的空间艺术进行环境造景,创造河道生命力,营造快乐、轻松、灵动的河道生态系统环境[1]。例如:北方滨海地区多采用图1所示表面流人工湿地断面,利用挺水植物与沉水植物搭配,为微生物提供充足空间,与溢流坝结合建成水流稳定的水生态系统。
实例2:创设亲水性活动空间,重点在于坚持可持续发展观、以人为本的生态治理原则,保障不影响河道防洪蓄水的功能基础上,建造亲水性活动空间,用以实现活动空间和城市景观的整体结合,同时进行河道旅游领域的开发。例如,某湿地公园河道治理如图2所示,充分利用滨水、河流等自然环境条件,结合湿地的绿化功能,创建了回归自然的旅游和休闲的场所[2]。
实例3:河道污染的有效治理,湿地对于污染的控制具有显著的作用和效果,能调节改善小范围内的气候,使各类生物、植物自然生长栖息。采用人工湿地建设的方法对河道水体生态进行恢复建设,运用合理的转化达到最佳污染处理作用。此外,充分结合水体环境空间艺术,利用水体特征造景[3]。例如,某湿地生态水利河岸设计如图3所示,赋予原本静止状态的自然水体以生命力,达到给人自然、愉悦享受的感觉。
河道治理工程在进行的过程中,一定程度上会造成环境污染的等诸多问题,这是对生态可持续发展以及河道生态环境的稳定性非常不利的因素。通过对河道治理实际应用生态水利,在不影响河道抗洪蓄水基础上,能够做到对河道生态系统稳定修复、增加生物多样性、河道生态系统可持续发展。为此,加强生态水利实际应用探究、提高应用效果进一步改善水质和水资源利用率等工作是河道治理工程的重中之重[4]。
4 结论
在当前科技日益发达的时代下,人类的需求不再是传统的河道治理方式,而是开始面向研究具有环境、生态保护、造景功能的新型生态水利发展。生态水利在现代环境下河道治理中的实际应用已被人们广泛关注,本文望通过以上所述對河道生态水利问题进行初步探究,能够为新时代下人文自然和谐发展的水环境建设提供思考。
【参考文献】
【1】许映建,石磊.如皋城区河道治理工程中生态水利设计理念的应用[J].水资源开发与管理,2016(07):38-41.
【2】范磊.生态水利在河道治理工程中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2016(30):75-76.
关键词:论述;生态景观;河道综合治理;应用
1河道综合治理的新理念
在河道整治中,要在充分利用河道自然生态特征的基础上,构建一个自然的生态体系,不但要保持河道自然流向,而且要注意协调城市建设与河道的和谐关系。目前,比较流行的河道综合治理的理念就是建设自然型河道。所谓自然型河道,也就是要在尽量维持河流固有生物环境的前提下,以制造优美的自然景观为目的加强护岸,保持河道自然原生态,使河岸景观建设体现自然形态。所以,河道整治不仅仅是单纯地保护自然,还要在河道环境建设中,实现自然回归。
2生态景观在河道综合治理中应遵循的原则
2.1统一性原则
在河道综合治理的生态景观规划中,首先要明确河道的生态状况,其次要考虑其上下游、左右岸生物群体的基本情况和相互之间的联系,统一规划、统一设计、统筹安排,确保河道综合治理的各个环节都能够融入生态因素。
2.2改善性原则
河道综合治理的目的就是要改善当前的河道现状。改善河道的生态环境既是出发点,也是综合治理的归宿。河道生态环境的改善涉及3个方面,首先是改善水资源质量,其次是改善河道生物群体生存状况,再就是河岸生态景观面貌的改善。
2.3融合性原则
河道与人们的生活密不可分,息息相关,对河道综合治理就是要让河道更加贴近人们的生活,让河道成为人们优美生活环境的一部分。所以,我们要进一步延伸河道水面,建立岸边绿化带,协调河道的生态环境,优化河道的生态系统,为人们的休闲生活提供一个好去处。
2.4美化性原则
河道的综合治理是对河流从下到上、从水底到河岸的一个系统的治理过程,疏通河流、护坡防洪、巩固堤坝等河道内工程施工,都要围绕着美化原则来开展。
3生态景观在河道综合治理中的应用
3.1改善水质,涵养水源
改善水质是河道综合治理的内容之一,因为河道与城市建设密不可分,河道的治理对城市品质的提升有重要促进作用。生态景观的应用,一方面可以有效截污治污,生态植物能有利于污水的截留和沉淀,减少河道污水的排放量;另一方面景观植被可以起到涵养水源的作用,汛期排洪泄洪依然是摆在河道治理中的首要目的,确保河道排洪泄洪安全,这是河道综合治理的基本任务。
3.2化城市水环境
河水被誉为是城市的生命线,城市水环境的优化建设,有利于保证城市生态环境及其社会环境建设的协调,实现经济效益与生态效益的协调,实现城市水利建设工程的可持续发展。河道里的水资源不仅给城市带来了生命之水,也对城市建设品质有非常重要的作用,优美的城市中一条清澈明亮的河水,提升了这个城市人们环境幸福指数。不但有利于建设宜居的生态城市,还有利于现代城市建设新理念的实践,更是提高了人们追求自然生活的品味。河道的生态景观建设与城市建设互为补充,提升了河水质量,也提升了市民的幸福指数,是互利共赢的举措。
3.3绿色河岸的生态景观技术措施
河道综合治理“绿色生态”的理念,生态景观的运用有很多方面,比如,改造原有的硬质河岸,在土坡采用柔性材料种植绿化,如根系发达具有良好护坡固土作用的紫穗槐、杞柳、胡枝子、黑麦草等品种,滨河绿带的种植要根据适地适树原则,分别选择适合当地立地条件的树种以及展现当地特色的植被。关于护岸工程,要以生态环境保护与可持续发展作为出发点,紧密的河道和生态景观相协调。其技术措施主要是采用梯形断面、人行道设置在堤顶、亲水平台设置在堤下。亲水平台与堤顶之间的衔接采用斜坡进行,并采用草皮护坡。所以,河道综合治理完全可以保持原河道的蜿蜒曲折,河岸绿色植被也能遵循原有的风格,生态系统就可以得以全面地保护。
3.4生态景观的改造措施
河道生态景观的改造工程措施中,植物种植必须要体现绿化的本质,并注重生态效益,充分发挥多种植物的特点,利用不同植物打造多层次、立体化的人工生态景观,并与河道呼应,确保河道景观的融合性和一致性。让人们深入河道沿岸生态景观中,感受不同景观元素错落有致的布置,使身心真正融入生态的环境中,体验着优美的自然风光,怡然自得。
关键词 城市河道;生态治理;环境保护;现状分析;策略阐述
中图分类号X3 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)99-0102-02
近年来由于我国经济和社会的飞速发展,城市化的脚步越走越快,在飞速发展的同时,城市河道的污染和环境的破坏成为了我们不得不给予充分重视的情况,而城市河道与城市环境对于整个城市的发展和居民生活质量的高低息息相关,河道生态环境的破坏不仅给城市的整体美观造成了影响,同时也对居民的日常生活和城市生产造成了不利的影响,而环境的破坏更是引起了极为不良的社会影响,居民的生活质量随着环境的破坏而逐渐下降,城市居民由于环境的因素而患病的几率正在呈现逐年上升的趋势,因此对于城市河道生态的治理以及城市环境的治理与保护不仅仅是有关部门工作成绩的问题,同时也是决定着居民生活质量和城市发展质量的社会性问题,作为这方面的工作者,我们应该首先给予这项工作以充分的重视,同时在工作中积极总结既往的工作经验,对城市河道生态环境以及城市环境的现状做出客观的分析,并作出有针对性的治理策略和保护措施,为城市居民生产和生活质量的提高提供一个强有力的保障。
1 当前我国城市河道生态现状分析
当前我国城市河道的生态环境现状主要为水体污染严重和河道淤积、生态环境失衡,由于我国多数地区处于丘陵地带,这些地区的河流往往比较浅,河道相对于平原地区具有顺直和流量小的特点,而这些特点也在很大程度上决定了这些地区的河道生态系统较为脆弱,容易遭到破坏。而近些年来随着我国城市化发展的速度逐渐加快,在发展之余城市河道的保护工作又很不到位,这就导致这些丘陵地带的城市河道生态系统破坏严重,生活和生产的污水排入到城市河道之中,而污水的处理又处于监管疏松的状态,河道生态系统的自我讲解能力远远低于污水排入的速度,这就导致城市河道的生态系统遭到了很大的破坏。
另外由于这些丘陵地带的河道往往比较浅,城市化发展的进程中,人工简称的水利设施以及人工开辟的河道等等都对天然河道造成了很大的压力,导致天然河道出现淤积的现象,而淤积现象的产生必然会破坏天然河道内原有的生态平衡,而治理措施的不到位就会导致城市河道的生态系统处于不断恶化的循环之中。
2 城市河道生态环境的治理措施
2.1提高城市生产和生活污水处理效率
城市生产和生活的污水排入是导致城市河道生态环境破坏的主要方式,而对于排入河道污水的监测疏松是导致河道生态环境遭到严重破坏的最主要现象,因此为了有效的治理和保护城市河道的生态环境,提高城市生产和生活的污水处理效率是解决这一难题的最有效途径。在污水排入城市河道之前要对污水中的富营养话成分进行讲解,减少城市河道生态系统由此而产生的富营养化现象。在进行降解的时候要对城市生产和生活污水进行集中收集处理,建立氧化池或者是化粪池,并对经过处理后的污水进行严格的水质监测,当污水水质达到标准之后再进行排放,这样河道的生态系统的压力就会大大减轻,其自我修复的能力也会逐渐的恢复,河道水体就会逐渐恢复其自我净化的能力。
2.2污水分流,降低河道生态压力
对于污染已经较为严重的河道,应该在对水质进行严格的处理和监测之外再进行污水的导流处理,而在导流施工的过程中要合理的分析河道周边的生态环境,避免由于污染河道的导流施工而对周边的农田和河道造成污染。合理的规划导流方案,对河道的水容能力进行充分的考虑,并在导流施工过程中对周边的其他的河道进行严格的水质监测,根据实际情况合理安排各个导流施工段的长度,选择水质情况相类似或者是污染较为严重的河道进行导入,不得随意将污染河道导入到周边水质情况良好的河道或者是农田和水塘。
2.3加强河道底泥处理,避免二次污染
在对河道进行疏通的过程中必然要对河道的底泥进行疏通挖掘,而在这个过程中必然会产生大量的废弃底泥,而这些底泥尤其是污染较为严重的河道,其重金属含量会比较高,这些污染严重的底泥将会对周边的农田和浅层的地下水造成二次的污染,因此对于疏通河道而挖掘出的河道底泥要经过严格的处理之后再行堆放,在堆放位置确定之时也要对堆放地点的环境要求进行充分的考虑,避免由此而造成的二次污染。另外也要对废弃底泥堆放地点的周边环境做好截水和排水的工作,并在堆放点的周边采用植被覆盖的保护措施,对废弃底泥中的有害物质进行有效的降解。
3 河道环境保护措施分析
3.1加强固体废弃物的处理
固体废弃物是河道生态环境破坏的的主要危害之一,因此在保护河道生态环境之时要加强对于固体废弃物的处理力度,要对排入到城市河道的固体废弃物进行集中的收集和处理,减少由于固体废弃物而造成的河道水土的流食以及植被的破坏。
3.2生态化设计河道断面以及护坡
在河道的断面设计的时候,要尽量的降低其对于河道整体环境的影响,采用生态化的设计方案,注意与河道原自然生态环境的协调性和一致性。而在长期化的城市河道生态环境保护工作中,要将全部的河道断面进行统一的生态化标准处理,减少河道中拦河筑坝的施工,降低河道的水位,保持原有的生态平衡。
3.3合理设置植被缓冲带
在河道两侧要合理的设置植被缓冲带,利用植被的作用来有效的降解排入河道的污水富营养化成分,并且利用植被缓冲带来有效的拦截进入河道的污染物。而这种植被缓冲带不仅仅可以应用于城市河道环境的保护,同时也可以用于农村灌溉沟渠的保护,放缓地表径流的流量和流速,提高土壤的渗透能力,同时也可以有效的降低径流中污染物含量,对其中能够造成水体富营养化的有机物进行有效的降解,提高水体整体质量。
【关键词】河道;综合治理;修复
一、河道综合治理的新理念
在河道整治中,要在充分利用河道自然生态特征的基础上,构建一个自然的生态体系,不但要保持河道自然流向,而且要注意协调城市建设与河道的和谐关系。目前,比较流行的河道综合治理的理念就是建设自然型河道。所谓自然型河道,也就是要在尽量维持河流固有生物环境的前提下,以制造优美的自然景观为目的加强护岸,保持河道自然原生态,使河岸景观建设体现自然形态。所以,河道整治不仅仅是单纯地保护自然,还要在河道环境建设中,实现自然回归。
二、城市河道整治和修复的设计理念
1、恢复河道自然形态
弯曲的河道通过漫长的时间形成,弯曲是河道的本性,裁弯取直改变了河道原有的水流状态,势必造成河道冲刷。在整治河道过程中,天然河道该弯就弯,不要裁弯取直。而是根据现有的河道走势,在与河边绿地相结合的地方修建蜿蜒曲线的河道边线,使河道的水环境更为丰富,改变原来渠道化的河道岸线设计模式,为鱼栖息和水生植物生长创造更多有利条件,促进河道水质改善。
2、促进水体与岸坡的水体交换
我们在河流治理中经常大量采用了现浇混凝土、钢筋砼挡墙、浆砌块石等硬质材料,这些工程措施阻断水与岸坡、水与底泥之间的连通,使水生植物无法生长,水生动物和两栖动物没有栖息的空间,对生态平衡造成破坏。因此我们在今后的设计中要尊重河道自然的水体循环,采用软化的河底及护岸,促进地表水和地下水的水体交换,营造更多动植物能够栖息的空间,为水生植物的生长、水生动物的繁育、两栖动物的栖息繁衍活动创造条件。河底做法可以采用自然河底,对有防冲要求的,可以采用干砌石护底,护岸可以采用自然土质岸坡、自然缓坡、抛石护岸,也可以采用生态袋护坡。
3、保护湿地,营造生物多样性
自然河道宽窄不一,形成了许多自然湿地,对于湿地我们要尽量保护。不能为了追求短暂的利益,圈出更多的用地,去占用湿地。湿地作为一个生态圈,拥有众多野生动植物,能够促进河道水体自然净化。在调蓄洪水、净化水体、美化环境等方面有着重要的作用,对生态环境有着重要的影响。河道湿地具有生物多样性,要采取适当的保护措施,保留水域面积,避免围河湖造地,防止湿地面积减少,为鸟类的迁移、湿地动植物生长繁衍创造良好的生态环境,从而改善流域的水生态环境。因此在设计中我们要尽可能保护湿地、浅滩,尽量减少人为改造河道,让水生植物得以生长,鱼类得以繁殖。
4、河道两岸建绿化带或公园
城市河道随着城市的发展,必将成为城市的一部分,河道两岸拥有住宅、商铺等,是人类活动的区域,属于动的范畴,河道作为自然的一部分,属于静的范畴,两者一动一静,要相辅相成。在规划中要确定好河道的控制红线,建筑物的控制边线,河道两岸预留绿化范围,营造景观休闲带,打造沿河绿色走廊。
5、控制污染源,让水动起来
城市河道治理首先是截污治污,还河道于清水,再让水活起来,所谓“流水不腐,户枢不蠹”正是这个道理,利用现有河道的滩地、水域或湿地,提高河流本身水体自净能力。城市河道水质严重污染的地区,必须控制点源污染、减少面源污染、治理内源污染等。针对实际情况,采取沿河截污,将污水送入污水处理厂,同时加强对市民的宣传教育,防止生活垃圾和固体废弃物倒入水体污染河道。“问渠那得清如许,为有源头活水来”。要让水动起来,必须向河道注入新鲜的水体,可以采用补水,有条件的上游利用水库补水,没条件采用从下游向上游抽水补水。
6、以人为本,人水和谐
在城市河道为了与水更加亲近,需要雍高河道水位,通常采用了橡胶坝、拦河闸、溢流堰等布置水工建筑物,满足亲水、景观、改善水质等要求。在住宅区或商业街,营造水景观,并设计亲水平台、亲水广场、亲水台阶、亲水栈道等亲水建筑物,让人与水有交流,体现“以人为本、人水和谐”的设计理念,满足人们的“亲水、戏水、赏水”的基本要求,从而提升人们的“思水、爱水、节水”的思想意识。
7、打造生态清洁小流域
在一些城市郊野地区的河流,人类足迹较少,受污染程度较低,对于这类河道,我们要打造生态清洁型的河流。在河道治理设计过程中要重点治理河道流域内的水土流失,加强房地产开发的水土流失监管,减少水土流失造成的河道淤积,保持流域范围内湿地、溪流、山林等多样化自然生态系统和地形地貌,增加水土保持功能,提高水土资源的承载能力。要标本兼治,从源头控制,提倡全流域清洁生产,减少污水排放,还自然以原生态。
四、生态景观在河道综合治理和修复中的应用
1、改善水质,涵养水源
改善水质,涵养水源是河道综合治理的内容之一,因为河道与城市建设密不可分,河道的治理对城市品质的提升有重要促进作用。生态景观的应用,一方面可以有效截污治污,生态植物能有利于污水的截留和沉淀,减少河道污水的排放量;另一方面景观植被可以起到涵养水源的作用。
2、优化城市水环境
河水被誉为是城市的生命线,城市水环境的优化建设,有利于保证城市生态环境及其社会环境建设的协调,实现经济效益与生态效益的协调,实现城市水利建设工程的可持续发展。河道里的水资源不仅给城市带来了生命之水,也对城市建设品质有非常重要的作用,优美的城市中一条清澈明亮的河水,提升了这个城市人们环境幸福指数。不但有利于建设宜居的生态城市,还有利于现代城市建设新理念的实践,更是提高了人们追求自然生活的品味。河道的生态景观建设与城市建设互为补充,提升了河水质量,也提升了市民的幸福指数,是互利共赢的举措。
3、绿色河岸的生态景观技术措施
河道综合治理“绿色生态”的理念,生态景观的运用有很多方面,比如,改造原有的硬质河岸,在土坡采用柔性材料种植绿化,如根系发达具有良好护坡固土作用的紫穗槐、杞柳、胡枝子、黑麦草等品种,滨河绿带的种植要根据适地适树原则,分别选择适合当地立地条件的树种以及展现当地特色的植被。关于护岸工程,要以生态环境保护与可持续发展作为出发点,河道和生态景观相协调。其技术措施主要是采用复式断面、人行道设置在堤顶、亲水平台设置在堤下。亲水平台与堤顶之间的衔接采用斜坡进行,并采用草皮护坡。所以,河道综合治理完全可以保持原河道的蜿蜒曲折,河岸绿色植被也能遵循原有的风格,生态系统就可以得以全面地保护。
4、生态景观的改造措施
河道生态景观的改造工程措施中,植物种植必须要体现绿化的本质,并注重生态效益,充分发挥多种植物的特点,利用不同植物打造多层次、立体化的人工生态景观,并与河道呼应,确保河道景观的融合性和一致性。让人们深入河道沿岸生态景观中,感受不同景观元素错落有致的布置,使身心真正融入生态的环境中,体验着优美的自然风光,怡然自得。
五、结束语
综上所述,我们要提高对河道综合治理和生态修复的重视程度,采取有效的设计方法和手段保护河道的生态环境。
参考文献