遼寧省東部山區(qū)中小河流生態(tài)治理方法探究

穆長軍（本溪滿族自治縣水務(wù)局，遼寧本溪117100）

?

遼寧省東部山區(qū)中小河流生態(tài)治理方法探究

穆長軍
（本溪滿族自治縣水務(wù)局，遼寧本溪117100）

本文概括了國內(nèi)外河流生態(tài)治理理念的發(fā)展，總結(jié)出河流傳統(tǒng)治理方法普遍存在的問題，提出了遼寧省東部山區(qū)中小河流生態(tài)治理時應(yīng)遵循的原則。提出了河流進行生態(tài)治理可采用的具體方法措施，并基于指標(biāo)體系法建立遼寧省東部山區(qū)中小河流治理目標(biāo)評價模型，對河流生態(tài)治理的效果進行評價，為進一步采取治理措施和其他河流治理提供參考。

中小河流；生態(tài)治理；指標(biāo)體系法；評價模型

DOI：10.3969 /j.issn.1672-2469.2016.01.023

引言

隨著社會工業(yè)化的不斷發(fā)展，人類改造自然的能力不斷增強，人類活動也成為影響河流最主要的因素。為滿足防洪和供水等社會經(jīng)濟發(fā)展需要，人們不斷修建水利工程，治理、開發(fā)河流。自上世紀80年代以來，面對河流治理中不斷出現(xiàn)的生態(tài)破壞問題，外國學(xué)者開始進行反思，并提出了河流生態(tài)治理的理念。我國工業(yè)化發(fā)展較西方國家起步較晚，受國情的制約，人們對河流的生態(tài)保護意識淡薄。近年來，隨著人們對生態(tài)環(huán)境保護的重視，越來越多的水利工作者認識到河流生態(tài)治理的重要性，不斷提出河流生態(tài)治理的具體方法措施。遼寧省東部山區(qū)中小河流眾多，目前大多數(shù)河流仍采用混凝土、漿砌石等硬化材料進行防護，嚴重破壞了河道原有的生態(tài)系統(tǒng)，降低了河道原有的自凈能力，不利于構(gòu)建人水和諧的生態(tài)環(huán)境。因此，對河流進行生態(tài)治理已成為今后河道治理的必然趨勢。

1 河流生態(tài)治理理念的發(fā)展

自上世紀70年代，歐洲工業(yè)發(fā)達國家以犧牲河流生態(tài)環(huán)境為代價發(fā)展工業(yè)的弊端日益暴露，歐洲工程界對水利工程的規(guī)劃設(shè)計進行了反思，認識到對河流規(guī)劃治理的同時要考慮保持河流原有的生態(tài)環(huán)境。瑞士、德國等國家于20世紀80年代末提出了全新的“親近自然河流”概念和“自然型護岸”技術(shù)，20世紀90年代以來，美國、德國、日本等發(fā)達國家紛紛拆除河道原有的漿砌石、混凝土等硬質(zhì)護坡、護底材料，對河流進行生態(tài)河道恢復(fù)［1］。河流的傳統(tǒng)治理方法已被發(fā)達國家否定，河流生態(tài)治理的理念普遍被人們接受，對河流進行生態(tài)治理已成為必然趨勢［1］。在我國，社會工業(yè)化發(fā)展起步較晚，在河流治理主要以滿足社會經(jīng)濟發(fā)展的背景下，人們對河流生態(tài)治理的重視和研究更落后于國外。1999年中科院院士、水問題研究中心主任劉昌明發(fā)表了“中國21世紀水供需分析：生態(tài)水利研究”［2］建議在水資源供需平衡的研究中，把生態(tài)水利和環(huán)境水利相結(jié)合。2002年10月，水利部國際合作與科技司司長董哲仁教授，提出了生態(tài)水工學(xué)——人與自然和諧工程［3］。目前，我國大部分河流治理仍停留在硬化河道、襯砌岸坡等傳統(tǒng)做法，缺乏將水利工程和生態(tài)環(huán)境保護相結(jié)合的意識，河流生態(tài)治理的探究仍是一項長期工作。

2 中小河流治理存在的問題

遼寧省處于我國東北三省的最南端，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，東部是長白山山脈，西部是熱河丘陵，中部是遼河平原，南部瀕臨黃海和渤海，地形復(fù)雜，降水量時空分布不均。東部山區(qū)中小河流夏季汛期洪水峰高量大，同時攜帶大量泥石，對河道沖刷破壞嚴重；冬季枯水期水量較小，部分河流出現(xiàn)斷流情況。目前遼寧省東部山區(qū)中小河流普遍采用硬化河道、岸坡等傳統(tǒng)治理方法，主要存在兩方面問題：

（1）河流生態(tài)系統(tǒng)受到破壞。人們出于對河道行洪安全的考慮，將部分河道裁彎取直，對河底及岸坡進行漿砌石襯砌。這種做法雖然提高了河流的防洪標(biāo)準(zhǔn)，但致使河流原有的深潭、淺灘等天然特征消失，使水生生物失去了賴以生存的場所。另外，河道的硬化使水體與土壤失去了接觸和聯(lián)系，致使水——土壤——水生動植物之間的物質(zhì)和能量循環(huán)受到破壞，打破了原有的水生態(tài)平衡，降低了河流的自凈能力，加劇了水污染的程度［4］。

（2）硬化后的河道容易受凍融破壞，喪失治理效果。遼寧省冬季氣溫低，持續(xù)時間長，河道采用混凝土、漿砌石等硬化后，在冬季結(jié)冰期混凝土容易產(chǎn)生凍融破壞，發(fā)生裂縫、脫落等情況。夏季汛期受洪水沖刷、浸泡，混凝土護岸、護坡在內(nèi)外水壓作用下容易受到整體破壞［5］。

3 中小河流生態(tài)治理的方法

3.1 治理原則

結(jié)合河道傳統(tǒng)治理所存在的問題，遼寧省東部山區(qū)中小河流生態(tài)治理應(yīng)遵循以下原則：一是河道應(yīng)保留必要的天然河段，使水生生物有足夠的生存棲息場所；二是必須進行硬化的河段要使用透水性較好的材料，保證河道水體與土壤水分能夠充分交換；三是進行治理的河道，要能保證滿足行洪要求，同時具有一定的強度、安全性和耐久性，結(jié)構(gòu)形式合理，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)［6］。

3.2 治理思路

3.2.1 采用生態(tài)治理措施

要盡量以原型河道為主，在無防洪要求或防洪要求不高的河段，可在岸邊種植根系發(fā)達的喜水植物，在最大限度保證河道自然特性的同時，也能夠滿足河道的行洪要求。遼寧省東部山區(qū)可選擇的植物種類較多，如柳樹、水楊、楓楊以及蘆葦、菖蒲等具有喜水特性的植物。在有較高防洪要求的河段，為了彌補自然河岸防洪能力不足的問題，可以利用石材、木材等生態(tài)材料進行護底、護坡，常用的生態(tài)材料護坡護岸有格賓石籠、雷諾護墊、三維植被網(wǎng)、生態(tài)袋、生態(tài)混凝土、聯(lián)鎖式護坡磚、木樁加柳枝捆、駁石等，既滿足了河道水體與土壤水的滲透循環(huán)，也增強了河岸的防洪、防沖、抗凍能力，大大提高了河岸的耐久性。表1列舉了部分生態(tài)護坡護岸的抗沖流速，可供設(shè)計參考［7］。

表1 生態(tài)護坡護岸設(shè)計參數(shù)表

3.2.2 維持自然河道形態(tài)多樣性

要盡量保留河道原有的自然形態(tài)，即保留河流內(nèi)原有的濕地、河灣、急流、淺灘和深潭等，維持自然河道形態(tài)多樣性，為水生生物提供良好的生存環(huán)境。條件允許的情況下，河床中可建造河心灘（洲）、生態(tài)島或采取打木樁、拋石的方法建造急流、淺灘和深潭，在部分河灘上開挖凹地，營造出接近自然的流路和有著不同流速的水流，造就水體流動的多樣性，滿足不同魚類的需要。此外，在正常水位以下可設(shè)置人工魚巢，提供魚類等水生動物的生存空間［8］。

3.2.3 建立河道生態(tài)治理目標(biāo)評價模型

在河道進行生態(tài)治理后，為了檢驗是否達到治理的目標(biāo)，可建立河道生態(tài)治理目標(biāo)評價模型［7］。模型基于指標(biāo)體系法進行構(gòu)建，并采用“和諧度”的模糊數(shù)學(xué)評價方法評價治理目標(biāo)的實現(xiàn)值。由河道岸坡堤防情況、水生生物的種類、水體的污染情況等篩選出6個評價指標(biāo)，將各評估指標(biāo)分為優(yōu)秀、良好、中等、差與極差5個標(biāo)準(zhǔn)，并分別賦值分數(shù)為5、4、3、2、1，通過指標(biāo)賦值與加權(quán)平均的方式定量化評估河流生態(tài)治理目標(biāo)的實現(xiàn)值。其中，為確保各指標(biāo)權(quán)重的準(zhǔn)確性與客觀性，可采用專家咨詢法來賦值權(quán)重。構(gòu)建基于指標(biāo)體系法的河流生態(tài)治理目標(biāo)定量評估模型可由下式表示：

式中，S代表河流生態(tài)治理后達到治理目標(biāo)的程度，0＜S≤1，其值越接近于1，表明河流生態(tài)治理效果越好；n表示指標(biāo)數(shù)；K表示各指標(biāo)占整體指標(biāo)體系的權(quán)重；Mi表示第i個指標(biāo)分數(shù)。以本溪市桓仁滿族自治縣中小河流治理重點縣綜合整治及水系連通向陽鄉(xiāng)工程項目為例，建立評價指標(biāo)體系如表2所示。

表2 評價指標(biāo)體系表

根據(jù)評估模型表達式（1）和表2，可將本溪市桓仁滿族自治縣中小河流治理重點縣綜合整治及水系連通向陽鄉(xiāng)工程項目評價結(jié)果分為四等，當(dāng)S≥0.85時，表明河道治理工程實現(xiàn)生態(tài)治理目標(biāo)實現(xiàn)情況良好；當(dāng)0.60≤S＜0.85時，表明生態(tài)治理目標(biāo)實現(xiàn)情況較好；當(dāng)0.40≤S＜0.60時，表明生態(tài)治理目標(biāo)實現(xiàn)情況一般；當(dāng)S＜0.40時，表明生態(tài)治理目標(biāo)實現(xiàn)情況較差。根據(jù)本溪市桓仁滿族自治縣中小河流治理重點縣綜合整治及水系連通向陽鄉(xiāng)工程項目設(shè)計報告和調(diào)查情況，治理工程能滿足防洪規(guī)劃要求，河道硬化率達到75%，植被覆蓋率為60%左右，水質(zhì)達標(biāo)率為65%，魚類種類為4～7種，居民滿意度為75%，綜合評價結(jié)果S = 0.7，表明該河道治理工程實現(xiàn)生態(tài)治理目標(biāo)情況較好［9］。

4 結(jié)語

隨著人們對生態(tài)文明建設(shè)的重視日益加深，傳統(tǒng)的單純以保障經(jīng)濟發(fā)展的河道治理模式已經(jīng)被逐漸淘汰，河流的生態(tài)治理已成為必然趨勢。遼寧省東部山區(qū)中小河流生態(tài)治理還處于起步階段，應(yīng)結(jié)合本地區(qū)特殊的氣候特征，在保證河道防洪要求的前提下不斷探索新理念、新方法，將本地區(qū)中小河流治理成堤防安全、環(huán)境優(yōu)美、生態(tài)平衡、人水和諧的河流。

［1］曹載宏.生態(tài)聯(lián)鎖式護坡技術(shù)在河道護坡工程中的應(yīng)用［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計，2014（01）：51-53 +59.

［2］李新芝，王小德.論城市河道中直立式護岸改造模式［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計，2009（06）：60-63.

［3］張書濱，陳靜.南昌市烏沙河整治中的生態(tài)設(shè)計［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2009（05）：19-21 +46.

［4］劉紅麗，王洪軍，張樹國，張世平.防洪工程生態(tài)護坡芻議［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2008（06）：44-45.

［5］孫宗鳳.生態(tài)水利的理論與實踐［J］.水利水電技術(shù)，2003（04）.

［6］鄭紅英，趙學(xué)輝.堤防工程生態(tài)治理分析［J］.中國水利水電市場，2008（08）.

［7］王明龍，趙建民，侯英龍.中小河流治理工程設(shè)計融入生態(tài)理念的思考［J］.中國水利，2013（12）：1-3.

［8］黃錦林.中小河流治理工程中的生態(tài)設(shè)計理念［J］.廣東水利水電，2015（03）：9-13.

［9］葉季平，王麗萍.大型水庫生態(tài)調(diào)度模型及算法研究［J］.武漢大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版），2010，43（01）：64-67.

TV85

B

1672-2469（2016）01-0071-02

2015-09-22

穆長軍（1978年—），男，工程師。