某河流水生態(tài)修復(fù)工程植物種植水位探討

陳巧紅，耿川

（中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，武漢430060）

1 引言

隨著水生態(tài)文明建設(shè)工作的不斷推進，區(qū)域水環(huán)境綜合整治工程在全國范圍內(nèi)開展，做好水生態(tài)修復(fù)工作是水環(huán)境綜合整治工程成敗的關(guān)鍵。在當今河道治理工程中，植物措施的合理配置是滿足水生態(tài)修復(fù)、水環(huán)境綜合治理要求的有效措施。植物的生長受水深條件的限制，水位是決定水生植物分布的主導(dǎo)因素與關(guān)鍵因子。不同功能群的物種對水深有不同的耐受力，作為與水體生境密切相關(guān)的一類植物，水生植物對水體水位的變化比較敏感。

本文以安徽省天長市高郵湖支流楊村河為例，探討缺資料地區(qū)徑流計算方法【1，2】；計算河道水面線，為水生態(tài)、水環(huán)境修復(fù)工程植物種植水位的擬定提供借鑒。

2 楊村河概況

楊村河發(fā)源于天長市平安鄉(xiāng)西南翁集丁壩，匯入魏橋水庫，經(jīng)躍進水庫后繼續(xù)東流，進入沂湖，出湖后入高郵湖。本次楊村研究范圍上自躍進水庫溢洪道，下至入沂湖口，河道總長18.4km，20 條支流總長約27.4km，自躍進水庫至入沂湖口區(qū)間流域面積為119km2，河道比降為0.344‰。沂湖位于天長市東北邊境，高郵湖的西岸，主要來水為楊村河，通過沂湖閘與高郵湖連通，沂湖閘水位與高郵湖水位一致，如圖1 所示。

圖1 楊村河流域水系圖

3 徑流計算

3.1 資料

楊村河流域未設(shè)置水文站，無實測徑流資料。本次收集到《天長市躍進水庫度汛應(yīng)急工程初步設(shè)計》、躍進水庫水文整編資料（2015—2018 年）和天長水文站2016—2018 年逐日平均流量。

3.2 徑流計算

根據(jù)已有資料，采用水文參數(shù)移植、水文比擬、降雨修正等方法計算楊村河徑流。

河口年均流量計算：根據(jù)躍進水庫水文整編資料，推求水庫壩址以上徑流系數(shù)和水庫年均、月均下泄流量。躍進水庫年均來水量為2.842×107m3，年均徑流深為398.52mm，年均徑流系數(shù)為0.38。采用水文比擬法推求水庫壩址至河口區(qū)間年均流量，疊加水庫年均下泄流量，得楊村河河口處年均流量2.09m3/s。采用天長水文站2016—2018 年逐日平均流量對計算成果進行驗證。

楊村河河口月均流量計算：以天長水文站為參證站，計算區(qū)間月均流量，以河口處年均流量進行修正。

4 水位計算及分析

4.1 河湖常水位

湖泊和有控制性建筑物的河道，植物措施布置高程選擇依據(jù)為河湖常水位。根據(jù)定義：常水位指的是在江河、湖泊的某一地點，經(jīng)過長時期對水位的觀測后得出的，在一年或者若干年中，有50%的水位等于或超過該水位的高程值。對天然河道，汛期洪水位較高，枯水期水位較低，一年內(nèi)甚至一場洪水周期內(nèi)，河道內(nèi)水位是往復(fù)變化的。所以，無控制性建筑物的天然河道不存在河道常水位。當今天然河道水生態(tài)修復(fù)設(shè)計工作中，尚無成熟理論可以提供指導(dǎo)植物措施方案布置的水位。

4.2 高郵湖水位

考慮水生植物種植，推求楊村河年均流量、月均流量對應(yīng)沿程水位，探討植物種植水位的選擇。河口起推水位為高郵湖常水位、沂湖閘月均水位。

高郵湖常水位為5.77m。根據(jù)沂湖閘2016—2018 年逐日水位，沂湖閘50%的水位為5.90m。沂湖閘水位觀測資料較短，采用高郵湖常水位對沂湖閘逐日水位進行修正。

4.3 邊界條件設(shè)置

計算斷面：楊村河區(qū)間共設(shè)置88 個斷面，斷面間距約為200m。

糙率擬定：天然河道糙率是衡量河床及邊灘形狀不規(guī)則性和粗糙程度對水流阻力影響的一個綜合系數(shù)，與河床、邊灘的粗糙度、河道斷面形狀、邊灘地質(zhì)性質(zhì)、水流流態(tài)及含沙率等因素有關(guān)【3】。楊村河上游段為自然河道，河道內(nèi)生長雜草并有淤積情況，河道彎曲，糙率n=0.030；楊村河中下游段河道順直，主河槽沖於變化較小，糙率n=0.025。

4.4 計算成果分析

根據(jù)2019 年實測地形資料建模，計算楊村河年均流量、月均流量對應(yīng)沿程水面線。

楊村河上游段河道縱坡較大，中下游段河底縱坡較平緩，其沿程水位主要受高郵湖水位頂托影響。

楊村河月均流量、年均流量對應(yīng)的沿程水位關(guān)系如下：

1）主汛期7 月份與年均值偏差最大，最大值為0.95m，主要原因為高郵湖7 月份起推水位較高；

2）汛期6～8 月，月均流量對應(yīng)水位高于年均流量對應(yīng)水位，6 月、8 月沿程偏差不大，最大為0.38m；

3）枯水期4～10 月，月均流量對應(yīng)水位值小于年均流量對應(yīng)水位值，最大偏差為-0.50m；

4）除主汛期7 月、8 月～翌年6 月，月均流量與年均流量對應(yīng)沿程水位的偏差范圍為-0.50～0.35m。

在植物措施設(shè)計時，應(yīng)結(jié)合不同水生植物的生長習(xí)性，根據(jù)河道內(nèi)水深情況種植不同類型的水生植物，挺水植物一般適合生長在水深0.5m 以內(nèi)的區(qū)域范圍內(nèi)。浮葉植物一般適合生長在水深0.5～1.5m 范圍內(nèi)，最佳生長區(qū)域水深為0.5～1.0m。沉水植物一般適合生長在水深1.5～2.5m 范圍內(nèi)，最佳生長區(qū)域水深為1.0～1.5m。

綜上分析，挺水植物適宜水深為0.5m，浮葉植物、沉水植物生長適宜水深均有1.0m 的變幅范圍，8 月～翌年6 月，月均流量與年均流量對應(yīng)沿程水位的偏差范圍為-0.50～0.35m，水生植物適宜水深的變幅在月均流量與年均流量對應(yīng)沿程水位偏差范圍內(nèi)。植物措施設(shè)計時，種植水位推薦以年均流量對應(yīng)水位進行選擇，并采用耐淹的挺水植物，以應(yīng)對主汛期高水位的影響。

作為水體生態(tài)修復(fù)的基礎(chǔ)，挺水植物的選擇尤為重要，結(jié)合楊村河區(qū)域特點，盡量選用本地種，結(jié)合水質(zhì)改善需要配置凈化能力強、景觀效果好的品種。為提高水體凈化能力，可有效保證四季均有挺水植物、沉水植物生長，保持常綠。根據(jù)區(qū)域現(xiàn)狀，考慮在河濱帶年均流量對應(yīng)水深0.5m 內(nèi)種植挺水植物，主要選擇水生美人蕉、鳶尾、再力花等；0.5～2.5m 范圍內(nèi)構(gòu)建沉水植物群落，主要為輪葉黑藻、苦草、伊樂藻等。

5 結(jié)語

1）在缺乏資料地區(qū)進行徑流計算，應(yīng)結(jié)合已有資料，采用同流域或不同流域水文站長系列徑流資料插補延長、移植、水文比擬、降雨修正等多種方法進行分析計算。

2）無控制性建筑物的天然河流不存在河道常水位，當前尚無成熟理論可以提供指導(dǎo)植物措施布置的水位。在進行水生植物種植高程選擇時，建議結(jié)合挺水植物、沉水植物生活習(xí)性，適宜水深和光照等，參考河道年均流量對應(yīng)水位，綜合考慮后確定。