喬大飛
(安徽省舒城縣水利局,安徽 六安 231300)
河道治理是一項系統性、綜合性工程,在滿足防洪功能、保證水安全的前提下,應兼顧改善提升沿岸水生態環境質量。河道生態環境治理和保護有利于促進水體生態系統的平衡,增強河流自我凈化能力,改善河岸帶生境條件和河道兩岸的人居環境。
杭埠河位于巢湖流域西部,流域面積4247km2,干流全長144.5km,其最大支流豐樂河流域面積2124km2,河道全長117.5km。杭埠河上游有龍河口水庫,屬大(2)型水庫,總庫容9.03 億m3。杭埠河流域面積占巢湖閘上來水面積的46.3%,占巢湖總來水量55.1%,為直接入巢湖的最大支流,也是巢湖生態補水重要河流之一。杭埠河流域圩區主要分布在龍河口水庫溢洪道下,保護圩區總面積267.7km2,保護耕地19.43 萬畝,保護人口23.4 萬,同時保護206 國道、合九鐵路及合安高速、京福高鐵等國家重要交通干線,因此杭埠河防洪工程是巢湖流域防洪體系重要組成部分,為助推巢湖水環境治理和水生態修復,支撐合肥都市圈和巢湖流域高質量發展,及大別山革命老區綠色振興發展提供有力保障。
杭埠河(舒城)安瀾綠廊保護示范先行段項目(簡稱“示范先行”),治理范圍為龍河口溢洪道出口至轉水灣橋河段,全長9.6km,重點建設內容包括:河道清淤、堤防加固、護坡護岸、防洪道路、過堤建筑物、攔河堰、生態恢復和景觀工程等。本次治理段現狀護坡多為天然護坡,岸坡雜草雜樹較多,局部岸坡砂石裸露嚴重,歷史開采砂石資源,導致河岸、邊灘與堤防崩塌現象時有發生,嚴重影響河堤與相應建筑物的安全。
杭埠河的河道覆蓋層以砂礫石、礫石、亞粘土、亞砂土和細砂為主,這些覆蓋層大部分位于河道兩側,部分河段位于河床上。由于河道內雜樹叢生,加之部分橋梁及堰壩影響,導致河流流速減慢,河床泥沙堆積,影響了河流的行洪能力,也影響了杭埠河沿線的灌溉、供水。通過對該河道進行清淤疏浚,可以增加河道行洪能力;提高供水、灌溉保障能力;提高河道水質(清除淤積沉積物污染),改善河道水生態質量。河內堤腳線向內移動50m 為疏浚區域,疏浚邊坡坡度1∶3,疏浚深度1.5~2m,在確保工程質量與進度的前提下,考慮到對周圍環境的影響,降低二次污染,降低噪聲,降低對居民的干擾。目前,國內外的疏浚方法有:干浚、水力沖浚、水下疏浚和環保疏浚,具體比較如下。
2.1.1 干法清淤
干法清淤是先把作業區域內的水抽干,再用挖掘機進行疏浚,把開挖出來的淤泥直接用渣土車運走,或放在岸邊臨時堆放。這種疏浚方法的優勢在于清除干凈、施工速度快、質量容易保證,對設備和技術要求不高,降低了工程造價,所得到的污泥具有較低的水分含量,容易進行后續處理。
2.1.2 水力沖挖清淤
利用水力沖挖機的高壓水柱對淤泥進行沖刷,淤泥在預先設定好的低洼區聚集,然后通過淤泥泵抽吸,通過管道輸送將淤泥輸送到岸邊的淤泥堆或淤泥池中。水力沖刷清淤技術具有機械簡單、運輸便利、造價低廉等特點,但其所產生的淤泥濃度較低,后續處理較為困難,且施工環境較為惡劣。
2.1.3 水下清淤
水下疏浚通常是將疏浚機械安裝于船舶上,以船舶為工作平臺,在水上操縱疏浚機械對淤泥進行疏浚,然后用管線運輸系統將淤泥運至岸上。水下清淤過程中易出現浮泥遺漏,對沉積物的強烈擾動,并易對水體造成大面積污染,同時,也不適用于中小型河道。
2.1.4 環保清淤
環保清淤主要采用環境友好型絞吸清淤船來清理淤泥。環境絞吸清淤船配有特殊的環境絞刀,在清淤時,環境絞刀進行封閉、低干擾的清理,疏浚后的淤泥由清淤船上的大功率泥漿泵抽吸,再由清淤船上的大功率泥漿泵送入輸泥管線,再由全封閉管線運送到指定的卸泥區。環保清淤技術的特點是:對沉積物的干擾小、清除率高、開挖精度高;但是環境污染治理要求有專門的治理設施,并且要有高精度的定位與監測系統,治理費用很高,同時,也不適用于中小型河道。
綜合對比分析得出:水下清理對沉積物的干擾較強,很可能導致大范圍的水域污染,不適合采用這種方法;水力沖刷清淤所形成的淤泥水分含量較高,難以進行后續處理,且不適宜用來清除砂石;環境保護法雖然有挖掘精度高,對沉積物擾動小,不產生二次污染等優點,但其造價也很高;干法處理的泥沙含水量小、清理干凈、對設備的需求小、造價低。結合杭埠河干流水深較淺,泥沙含量以砂礫石、礫石、亞粘土、亞砂土及細沙為主的特點,采用干法處理最為適宜,整體處理效果和效益非常明顯。
本項目現狀堤防堤頂高程能夠滿足防洪標準要求,但部分堤防堤頂寬度和邊坡未達到設計標準要求,堤身為沙堤,填筑質量不高,堤基未做防滲處理,當汛期河水高漲時,堤防背水坡腳以外出現管涌、翻砂鼓水及流土險情,危及堤防安全;另外本段堤防堤頂大部分無防汛道路,給汛期防汛巡防救災帶來嚴重不便。本項目堤防加固主要原則:(1)河道隨彎就彎,不建議裁彎取直,保留河道原有自然河勢。(2)為保證堤防填筑質量,避免薄層填筑加培,導致新老堤防“兩張皮”,容易出現滑坡、裂縫,同時為便于機械化施工,確保堤身的填筑質量,在條件許可的情況下盡量采用單側幫寬增厚的方法;因本治理段堤防的迎水面幾乎沒有灘涂地,為了不占用河道,保證河道行洪斷面,盡量采取在迎水面削坡,在背水面幫寬加厚來加固堤防,對于少數有灘地或河段寬度大的地區,可以在臨水一側進行幫寬增厚,以節省工程用地及拆除費用。(3)堤頂道路工程設計:現狀高程高于設計高程情況下,現狀堤頂高程不降低,盡量保證堤頂道路高程順滑;同時為有效銜接當地鄉村振興規劃及旅游發展需要,本次堤頂防汛道路按景觀道路高標準建設,打造一條最美濱河綠道,為后期杭埠河“安瀾綠廊”項目鏈接巢湖、三河古鎮(5A 景區)及萬佛湖(5A 景區)奠定基礎,成為舒城全域旅游的新引擎。
自2009 年以來,國家實施了中下河流治理及主要支流項目,結合實地考察來看,杭埠河馬河口大橋至將軍宕大橋段部分險工險段及迎流頂沖段先后修建了護岸護坡,大部分堤段護岸護坡形式采用水下拋石護腳至枯水位以上,枯水位以上至設計洪水位采用實心預制砼塊護坡。本項目結合新建堤防、險工險段加固及河道沿線景觀布設,對河岸、邊灘及堤防進行生態護坡及護腳,打造生態護堤,水景相容。避免過多硬質護坡破環自然岸線,造成水生物無法附著存活,生物的多樣性遭到破壞。(1)岸坡清理:清除護坡范圍內的垃圾,保持岸坡整潔,有條件時可在坡面上種植綠草、草皮等綠化;(2)種植植被:選擇根系發達、耐干旱、耐澇、抗蟲害的植物;(3)布置護坡:優選生態型護坡,常用的生態護坡形式有植物型護坡、土工材料復合種植基護坡、生態石籠護坡、植被型生態混凝土護坡、生態袋護坡、多孔結構護坡、自嵌式擋土墻護坡等;同時注重生態護坡和結構防護相結合,既可采用生態護坡技術,也可采用結構防護技術。結構防護主要是在坡面上設置一些擋墻、棱體、植物等作為結構層,生態護坡是在坡面上種植植物來達到水土保持和景觀美化的目的。(4)注重保護生態,防止水土流失,保護水生物的生存環境,選擇適宜的水生植物和動物種類,對河道內原有植物加強養護管理,保證其正常生長。
杭埠河河段的生態恢復工程,通過構建濕地斑塊和植物群落,使河段的生態環境得到了改善,本項目針對杭埠江河生態環境中存在的問題,在已有的入河污染物得到有效控制的前提下,以維持河道生態系統的健康為總目標,立足現有的水系格局和生態格局,以建立穩定的生態系統和改善河道水質為主線,通過對濕地斑塊的建設和植被的恢復,建立完善的水生態循環系統,提高水體的生態自凈能力,并結合水生態修復工程,建立一套科學的河道水生態系統的長效治理機制,確保河道水生態系統的長期健康穩定,確保河道水環境的“長治久清”。
2.4.1 沉水植被系統構建技術
沉水植被系統構建技術指的是通過對水域的生態系統進行恢復,達到對水體的凈化,從而達到水環境治理的目的。這種技術可以在已經遭受到生態破壞和污染的水體中,展開水域生態構筑,突破了一系列關鍵的技術難題。作為“水下森林”的創造者,沉水植物作為水生態系統的重要組成,其根系及葉片可直接從水中攝取養分,其所需要的碳源也可從水中攝取,具有自下而上的清潔功能。沉水植物系統的建設,不僅要考慮其覆蓋面,滿足其生態平衡的自凈需求,而且要考慮其對外來污染水和景觀的凈化效能。不同季節的植物之間的混搭,并不嚴格劃分格子,而是以園林效應為主要目的,進行配置調節。沉水植被的恢復,為后續的水生動物、底棲動物提供了較好的生長環境。沉水植物對水中總氮、總磷和COD 的去除效果顯著,也具有重要的生態功能。
2.4.2 挺水浮葉植物系統
挺水浮葉類植物通過其根系從污泥中吸收一部分養分,既能有效地清除水中的大部分污染物,又能加速廢水中養分的回收與再利用。它不僅可以改善河床的質量,還可以在一定程度上起到凈化河床的作用,增加河床邊坡的觀賞性。研究表明,浮葉植物對城市污水中的氮、磷污染有直接影響和間接影響兩種效應。在對河流景觀有一定需求的地區,可以在河流中種植浮葉植物,起到一定的遮光、抑制水藻生長、增加觀賞性的作用。原則上,選擇與當地氣候相適應,年生長速度較慢,降落物少,觀賞性強的品種。在對風景有一定要求的開闊地帶,在有風景臺的地方,零星地栽種浮葉草。該工程計劃在淺灘上重新栽種挺水草,在提高植物多樣性的同時還能起到一定的凈化作用,達到賞心悅目的景觀效果。在靠近河岸的濕地上,以種植挺水植物為主;為了減少水流速度,在河道淤積側開鑿水灣,同時種植沉水植物、浮葉植物和挺水植物,對水質進行凈化。
項目內有古七門堰工程,現已成功申報世界灌溉工程遺產,是文化傳承功能和示范借鑒意義的典型工程。本項目依托現有文化資源,深入挖掘水文化及歷史,以古七門堰工程為契入點,推動水工程與水文化有機融合,彰顯水工程文化內涵,講好水工程文化故事,充分展示舒城縣治水興水的人文關懷和文化魅力。
本項目建成后可有效提升治理段防洪減災能力,降低因圩口潰決而導致的農田洪災損失,每畝年均減災效益2090 萬元,為糧食安全提供有力水利保障。
杭埠河整治工程實施后,可降低沿線洪澇災害損失,居民脫離洪水的威脅,有助于改善人居環境,有利于和諧社會建設。沿岸水生態環境得到有效提升,促進人水和諧,城鎮人居環境品味有效提高。同時,項目帶動了地方旅游,助推縣全域旅游高質量發展。
可以有效地控制因該工程項目而產生的新的水土流失,并有效地改善河道沿岸水生態環境質量。
綜上,杭埠河流域的綜合整治,不僅是改善區域生態環境、提升城市形象的需要,更是深化巢湖流域水環境治理、推進巢湖流域水生態修復的需要。因此,杭埠河流域綜合整治應堅持以人為本,順應自然,因地制宜,統籌考慮防洪安全、水資源利用、水生態保護與修復、水文化傳承與創新等多方面因素,不斷完善流域綜合整治體系和設施配套,努力打造高品質的“安瀾綠廊”■