生態水利工程建設理念在河道規劃設計中的應用

江澤宇,暴占軍,辛旭東

(河南省豫北水利勘測設計院有限公司,河南 安陽 455000)

在生態環境保護方面,大部分人還是處于傳統的認知當中,生態環保意識不強,工程建設方面只會考慮建設規模,從而嚴重破壞自然環境。隨著可持續性發展理念的提出和普及,河道規劃設計中需將生態保護與水利工程融合到一起。從水利工程具體情況考慮,科學合理地進行河道規劃設計工作,不僅可以有效避免水源被污染,最重要的是可以實現人和自然和諧共處。

1 生態水利工程簡述

在城市建設設計和規劃過程中,由于人員缺乏環境保護意識,只知一味地從工程建設方面考慮分析問題,忽視水利工程在具體施工過程中對當地生態環境破壞,嚴重影響城市建設質量以及未來發展。生態水利工程應該充分結合當下社會生態發展的工程理念和可持續發展設計理念。探討河道規劃的設計方法,堅持生態水利設計理念,不斷優化城市河道的質量,保障了河道工程的生態效益,為城市生態系統功能更加完善提供保障[1]。

2 生態水利工程建設的根本原則

2.1 工程的科學性和經濟效應

生態水利工程建設是以生態系統可持續發展為核心理念,既要提升城市河道生態系統,又要促進社會經濟發展。為了讓城市生態水利工程具有實用性和穩定性,工程建設勢必要順應區域科學發展趨勢和要求。因此,在項目立項和設計的過程中要充分考慮各方面要素,對設計規劃要進行全面對比選擇,最后以風險低、投資少、環保及收益好的原則立項。

2.2 生態系統的自我調節原則

生態系統內部擁有自我修復和調節的功能。伴隨著復雜的生態結構,物種數目相對越多,其自我調節和修復能力也會越強。不過,生態系統的自我調節能力也有上限,若超過某個限度,其自我調節能力也就會失去功能。所以,生態水利工程建設過程中,生態系統的自我調節能力不容忽視[2-4]。

2.3 景觀的綜合性

在生態水利工程建設過程中,需要重視河流生態系統和河道景觀的聯動性。規劃設計河道工程要以人為本,在考慮景觀的綜合性外還需要考慮生態系統的承載力,規劃設計栽培植物和景觀燈光時要充分結合當地的生態環境及人文環境[5]。

2.4 始終堅持以人為本的原則

河道規劃設計工程,為了保證規劃設計更具合理性和有效性,工程的每個環節設計都要遵循“以人為本”原則。在設計中應多方面分析區域內現狀河道及生態系統,實現水利工程功能多元化,將水利資源擁有的價值和功能發揮到最大,彰顯其生態恢復的作用。河道景觀設計不僅具有美化環境的作用,還具有保護生態的作用。

3 河道規劃過程中存在的問題

以往河道規劃不重視生態保護,河道的縱橫連續性被阻斷,生態環境遭到一系列破壞。一方面,陸生生物由于缺乏水源而相繼死亡枯萎,一些兩棲類生物也不能返回水中,隨著時間的延長,生物鏈出現斷層、生態圈的許多生物逐漸減少。另一方面,之前的河道規劃工程的自然河道土體和水體無法實現銜接,水體無法保證土地水分充足,最終導致土地干涸缺水。

河流在自然條件下呈現蜿蜒曲折的狀態,這無疑增大了河道規劃和工程建設的難度系數,所以,為有效降低施工難度,在河道規劃中應運高駁岸建設、截彎取直等方式,該方式最大的弊端是嚴重破壞了河流的自然形態。除此之外,高駁岸建設、截彎取直的應用增大了局部水流坡度,使彎曲河道變直,降低了水流阻力,加快了水流流速,提高了水流沖擊性,大大增加了洪災發生的概率,最終破壞周圍生態環境,給工程附近居住人群帶來嚴重危害。

4 生態水利工程的河道規劃設計措施

4.1 河道規劃設計整體思路

為了提升河道的防洪能力和抗災能力,有效解決城區河道汛期行洪等難題,需要收集以往洪水數據,合理分析河道行洪存在問題并提出可行方案,提高河道的過流能力;科學合理地設計和規劃河道的藍線和綠線,采用“城河一體化”的建設原則,合理規劃和設計河道景觀。

4.2 嚴格落實有關規劃設計原則

1)認真貫徹執行可持續發展原則,在規劃設計河道工程時要始終堅持以人為本的理念,在治理和開發河道的基礎上,要實現保護生態環境,堅持可持續發展,優化河道的綜合能力,美化居民的生活環境,提高周圍居民的生活質量和水平。

2)始終堅持實事求是,在規劃設計河道過程中,要切合實際情況和自身經驗,虛心借鑒好的治理經驗,因地制宜針對性地規劃設計河道,建立健全的河道生態系統功能。

4.3 開展河道合理規劃設計

在開始規劃和設計河道時,首先要對施工區域進行實地勘察,根據實際情況制作設計內容,合理規劃河道河床和河道線形;然后在設計過程中,要充分考慮附近環境特征確定合理的設計內容,例如,在規劃設計橫斷面時,常用的方案有梯形斷面、復式斷面和矩形斷面。在河道設計前還需要合理規劃建筑物位置,如水閘和跨河橋梁以及堤壩等。

5 案例分析

本案例以某河道項目舉例,該項目包含的建設內容主要有18條河道工程、13條河道景觀工程、6座排澇泵站、8座調蓄池、9座蓄水閘壩以及32座橋梁。該河道總長3180m,分東市河和南市河兩段,東市河長1170m,河道寬度平均為20m,最寬處有27m,最窄處有13m;南市河長2010m,河道寬度平均為15m,最寬處22m,最窄處8m,東市河和南市河兩段河道水的深度為2～3.5m,常水位為2～3.5m,河底淤泥的最大深度為1.2m,河水流向為自西向東流向。

5.1 生態水利河道規劃目標及要點

5.1.1 規劃目標

河道在施工完成后,開始修復治理水環境生態系統,需要以最快速度完成黑臭水體的治理,爭取用3個月的時間使得水環境達到地表水Ⅳ類水質標準,生態系統恢復穩定后,水環境的自凈功能也逐漸恢復,水生態系統自身就會開始抵御外界的污染,最終實現水體的指標滿足地表水Ⅳ類水的標準。

5.1.2 規劃要點

經過充分論證,本工程采用直立墻護岸,直立墻和工程所在區域的建筑或道路相連接,這種處理方式可以有效緩解項目中用地不足的問題,同時還可以進行人為調控干預,保證河道防洪排澇、景觀設計以及生態化建設。有效改善生態系統受到損害的現狀,構建健康綠色生態廊道,在該地區有限的土地資源中組建自然戰略系統,充分提高人居環境質量,形成具有自我修復功能的生態系統。

對河道景觀功能區域與休閑旅游區域進行規劃設計,實現功能多元化,對不同功能進行分區并規定分區標準,將河道功能分區和河道景觀建設有效結合,保證其融合的協調性。比如,在河道規劃設計中可以合理建設休閑旅游區并融合生態區功能。

5.2 生態水利河道設計

5.2.1 平面設計

堅定不移倡導河道綠色生態健康發展的理念,要根據所在地區的環境特質,合理推進生態健康發展模式并保持生物的多樣性。在條件允許的情況下將原河道加寬,更好地確保汛期河道行洪。進一步加大對河道周圍環境的保護力度,在現有基礎上加大綠化面積,提高河道污染治理設計的整體的美觀性。在充分考慮該河道的實際情況后,以藝術設計為出發點,確保將河道設計出曲線美。在實際的河道生態系統中,嚴格遵行“過水行洪”的原則,順應自然景觀的變化,使得河道具有良好的行洪能力,同時也需要形成健全的河道綠色生態系統,全面實現河道的生態功能。

5.2.2 河道橫斷面設計

當采用傳統的方法來設計河道時,相關設計人員也應該秉持著保護河道不被破壞的原則,在設計斷面時應合理使用梯形、矩形斷面和復式斷面,在河道的不同時期都能夠滿足安全度汛及生態蓄水需求。在生態水利工程河道設計的基礎之上,不僅滿足了差異化水位的要求、提高了河道的適應性,又保護了生物的多樣性。

5.2.3 河道岸坡設計

在以往的岸坡改造方案中,常用的結構形式是砌石結構,這種結構使得護坡看起來是一種被包圍住的狀態,這種形式在一定程度上給自然岸坡造成破壞,這就使得景觀所帶來的效益減少。基于以上問題,大多數情況下河道岸坡設計會采用柵格形式,利用種植根系發達的植物從而起到護岸效果。為了使植物根系生長速度更快,種植的時候就需要預留適宜的空間,這樣也能起到疏通河流地下水的作用,并且會使得整個河道生態循環加快。河道岸邊設計時使用柵格形式,不僅能夠有效控制河道工程建設的成本,還能保護河道周圍環境。

5.2.4 河道溢水堰設計

由于河流水位高低之間有著很大的落差,且水流連續性不足、狀態較差,護城河溢水堰的結構應呈現為梯形狀。具體修改方法是可以將溢水堰建成柵格斜面式,在柵格里面種植一些植物,如蘆葦、蓮藕等。這樣修改后即使在下雨的時候,雨水也會被分流到其他水域,能夠保證水的流通,在旱季的時候,里面也能蓄水,讓植物更好地生長。

5.2.5 河道親水平臺設計

在進行親水平臺的設計時,首先要改變平臺結構,將其修改為斜面柵格構造,而且在修改過程中也要預留出一定的空間準備種植植物,這樣的設計既能夠提升平臺的美觀性,又能保護柵格。從整體看,方案的調整能讓平臺變得更加緩和,也可以帶動景觀收益。

5.2.6 充分運用生物作用

在進行河道設計時,要充分考慮到河道周邊的生物,這部分生物也能起到平衡生態的作用,還能夠有效預防水污染問題的發生,不僅保證了河水的安全健康、提供了水生植物的生存空間,還能夠提升水體的自我凈化能力。除此之外,還要定期查看水生物的數量,并且對其進行控制,尤其是浮游類生物更應該加大控制力度,只有通過這樣才能既改善了生態,又設計出合理且有效的河道。

6 結 語

開展河道治理工作,就一定要做好打持久戰的準備。當前許多地區的河道污染情況日漸嚴重,河道治理工作不容樂觀,還需進一步增加經費和人力的投入力度,從而避免出現污染擴大的情況。因各地區污染情況不同,所以要貫徹因地制宜原則,以現實情況為依據合理制定污染治理方案,保證其在河道污染治理中發揮作用。河道污染治理實施過程中要經常進行經驗總結,發現不足之處要及時修改方案不斷完善,以此提高治理水平,來適應當前河道污染治理的需求。河道治理還需要主動引入新技術、新設備和新方法,要合理利用科學技術使之成為治理工作的有力支持。