河道生態(tài)環(huán)境修復(fù)技術(shù)

1、生態(tài)河道修復(fù)工程河道是包括土地、動(dòng)植物、水體的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)。具有調(diào)節(jié)徑流、調(diào)蓄水量、 去除水中有毒有害物質(zhì)，提供水生、陸生動(dòng)物棲息地的功能，植被特征明顯不同 于兩側(cè)土地，有較高水平的物種多樣性，種群密度和物生產(chǎn)率。我國(guó)目前河道修復(fù)工程多考慮河道的水利條件，常見的河道整治工程如下：1、加高河堤；2采用鋼筋混凝土和塊石結(jié)構(gòu)；3、河道人工化、渠道化；4、清 淤。采用以上方法將極大的影響河道生態(tài)功能， 造成河道生境單一，水生植物缺 乏，周邊生態(tài)食物鏈斷裂，生物多樣性減少，河道凈化能力較差等后果。河道生態(tài)修復(fù)以生態(tài)手段，使河道生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到被破壞前的近似狀態(tài)， 且 能夠自我維持動(dòng)態(tài)平衡的復(fù)雜過程。 生態(tài)

2、修復(fù)需要對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能， 包括 水質(zhì)凈化物理過程、化學(xué)過程、生物特征有充分的認(rèn)識(shí)。工程設(shè)計(jì)主要包括河流 生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)，河床生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)，河岸生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)和河岸帶生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)。一、河流生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)技術(shù)河流生態(tài)修復(fù)主要任務(wù)是將人工河道形態(tài)修復(fù)成近自然的河道形態(tài)。自然河流有如下四中類型：1、順直微彎型：總體順直并略有彎曲，深槽、淺灘交錯(cuò)分 布其中；2、彎曲型：具有外形曲折、蜿蜒蠕動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性，分布范圍廣，任意 兩相鄰淺灘的間距約為河寬的57倍；3、分汊型：又稱江心洲型河道，具有一 個(gè)或幾個(gè)江心洲，河身呈蓮藕狀，具有兩股以上的汊道，汊道交替消長(zhǎng)；4、游蕩型：河身順直寬淺，沙灘眾多，汊道交織，河床

3、變形迅速，主槽擺動(dòng)不定，水 流散亂。河流生態(tài)修復(fù)中，主要應(yīng)針對(duì)河流形態(tài)，將溝渠化的河流形態(tài)改造成近 自然的河流形態(tài)。1.河流斷面設(shè)計(jì)河道斷面應(yīng)設(shè)計(jì)有深潭和淺灘，斷面上植物設(shè)計(jì)應(yīng)注意層次，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意 喬木、灌木和水生植物布置的位置和寬度，理想的河道斷面圖如圖1所示。圖1河道剖面理想斷面設(shè)計(jì)對(duì)于硬質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重的河道斷面，應(yīng)以河道修復(fù)理想剖面為基礎(chǔ)，加以改造硬質(zhì)化河道生態(tài)修復(fù)剖面如圖2所示。垛my壬鋸七加汨曲計(jì)蘇宜卻理用道駕圖2硬質(zhì)化河道生態(tài)修復(fù)剖面2. 淺灘和深潭河流結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)深潭和淺灘是自然河道中常見的較復(fù)雜的生境， 為浮游生物，魚類等提供復(fù) 雜的生活環(huán)境，躲避天敵，有利于河道生物多樣性的豐富，

4、對(duì)于河流生態(tài)修復(fù)有 著重要意義。針對(duì)人工河道，應(yīng)在沿河流方向剖面，塑造地形，形成近自然的深 潭和淺灘，深淺變化明顯。沿河流方向生態(tài)修復(fù)剖面如圖3所示。圖3沿河道方向生態(tài)修復(fù)剖面3. 多孔隙河岸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在河道近水區(qū)采用多孔隙結(jié)構(gòu)材料，一方面多孔結(jié)構(gòu)表面積較大，較大的空 間可供植物生長(zhǎng)，其次河岸疏松的結(jié)構(gòu)為魚類，微生物提供避難和覓食的場(chǎng)所， 豐富河岸周邊的物種群落。河道生態(tài)修復(fù)過程中，多采用植物護(hù)岸、植物木材和 石料組合護(hù)岸、植物袋和混凝土組合護(hù)岸、石籠和植物組合護(hù)岸，這些護(hù)岸與硬 質(zhì)化護(hù)岸不同，給河岸周邊生物留下了充足的生存空間。常見的河道護(hù)岸修復(fù)示 意圖如圖4所示。、A M境護(hù)岸富汁托i電呼

5、獨(dú)號(hào)1B宅捲工周/擺石+用戰(zhàn)覷音護(hù)岸設(shè)計(jì)巫圖4多孔隙河岸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、河床生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)技術(shù)河床生態(tài)修復(fù)技術(shù)主要針對(duì)河道內(nèi)部，在河床上構(gòu)建構(gòu)筑物，如丁字壩等， 改變河道水力條件，進(jìn)而形成深潭和淺灘交替的地形特點(diǎn)， 恢復(fù)底棲動(dòng)物，構(gòu)建 河流健康的食物鏈，形成河道食物網(wǎng)，豐富河道及周邊的生物多樣性。1. 河床深潭與淺灘設(shè)計(jì)蛇形河道河床生態(tài)修復(fù)工程在河道生態(tài)修復(fù)工程的基礎(chǔ)上，根據(jù)流體力學(xué)的 一般規(guī)律，構(gòu)建深潭與淺灘共存的河床地形。 河流彎道的外側(cè)受河水沖刷，適宜 設(shè)置結(jié)構(gòu)較牢固的深潭結(jié)構(gòu)，彎道內(nèi)側(cè)河水流速緩慢，易形成回旋的渦流，宜設(shè) 置淺灘結(jié)構(gòu)。河床深潭與淺灘設(shè)計(jì)如圖 5所示。水溟沖副昭石Ywta.譚譚

6、*' -*aiAPi：'+.占理水謎同叫不也對(duì)7?譚：?jiǎn)處熣蟾仕煨≈瑒?chuàng)5帖，耳忖圖5河床深潭與淺灘設(shè)計(jì)2. 丁壩設(shè)計(jì)(1) 樁式丁壩樁式丁壩是在河床內(nèi)打入木樁，利用木樁減緩水流速度，使河水中的懸浮物 沉積，在丁壩周圍形成淺灘地形，樁式丁壩具有設(shè)計(jì)合理、施工簡(jiǎn)易、壩體內(nèi)無 內(nèi)壓力、可有效減輕局部沖刷、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于各類河道治理、 海塘保護(hù)等工程中。樁式丁壩以木樁為原材料，木樁尺寸一般長(zhǎng)約 35m，粗約1215cm，木樁 與木樁之間的間隔約為1m。丁壩尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)符合水利條件，丁壩寬度為應(yīng)在1/10 河寬以內(nèi)，高度應(yīng)設(shè)計(jì)為洪水的0.20.3,丁壩間隔的丁壩長(zhǎng)的24倍

7、，約為1030 倍。樁式丁壩斷面示意圖如圖6所示。toj i u I IO I I * i-flj水適方向圖6樁式丁壩斷面示意圖樁式丁壩布置時(shí)，應(yīng)充分考慮木材的防腐和丁壩的維護(hù)。樁式丁壩原材料為 木材，易腐爛，不做好防腐工作，將大大減小丁壩的使用壽命；樁式丁壩施工時(shí) 應(yīng)交錯(cuò)打樁，上游木樁應(yīng)略低于下游木樁，使每根木樁受同等的水力沖擊力； 配 置長(zhǎng)丁壩時(shí)需要充分研究，丁壩建設(shè)應(yīng)與河道治理規(guī)劃整體結(jié)合。（2）石丁壩石丁壩是使用毛石堆砌或者填土表面用毛石干砌或漿砌的不透水丁壩，常采用的有干砌丁壩、漿砌丁壩、混合砌丁壩和框架結(jié)構(gòu)丁壩，石丁壩適用于河床為 砂礫，流速較快的河流。石丁壩多用作減緩洪水，改變水

8、流方向，保護(hù)有侵蝕風(fēng) 險(xiǎn)的河岸等，并且丁壩間的泥沙堆積可創(chuàng)造近自然的河岸。石丁壩的原材料主要為自然石料，可采用工程施工產(chǎn)生的石料，石料形狀和 色彩應(yīng)與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)，粒徑應(yīng)能維持丁壩穩(wěn)定。石丁壩寬度為應(yīng)在 1/10河寬 以內(nèi)，高度應(yīng)設(shè)計(jì)為洪水的 0.20.3, 丁壩間隔的丁壩長(zhǎng)的24倍，約為1030 倍。石丁壩斷面示意圖如圖7所示。圖7石丁壩斷面示意圖石丁壩修建時(shí)應(yīng)注意丁壩頭部取較大的石料， 減小壩表面的凹凸面，內(nèi)部使 用水泥砂漿連接，減小丁壩頭部集中水平和集中垂直流線的危險(xiǎn)。若河流的河床 多為砂礫，且沖刷現(xiàn)象較明顯，應(yīng)考慮設(shè)置反濾層。若希望在丁壩間形成河灣， 應(yīng)控制丁壩間距離，保證河灣不被埋沒

9、。石丁壩根部應(yīng)種植固岸效果較好的植被， 防止河岸受侵蝕。（3）混凝土丁壩混凝土丁壩是使用不規(guī)則的混凝土塊體建造丁壩， 在其上覆蓋當(dāng)?shù)睾哟膊牧?表土和拋石，其中水下部分多米用拋石和河床材料，水上部分米用覆土?；炷炼慰蓽p緩水力勢(shì)能，促使泥沙堆積，丁壩結(jié)構(gòu)在洪水時(shí)可成為魚類的避難所?；炷炼卧牧喜捎貌灰?guī)則混凝土砌塊， 其上再鋪種植土或河床材料，扦 插或栽植柳樹。丁壩寬度為應(yīng)在 1/10河寬以內(nèi)，高度應(yīng)設(shè)計(jì)為洪水的 0.20.3, 丁壩間隔的丁壩長(zhǎng)的24倍，約為1030倍，在凹岸配置丁壩時(shí)，丁壩的間隔通常在長(zhǎng)度的2倍以內(nèi)?；炷炼螖嗝媸疽鈭D如圖 8所示護(hù)即的氈it須a tis t n v ；

10、u ttnw圖8混凝土丁壩斷面示意圖混凝土丁壩設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用不規(guī)則且不易被沖走的混凝土塊體， 采用木沉排和 蛇籠作為護(hù)腳固槽，若河流的河床多為砂礫，且沖刷現(xiàn)象較明顯，應(yīng)考慮設(shè)置反 濾層，防止河床砂礫被沖走。3.護(hù)底固槽設(shè)計(jì)護(hù)底固槽設(shè)計(jì)主要采用較緩的迫降比， 利用砌石、混凝土體塊等在河床上建 設(shè)擋水建筑物等方法，加固河槽。傳統(tǒng)的護(hù)底固槽工程落差較大，魚類無法洄游， 生態(tài)護(hù)底固槽工程采用較緩的迫降比，將護(hù)底固槽工程在河流沿線分為緩流淺灘， 急流淺灘和深潭三部分，有利于魚類洄游。生態(tài)護(hù)底固槽工程如圖 9所示。 深* - - 盞流淺薄 -*廠 噸流淺淳將葦差改為斜坡旳咸急流淺灘這樣碗金自然帶成 要點(diǎn)是斜

11、坡匡同的骯學(xué)圖9生態(tài)護(hù)底固槽工程示意圖4. 城市中小型河床的近自然修復(fù)方法城市中小河流治理多采用直線型混凝土河道治理方法，將已建好的混凝土河道拆除進(jìn)行重建耗費(fèi)重大，也造成巨大的浪費(fèi)。河床近自然修復(fù)方法主要為深挖 河道，一般工程開挖304Ocm,將土方置于河床兩側(cè)，河邊設(shè)置木樁、鋪設(shè)塊石 等，構(gòu)建多空縫隙河岸空間。河床近自然修復(fù)設(shè)計(jì)示意圖如圖10所示。圖9河床近自然修復(fù)設(shè)計(jì)示意圖三、河岸生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)技術(shù)我國(guó)目前的河岸治理工程多采用混凝土或鋼筋混凝土護(hù)岸，護(hù)岸方法阻隔了 陸生生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)的有機(jī)聯(lián)系。 河岸生態(tài)修復(fù)應(yīng)從人與自然和諧相處 出發(fā)，在滿足工程安全的前提下，應(yīng)采用多種材料組合的護(hù)岸

12、結(jié)構(gòu)，構(gòu)建適于生 物棲息與繁衍的生態(tài)環(huán)境。1. 親水護(hù)岸親水護(hù)岸的河岸設(shè)計(jì)坡度為1：61:3，在確保居民安全的前提下，增加親水 護(hù)岸的可利用性，材料可采用天然石塊和植物材料。在河岸形成河灣和親水河岸 休閑空間，形成緩坡，散步小路、河灣交錯(cuò)的親水護(hù)岸結(jié)構(gòu)。2. 生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)護(hù)岸（1）植物護(hù)岸自然河岸兩側(cè)生長(zhǎng)著蘆葦、柳樹等植物，植物護(hù)岸是以修復(fù)植物群落為目的， 恢復(fù)河道兩側(cè)原有的植物。一般種植柳枝、蘆葦、菖蒲等，國(guó)外多白楊樹、榛樹 等。修復(fù)植物群落，水中的植物可為魚類、昆蟲等提供產(chǎn)卵，避難和覓食的場(chǎng)所。插柳駁岸：在河岸插栽柳樹幼苗，恢復(fù)城市近自然河道柳樹群落，種植方法包括插栽和鋪蓋柳樹幼苗兩種。構(gòu)

13、建方法如圖10、11所示ttir khit* M m圖10插栽柳樹幼苗示意圖圖11鋪蓋柳樹幼苗示意圖柳樹柵欄駁岸：為防止水土流失，將木樁成排打入地下，岸邊利用柳條編制柵欄狀，可有效防止河岸受水流侵蝕。構(gòu)建方法如圖12所示圖12柳樹柵欄工程示意圖捆柴駁岸：將萌芽力強(qiáng)的嫩柳條捆成柴，利用木樁固定在河岸坡腳，可有效 防止水土流失。構(gòu)建方法如圖11所示。圖12捆柴駁岸工程示意圖(2) 木材護(hù)岸采用圓木等固定河岸坡腳，在柳樹根系為發(fā)達(dá)前起零時(shí)保護(hù)河岸的作用， 防 止水土流失，構(gòu)造圖如圖13所示。圖13木材駁岸工程示意圖(3) 拋石護(hù)岸根據(jù)河流的水流沖刷能力，放置不同的石塊，插入柳樹，恢復(fù)近自然的河岸生態(tài)

14、系統(tǒng)，恢復(fù)河岸生態(tài)系統(tǒng)，增強(qiáng)河流的自凈能力。構(gòu)造圖如圖14所示。圖14拋石護(hù)岸工程示意圖(4) 石籠護(hù)岸石籠護(hù)岸是在方形或者圓形的鐵絲籠放入直徑不太大的天然石塊，坡度控制在1:0.5或1:1，石籠護(hù)岸是傳統(tǒng)的護(hù)岸方法之一，填料粒徑小，空間密集，施工后不能立刻顯現(xiàn)其生態(tài)效益，當(dāng)泥沙逐漸淤積，水生植物生長(zhǎng)之后，石籠護(hù)岸的 生態(tài)效益逐漸體現(xiàn)。構(gòu)造圖如圖15所示。圖15石籠護(hù)岸工程示意圖（5）連接混凝土塊護(hù)岸采用混凝土砌塊確保護(hù)岸強(qiáng)度，混凝土砌塊相互連接，增加護(hù)岸的穩(wěn)定性， 同時(shí)，混凝土中間有裂紋，可供植物生長(zhǎng)，表面覆土，或者覆蓋生態(tài)袋種植植物 構(gòu)造圖如圖16所示。lov imii _土塊事>&

15、#163;圖16連接混凝土工程示意圖（6）不同材料組合護(hù)岸為快速修復(fù)受損的河岸生態(tài)系統(tǒng)，可采用不同材料組合的護(hù)岸方法。 常見的 護(hù)岸形式有：鋪設(shè)石籠護(hù)岸、箱式石籠駁岸、墊石籠駁岸、盛土石籠丁壩護(hù)岸。鋪設(shè)石籠護(hù)岸：利用桶式沉排沉底，鐵絲石籠放在1:2的護(hù)坡底層，松木和 柳條工程放在1:2護(hù)坡箱式石籠駁岸：利用巨石沉底，護(hù)坡坡度設(shè)計(jì)為1:21:4，以箱式石籠固定護(hù)坡。墊石籠駁岸：利用巨石沉底，巨石下設(shè)置墊石籠結(jié)構(gòu)，砌石護(hù)坡設(shè)置坡度為 1：11：5之間，水面以上護(hù)坡設(shè)置坡度為1:5，采用墊石籠結(jié)構(gòu)，上層鋪草皮，下 層設(shè)置防砂層。盛土石籠丁壩護(hù)岸：在設(shè)計(jì)河床高程以上設(shè)置護(hù)腳工程， 岸邊設(shè)置拋石，加 固

16、河岸，拋石以上的河岸采用防砂板和大型連接混凝土塊體，設(shè)計(jì)坡度為1:2,丁壩拋石以上設(shè)置石籠，其上恢復(fù)蘆葦群落。3.景觀護(hù)岸景觀護(hù)岸以蛇籠、干砌石、拋石和混凝土塊體等方法，針對(duì)水陸交錯(cuò)帶的陸 生生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡地帶，采用建筑材料和植物材料組合的方 法恢復(fù)近自然的景觀格局。四、河岸帶生態(tài)修復(fù)技術(shù)河岸帶是指河流洪水位和低水位之間的河床、 洪水位之間的河床及洪水位以 上河水影響完全消失為止的地帶，河岸帶主要有堤岸和河漫灘。河岸帶生態(tài)修復(fù) 的過程中應(yīng)在確保防洪條件的前提下， 強(qiáng)化河流生態(tài)系統(tǒng)和景觀的保護(hù)，重視親 水性。河岸帶植物群落結(jié)構(gòu)由深至淺依次為：沉水植物、浮葉植物、挺水植物、濕 生植物和濕生林，如圖17所示。圖17河岸帶植物群落示意圖1.生物群落結(jié)構(gòu)的優(yōu)化植物配置時(shí)應(yīng)合理的配置密度，配置時(shí)應(yīng)視樹種、草種不同而定，喜光、速 生、干直的喬