創(chuàng)建滿足工程需要的多自然型河流

1、創(chuàng)建滿足工程需要的多自然型河流沈堅1，杜河清2（1.浙江水利水電高等?？茖W校，浙江 杭州 310018；2.日本巖手大學工學研究科，日本 盛崗市  020-8550）摘要：水利工程具有改造自然的性質(zhì)，本文主要論述如何在不得不改造自然的同時，盡量少破壞原有的自然環(huán)境，或者在必須要修建工程措施時，遵循一定的原則，盡可能少破壞原有的生態(tài)環(huán)境。關注日本近幾年河道治理的進程，從中可以獲得很多有益的借鑒，包括治理的思路及在治理過程中的基本原則和一些治理方法。文中還列舉了幾種較為成功的施工方法，可以在滿足工程需要的同時保護河流的自然生態(tài)環(huán)境。關鍵詞：河道治理；生態(tài)環(huán)境；原則；方法；人類如何改造自然

2、界所賦予的水的條件，以求自身的生存和發(fā)展，是水利工作的根本任務。但是水利具有改造自然的性質(zhì)，任何一項水利工程的修建，要經(jīng)過大自然的最終檢驗，如何處理人與自然的關系，是所有水利工作必須面臨的問題?，F(xiàn)代水利的本質(zhì)特征是人與自然和諧相處，保持人類的生產(chǎn)活動與自然規(guī)律之間的平衡與協(xié)調(diào)。為了人類的可持續(xù)發(fā)展，人與自然必須和諧相處。日本是一個洪澇災害頻繁的國家，歷來重視河流的治理工作，從昭和39年（1964年）制定以河流治理和利用為中心的新河川法以來，多次進行完善修改。近年來，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，河流治理所涉及的內(nèi)容有了很大的變化，對于河流的治理不單純是利用其水資源，而是要考慮多方面的因素：開闊的河邊空間

3、是多種生物生息、繁衍的地方，也是當?shù)仫L土人情的重要組成部分；創(chuàng)造具有活力，有個性的河流文化成為人們的普遍要求。根據(jù)這些變化和要求，平成9年（1997年）對新河川法進行了討論和第五次修改，把河流的自然環(huán)境，人與河流的相關的生活環(huán)境等河流環(huán)境的內(nèi)容明確地列入法規(guī)。我國現(xiàn)在的河道治理主要是為了能使洪水、污水安全大量地下泄，為了達到目的就把彎曲的河道整治成直線，采用混凝土、漿砌石等不透水的材料來砌筑河床和岸坡，河道斷面也統(tǒng)一成梯形，河床整治成易于過水的平面。盡管從外觀上看河道兩岸整齊了，但由于損壞了河流生態(tài)系統(tǒng)，加之污水的排入，使水體富營養(yǎng)化加劇，只要有滯水就變得渾濁，甚至發(fā)臭，水體失去了自我凈化能力

4、。這樣整治過的河道不僅使動植物難以生存，對于人類，這樣的河流景觀也是單調(diào)乏味的，沒有給人以美的享受。 “多自然型河流”一詞來源于日本語“多自然型河川”，指回復到原有自然生態(tài)環(huán)境的河流。水利河道治理工程如何在滿足工程要求的基礎上，保持河流的原有的自然生態(tài)環(huán)境是我們現(xiàn)在面臨的問題。根據(jù)作者近幾年對日本河道治理進程的關注，認為可以在滿足河道治理工程需要的同時，創(chuàng)建多自然型河流。1回復河流自然生態(tài)環(huán)境的重要性1.1 自然和人類的共生 自然界中，美麗的河流景色是很好的自然風光，有多種動物、植物在河道周圍良好地生息繁衍，各種侯鳥定期愜意地棲息，能使人類達到心靈的共鳴，情感的回歸?，F(xiàn)階段人類治水應

5、以人與自然和諧相處為基礎，首先是回歸自然的治水思想，恢復和提高河道的基本功能，尤其是維護水生物的多樣性和生物鏈，以提高水體的自凈化能力；其次是以人為本的治水思想，以滿足人類活動的需求，在保證良好生態(tài)環(huán)境的同時，滿足泄水的需要。萊茵河由于戰(zhàn)后重建的影響，在70年代曾嚴重污染，城市附近的河水中溶解氧幾乎為零，魚類完全消失。面對嚴峻形勢，1963年，萊茵河沿岸國家共同成立了保護萊茵河國際委員會（ICPR）采取了一系列恢復河流自然生態(tài)的措施：拆除不合理的航運、灌溉及防洪工程，拆掉水泥護坡，以草木綠化河岸，對部分改彎取直的人工河段重新恢復其自然河道等。這些措施取得了明顯的效果，2002年底的調(diào)查顯示，萊

6、茵河已經(jīng)恢復到二戰(zhàn)前的生物多樣性水平。1.2 自然生態(tài)的重要性生態(tài)系統(tǒng)是指一定空間中的生物群落（動物、植物、微生物）與其環(huán)境組成的系統(tǒng)，其中各成員借助能量交換和物質(zhì)循環(huán)形成一個有組織的功能復合體。生態(tài)系統(tǒng)由非生物部分與生物部分組成。非生物部分是由無機物質(zhì)組成的，包含有氣象、地貌、地質(zhì)、水文等條件，它是生物部分的環(huán)境，是生命支持系統(tǒng)1。生物部分是由有機物質(zhì)組成的，包括各級各類的動物、植物，是生命的延續(xù)，依賴于非生物部分。 河流本身是一個生態(tài)系統(tǒng)，人類治理河道就應該創(chuàng)建一種適合生物生存的合理的非生物環(huán)境。人為地去改變它的生態(tài)構成要素，比如修水泥河底和水泥護坡去取代河流泥底和植被護坡，只能導致河流生

7、物部分失去生命支持系統(tǒng)，變成缺少生物的失去自凈能力的死河。從物理角度看，河流環(huán)境包括：河的形狀 (長，寬，很廣闊的空間和連續(xù)性)、水流的狀態(tài)(水位，流速，流量，水溫，水質(zhì)等)，泥沙的狀態(tài)(粘土，沙，礫石等)這三個要素。各個要素間，錯綜復雜而又巧妙的組合起來，形成河流形態(tài)的多樣性。由于河流形態(tài)多樣性形成的在流速、流量、水深、水溫、水質(zhì)、河床材料構成等多種生態(tài)因子的異質(zhì)性，形成了豐富的河流生物群落多樣性2。比如河流形態(tài)的蜿蜒性形成了急流與緩流相間，使得魚類可以洄游；河流的橫斷面形狀多樣性，形成了深潭、淺灘交錯，為生物提供庇護空間；河床材料的透水性為生物提供了棲息所。河流形態(tài)多樣性是維持河流生物群落

8、多樣性的基礎。1.3 保證環(huán)境用水的必要性河道中的蓄水量不能只考慮水量的安全下泄，還要考慮其基本環(huán)境用水量的存蓄。環(huán)境用水是指為維持河流自然生態(tài)環(huán)境而需要的流量，即改善和保證河流環(huán)境的用水。各部門用水的性質(zhì)見下表：表1          各種用水的性質(zhì)農(nóng)業(yè)用水工業(yè)用水發(fā)電用水生活用水環(huán)境用水得以提高的方面農(nóng)作物的產(chǎn)量（經(jīng)濟）產(chǎn)品的 產(chǎn)量 （經(jīng)濟）發(fā)電量（經(jīng)濟） 生活的質(zhì)量（經(jīng)濟） 河流環(huán)境（環(huán)境） 流量方面的特征農(nóng)田間可以反復利用再利用在進展中&

9、#160;取水約等于排水通過上下水管道系統(tǒng)取水 河道內(nèi)利用不能和其他用水相轉(zhuǎn)換主要利用地域中，下游 中，下游上游中，下游 全流域農(nóng)業(yè)、工業(yè)、發(fā)電各部門的用水是從經(jīng)濟的角度決定用水量的，生活用水是從人們的生活質(zhì)量來考慮的。環(huán)境用水是受別的機理所支配的，可能不能明顯的表現(xiàn)出經(jīng)濟效益，但環(huán)境用水量是否充足卻直接影響整個流域的生態(tài)環(huán)境。 在現(xiàn)代社會中，河流是人類活動和自然環(huán)境相互作用最激烈的地方。擁有不同價值基準的主體，在相互競爭爭奪河流流量分配的時候，首先應考慮保證基本環(huán)境用水，其次才是滿足人類活動的要求。人類要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是不能只根據(jù)短期的觀點來損害人類長期賴以生存

10、的基礎自然環(huán)境。2建立多自然型河流的基本原則2.1 可借鑒的治理思路建設多自然形態(tài)的河流，是由德國和瑞士的學者率先提出的河流的自然回復的治河手法。日本近年也采用了類似的河流治理手段，它的基本思路是： 1）以現(xiàn)在治理的河流為基礎，努力保護河流已有的生物多樣性，和其豐富的自然環(huán)境。 2）在確保防洪安全的同時，盡量少的改變生物良好生息、生育環(huán)境。 河流的豐富的自然特性，是處在一個動態(tài)平衡狀態(tài)下。在建設多自然形態(tài)河流的時候，為了保護其生態(tài)環(huán)境的多樣性，盡可能的不去改變其現(xiàn)狀。需要改變的也是最低限度的改變，必須要考慮自然環(huán)境的再生，同時要盡力維護千百年自然形成的河流環(huán)境。這樣就創(chuàng)造出了我們所謀

11、求的多自然型河流環(huán)境。創(chuàng)建好生態(tài)環(huán)境中的非生物因素，生物的自然程度、多樣性、存蓄量都會向好的方向發(fā)展。2.2 治理過程中的基本原則河流的豐富的自然特性，是處在一個動態(tài)平衡狀態(tài)下，河道整治并非是河岸硬化、河堤固化，關鍵是要恢復和改善河道應有的自然功能，盡力減少工程帶來的負面作用。如何減少工程帶來的負面作用，又能恢復河道的自然生態(tài)環(huán)境，在治理河道的過程中，應該遵循以下幾個原則：2.2.1 必須保護好河道原有的表層土表層土的重要性是我們必須首先提出來的，表層土不僅是作為動植物生存繁育的基礎，而且還是以食物鏈為聯(lián)系的生態(tài)系統(tǒng)金字塔的最底層。在進行河道工程施工的時候，要先把表層土放置好，保證它原有的濕度

12、、溫度環(huán)境，完工后再重新鋪墊回原河道。 2.2.2 盡可能使用當?shù)卦牟牧蠟榱吮Ｈ恿髟械纳鷳B(tài)環(huán)境，進行多自然河流治理時，盡量多的采用當?shù)匾延械氖?、木等自然材料?#160;現(xiàn)在有些人認為需要采用一些高科技的手段制造一些新材料來代替原有的材料，那是沒有必要的；在原有材料可以使用的情況下，應盡可能采用當?shù)卦奶烊徊牧?，盡可能減少材料之間的不良影響。2.2.3 保證河流的連續(xù)性河流是高山、平原與大海連接的長廊，河流是從高山向大海流動的連續(xù)體，為了能發(fā)揮這個連續(xù)體的機能，從源頭到入海口都要保持一定的水量和良好的水質(zhì)，這樣才可以保證無論是魚類，還是魚以外的生物可以上、下游地往來，河道周

13、邊的生態(tài)環(huán)境可以延續(xù)變化。  2.2.4 開展保護河流的活動河流是自然生態(tài)的重要組成部分，很多河流都被各地譽為“母親河”。保護河流不僅是要保護水體，更要保護河流周邊的生態(tài)環(huán)境，要保證它在縱斷面和橫斷面上都有連續(xù)性。河流縱斷面的連續(xù)性主要是指沿河流沿線的生態(tài)環(huán)境是隨著水流、河道情況逐漸發(fā)生變化的，對現(xiàn)有沿河流的水邊的植物及河畔樹木的保護必須考慮它的適應性。河流橫斷面方向的連續(xù)性主要是指河流的生態(tài)系統(tǒng)，不是河流獨自所能完成的，與周邊的樹林、草皮、田野等自然環(huán)境相配合才能營造出一體的生態(tài)系統(tǒng)。河流的周邊地區(qū)的空間的連續(xù)性，對于確保生物生息，繁衍，恢復河流的自然生態(tài)環(huán)境是必不可少的。2.2.

14、5 確保水的循環(huán)水的循環(huán)一般包括降水、徑流、蒸發(fā)三個階段。降水包括雨、雪、霧、雹等形式；徑流是指沿地面和地下流動著的水流，包括地表徑流和地下徑流；蒸發(fā)包括水面蒸發(fā)、植物蒸騰、土壤蒸發(fā)等。水是生命之源，其循環(huán)的天然動力是太陽提供的能量。水在大氣圈（云、雨）巖石圈（土壤）生物圈（動物、植物、微生物）水圈（地表水、地下水）之間循環(huán)，達成動態(tài)平衡。水只有能充分良好地循環(huán)，自然生態(tài)環(huán)境才能得以可持續(xù)的發(fā)展河道中的地表水的來源是降水，從地下水滲出進入地表水系的水基本上也來自降水。降水只有在良性的循環(huán)條件下才能良性供給河道需要。3恢復多自然型河流形態(tài)的基本方法 近年來，日本河流整治的方向，已經(jīng)從只

15、考慮經(jīng)濟和效率方面，進行統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)一采用人工材料治理的時代 ，朝著高質(zhì)量的，充分靈活運用自然環(huán)境、自然材料，確保水和綠色的空間等，和人們的生活密切相關的安逸的、富有情趣的河流整治的時代轉(zhuǎn)移。建立多自然型河流，針對不同的河流，各地有不同的方法。在制訂河道規(guī)劃的時候，在確保防洪治理的安全性的同時。盡量不改變或者少改變，已有的良好的生物生息、繁衍環(huán)境。如果，良好的河流環(huán)境受人為的因素影響，發(fā)生了很大的改變就要盡力使其恢復。以下列舉幾種較為典型的，已經(jīng)過實施的較為成功的施工方法，并說明其特點。3.1 較緩的邊坡，可以利用自然石塊固定在網(wǎng)內(nèi)作為護岸材料這種方法稱為石網(wǎng)工法，把自然石頭用堅韌，

16、持久的鋼絲或尼龍網(wǎng)連接起來的，用這種石網(wǎng)作為砌筑材料對河川、湖泊、池塘進行岸坡施工，然后鋪上表層土。自然石料的選擇范圍廣，可以就地取材，也可以根據(jù)河流環(huán)境取材。自然石料形狀不規(guī)則，可以使護岸有透水性，保護水邊原有的動植物生態(tài)系統(tǒng)。 鋼絲網(wǎng)有一定的柔性，可以使此方法適應于不同的坡降變化。這種方法在確保防洪安全的同時，也是較為經(jīng)濟的保護水邊生態(tài)系統(tǒng)的自然石料護岸方法。3.2 對于只能修建陡邊坡的河岸，采用一種栓石工法 拴石工法是在天然的石頭上打一個小孔，嵌入錨件，錨件和控件部分的嵌板構成一體。背面的部分深埋入河岸,向上壘筑，形成天然石護岸。天然石頭之間留有空隙能使水質(zhì)得以凈化，這種空隙還

17、能使魚類，蟹蝦類等可以生息，也能創(chuàng)造出更好的自然景觀。 因為有錨件嵌板，所以，即使筑石之間有空隙，和過去的砌石護岸相比，也有同等的強度。3.3 在自然材料不足的情況下，采用一種石塊網(wǎng)工法石塊網(wǎng)工法是數(shù)塊混凝土塊和鋼筋絲網(wǎng)在工廠中加工成一體制造而成，把表層土蓋在上面。從河岸綠化保護生態(tài)系統(tǒng)考慮。石塊間有很多空隙，表層土蓋在上面不容易被水流沖走?？梢院芸斓厣鲋脖?，綠化岸坡。同時構造有一定的柔性，可以適應不同的比降和自然彎曲的護岸。由于鋼絲網(wǎng)是鋁合金的鋼絲制成，所以有很好的耐久性，混凝土塊可以達到一定的強度要求，可以作為永久建筑物使用。4. 結論從日本近幾年河道治理的思路和具體施工方法可

18、以給我們整治河道提供很好的借鑒。河道整治必須把人與自然和諧相處放在首位，尊重千百年的自然形成，遵循治理的基本原則，根據(jù)不同地區(qū)，不同流態(tài)河流的具體情況，因地制宜，制定適宜的河道治理規(guī)劃，決不能不顧自然規(guī)律，人為地拉直河道，統(tǒng)一斷面，這樣有可能短期內(nèi)解決河道的泄水問題，但不可能恢復河道的自然生態(tài)環(huán)境，也不會有可持續(xù)發(fā)展。我國近年來國家和各級政府都非常重視河道治理工作，但很多工程采用的材料、設計的斷面都是一樣的，這是不符合自然生態(tài)規(guī)律的，人類要利用自然資源，更要學會處理人與自然的關系。自然生態(tài)環(huán)境是人類賴以生存的基礎，只有尊重自然，愛護自然，與自然和諧相處，才能使我們的生存環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。參考文獻

19、：1 董哲仁. 水利工程對生態(tài)系統(tǒng)的脅迫J. 北京：水利水電技術. 2003（7）創(chuàng)建滿足工程需要的多自然型河流摘要：水利工程具有改造自然的性質(zhì)，本文主要論述如何在不得不改造自然的同時，盡量少破壞原有的自然環(huán)境，或者在必須要修建工程措施時，遵循一定的原則，盡可能少破壞原有的生態(tài)環(huán)境。關注日本近幾年河道治理的進程，從中可以獲得很多有益的借鑒，包括治理的思路及在治理過程中的基本原則和一些治理方法。文中還列舉了幾種較為成功的施工方法，可以在滿足工程需要的同時保護河流的自然生態(tài)環(huán)境。關鍵詞：河道治理；生態(tài)環(huán)境；原則；方法；Reconstructing Neo-Natural Rivers W

20、hile Meeting The Needs of Project  Abstract: The hydropower projects have the character of transforming nature. This article expounds mainly how to try its best to avoid destroying the existing natural environment while having to transform nature, or follow certain principle to make the destruction of already-existing ecological environment as little