河道生態(tài)治理設計易形成的誤區(qū)問題探討

1、河道生態(tài)治理設計易形成的誤區(qū)問題探討作者:朱雪誕【摘要】從傳統(tǒng)河道治理帶來的負面影響出發(fā),闡述了河道生態(tài)治理的必要性,介紹河道生態(tài)治理探索過程中應用的相關技術,并對河道生態(tài)治理設計過程中易產(chǎn)生誤區(qū)的問題進行總結探討,有關經(jīng)驗可供相關專業(yè)人員參考?！娟P鍵詞】生態(tài)治理河道整治生態(tài)材料【DOI 編碼】 10.3969/j.issn.1672-2469.2013.12.0013【中圖分類號】 TV85 【文獻標識碼】 B 【文章編號】 1672-2469(201312-0050-041 前言我國大部分河道治理經(jīng)歷了從“被動防御,抵抗洪水”到“科學規(guī)劃,依法治河”兩個階段。對天然河流的人工改造為人類帶來

2、巨大利益的同時,也不可避免地對河流的生態(tài)環(huán)境造成了無法估計的破壞。國外在經(jīng)濟發(fā)展過程中,為了抵御洪災建造了大量的硬質(zhì)擋墻和護岸,污染物無序排放也造成了嚴重的河道污染,河道傳統(tǒng)開發(fā)治理模式顯現(xiàn)出越來越多的弊端。20 世紀90 年代,很多西方國家對破壞河流自然環(huán)境的做法進行了反思,逐步對遭受破壞的河流自然環(huán)境重新進行修復,在歐洲,許多國家正積極拆除60、70年代建設的鋼筋混凝土河堤,修建生態(tài)河堤,進行污染治理,恢復河道形態(tài)。這些措施取得了良好的效果,目前,河道生態(tài)治理的理念正在世界范圍內(nèi)流傳。2 河道生態(tài)治理必要性我國傳統(tǒng)的河道治理一直以“除水害、興水利”為目標努力,主要是對河道進行清淤、建設或者

3、加固堤岸,裁彎取直,修筑大壩,新挖河道,輔以河道岸坡的水土保持等一系列工程措施。雖然能滿足人們對于防洪、排澇、供水、灌溉、娛樂、航運等多種需求,但是也帶來了嚴重的負面影響,主要有:(1生物多樣性嚴重受損,河道整治項目引起流量及流量過程的變化、泥沙輸送過程及數(shù)量的變化,水系不連通等原因,導致許多生物棲息地環(huán)境改變,使生物驟減甚至消失;(2城市洪澇災害的發(fā)生頻率和強度明顯增加,河流被裁彎取直,河道束窄加深,硬化覆蓋使河床不透水面積增加,導致河流功能單一化;(3硬質(zhì)護岸阻隔水生態(tài)系統(tǒng)和陸生生態(tài)系統(tǒng)的聯(lián)系,改變了自然河岸的生態(tài)功能及結構,破壞了河道的生態(tài)過程,從而降低河道的自凈能力,水體污染加劇;(4

4、河床硬化覆蓋阻斷了城市地下水補給;(5沿岸美麗的自然景色消失,由人造的綠化景觀替代,河岸帶陸生生態(tài)系統(tǒng)多樣性降低。可見,人類活動造成河道生境不連續(xù),生態(tài)系統(tǒng)不完整,生態(tài)多樣性降低,不能發(fā)揮河道原有的凈化、緩沖、景觀等生態(tài)服務功能,生態(tài)系統(tǒng)非常脆弱且易受外界干擾,從而導致水生態(tài)及水環(huán)境惡化。為了糾正人類活動的影響,從社會可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā),河道生態(tài)治理將是今后河道治理的主要方向。3 河道生態(tài)治理主要技術河道生態(tài)治理是一項十分復雜的系統(tǒng)工程,是以保護、創(chuàng)造生物良好的生存環(huán)境和自然景觀為前提,針對退化的、受損的、被破壞的河流對象進行恢復的過程,是以構建穩(wěn)定、健康的生態(tài)系統(tǒng)、充分發(fā)揮河道生態(tài)服務功能

5、為核心的生態(tài)工程。近年來,我國許多城市開始嘗試進行河道生態(tài)治理,通過不斷的實踐,取得了一定的成果,并提供了可借鑒的經(jīng)驗。3.1 原位水質(zhì)強化凈化技術為了改善河道水質(zhì),給水生動植物提供適宜的水體環(huán)境,根據(jù)河道水環(huán)境特點,有針對性采取原位水質(zhì)強化凈化技術。在水體溶解氧較低、影響水生動物存活的河道,可采取機械增氧、循環(huán)增氧、太陽能增氧、水生植物光合作用釋氧等方法,通過物理、生物等手段對水體復氧;在水體透明度低、影響沉水植物光合作用的河道,可采取攔截、生物過濾等技術降低水體的懸浮顆粒物,提升水體透明度;在水深較深、不適宜種植水草或者水位變動較大的河道,可采取生態(tài)浮床等技術,加強對水體營養(yǎng)鹽的吸收;在冬

6、季結冰的河道,可采取可調(diào)節(jié)式沉水植物懸床等技術,氣溫降低時,將懸床床體適當降低,位于水面以下不受冰凍影響的位置,從而在結冰時也能發(fā)揮沉水植物的吸收營養(yǎng)鹽及附著微生物等作用。另外,微生物技術在河道治理初期也可起到非常好的凈化效果,因微生物技術的費用相對較高,且需定期補投,建議與水生植物配套使用,可減少微生物后期的用量。在水生植物種植初期,通過投加專用微生物,有選擇性的降低河道水體或底泥中污染物量,提高水體透明度,為水生植物生長提供適宜的水體環(huán)境。待種植的水生植物生長穩(wěn)定后則無需再投放微生物,利用其自身分泌的化感物質(zhì)維持水體的透明度及溶解氧等,逐步形成穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。3.2 生態(tài)型護岸或擋墻構建技

7、術采用人工或天然的、生態(tài)親和性或透水性較佳,較為適宜生物棲息和生長的護岸材料構建的護岸或擋墻稱為生態(tài)型護岸或擋墻;在保證其結構安全、穩(wěn)定、耐久等性能的基礎上,能較好的為河道生境的連續(xù)性提供基礎條件,為水生植物的生長、水生動物的繁育、兩棲動物的棲息繁衍創(chuàng)造條件。目前,國內(nèi)外生態(tài)型護岸材料較多,包括石籠、生態(tài)袋、生態(tài)混凝土、現(xiàn)澆綠化混凝土、疊石、網(wǎng)墊植被類、干砌石、植生土坡等。生態(tài)型護岸材料應用的效果有較大差異,選用時應綜合考慮河道周邊土地的利用規(guī)劃、功能定位、地質(zhì)情況、材料特性、施工難易程度及價格等。3.3 河底地形構建技術河道治理一般都會按照規(guī)劃對河底高程進行疏浚。疏浚后的河道較為平坦,為了給

8、水生動植物提供連續(xù)而富于變化的多樣化基底生境,有必要對河底生境進行改造,在河道平面及斷面確定的基礎上進行針對性的設計,在不影響斷面過流前提下,形成深淺交替的淺灘和深潭,產(chǎn)生急流、緩流等多種水流條件。河底地形設計應充分考慮河道內(nèi)水生動植物的特性、特別是當?shù)靥赜械乃鷦游?、植物的生活習?結合河道的水文情勢、泥沙輸送規(guī)律、河道斷面形式及河道寬度等,利用小型構筑物(如河底淺壩、河床拋石、人工魚巢、河底局部開挖、導流設施等方式達到流態(tài)改變的目的。3.4 水生植物群落構建技術水生植物群落的構建在河道生態(tài)治理中至關重要。合理配置挺水植物、浮水植物及沉水植物,形成一個完整有序、自然過渡的河道植被系統(tǒng)是構建健

9、康水生態(tài)系統(tǒng)的重要前提和水體自凈功能發(fā)揮的核心。水生植物群落配置時應盡量選擇土著種,利用土著種和其伴生種的特性,形成穩(wěn)定的優(yōu)勢群落,從而最大限度發(fā)揮其吸收水體營養(yǎng)鹽作為自身的養(yǎng)分從而凈化水質(zhì)的功能。不同類型水生植物的特性各異,配置要求需根據(jù)氣溫、景觀、水質(zhì)等進行調(diào)整,但擴散能力強是其共性,有些情況下需進行適當控制。挺水植物主要種植在水下20cm50cm,在景觀要求高的河道,合理搭配觀花和觀葉植物,考慮設置定植樁、定植溝或定植墻等根控措施;浮葉植物分為浮葉植物和漂浮植物,睡蓮等浮葉植物可采用盆栽方式控制其擴散,漂浮植物如槐葉萍、水葫蘆等可能產(chǎn)生爆發(fā)性繁殖的盡量少配置或不配置,對于荇菜和菱可適當引

10、入,采用網(wǎng)圍、底泥清理等措施進行控制;沉水植物要合理搭配耐寒種及常溫種,選用水質(zhì)凈化功能強、易管理維護的土著種,經(jīng)過不斷競爭更替,最終形成穩(wěn)定的植物群落,能占據(jù)主要生態(tài)位的基本是土著種。3.5 生物操縱技術合理利用經(jīng)典生物操縱技術或者非經(jīng)典生物操縱技術。根據(jù)水質(zhì)改善或者防控富營養(yǎng)化目標,在河道中投放魚類、蝦類、底棲動物等,增加河道的生物多樣性,為魚類等的覓食、棲息提供多樣食物來源,形成完整的生物鏈,同水生植物共同組成結構完整、食物鏈完善的水生態(tài)系統(tǒng)。3.6 河濱帶構建技術河濱帶生態(tài)系統(tǒng)缺失或退化是河道生態(tài)系統(tǒng)退化和水質(zhì)惡化的重要因素。河濱帶具有緩沖帶、水土保持、生物棲息及小氣候改善功能等,是具

11、有顯著資源價值的地帶,邊緣效應顯著,對河道的變化極為敏感,是河道生態(tài)治理的又一重點。河濱帶構建包含了陸域生態(tài)構建及水生植物群落構建、生態(tài)護岸構建等技術,健康的河濱帶能與周圍生態(tài)系統(tǒng)(陸地生態(tài)系統(tǒng)、水體生態(tài)系統(tǒng)等相互和諧、協(xié)同發(fā)展,能維持物種多樣性、保持物質(zhì)和能量循環(huán)、提供豐富的食物鏈、維持植物生境和動物棲息地的質(zhì)量、改善人居環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)的健康。3.7 河道生態(tài)疏浚技術河道疏浚是根據(jù)規(guī)劃斷面進行疏浚。生態(tài)疏浚是在確保河道防洪斷面基礎上,將河道的內(nèi)污染源有效去除的一種疏浚方式,在掌握河道不同斷面底泥的分布、底泥深度、不同深度底泥的污染物含量及釋放情況下,根據(jù)拐點法等方法確定底泥的開挖深度,無需將

12、沉積淤泥全部清除,最大限度的減少污染物的釋放量和淤泥疏浚量,如確定的疏浚深度小于規(guī)劃河底高程,則按照規(guī)劃河底高程疏浚;如大于規(guī)劃河底高程,則按照生態(tài)疏浚確定的高程疏浚。生態(tài)疏浚采用的設備、機械也是對水環(huán)境影響相對較小的,如采用環(huán)保絞吸式清淤船等。4 河道生態(tài)治理設計易形成的誤區(qū)4.1 污染源治理與生態(tài)治理不同步大部分河道水質(zhì)惡化的主要原因是沿線點源和面源的排入。河道生態(tài)治理設計時,有些設計往往只關注生態(tài)措施的應用,而對引起水質(zhì)惡化的源頭未采取措施,污染源治理與生態(tài)治理不同步,治標而不治本,采用再多的治理措施也達不到好的效果,水質(zhì)仍會繼續(xù)下降,水生動植物難以存活,生態(tài)系統(tǒng)無法在此環(huán)境下構建成功,

13、強化凈化措施的作用有限且費用較高,無法體現(xiàn)河道生態(tài)治理的精神和目標。因此,在設計時應分析河道的主要污染來源,并對主要污染源采取截流納管、就地處理、溝渠凈化、濕地凈化等措施,有效降低入河污染物量后再開展生態(tài)治理,這樣才能事半功倍。4.2 不重視河道的流通問題“流水不腐”體現(xiàn)了流動水體的凈化能力及水質(zhì)維持能力。但是,有些設計不重視河道的流通問題,對斷頭浜或者不流通的水體,根據(jù)現(xiàn)場情況采取生態(tài)護岸、植物構建、強化凈化等生態(tài)措施,以期達到水質(zhì)改善的目標。這些措施可能會達到預期的效果,但其穩(wěn)定性不能保證,且運行維護管理工作量較大,運行費用高。故設計時應積極探尋水體流動的方案,如水系溝通,利用涵管、新開挖

14、溝渠等連通水系;水體循環(huán),采用循環(huán)泵、攪拌機等改善水體流態(tài),將水體循環(huán)流動起來;合理調(diào)度,利用外河水位差使水體流動,充分利用流水的自凈能力及水質(zhì)維持能力改善水質(zhì)。4.3 過度強調(diào)陸域景觀設計陸域景觀能充分展現(xiàn)河道的治理效果,給人們留下美好的印象,而水生態(tài)系統(tǒng)位于水下,肉眼難以判別其水生態(tài)系統(tǒng)的完整和好壞,也無法判定水質(zhì)改善程度。所以,有些設計過度強調(diào)陸域景觀設計,將生態(tài)治理的資金大部分用于陸域景觀的建設,將陸域綠化帶設計的主題鮮明,美侖美奐,而忽視水下生態(tài)的構建,本末倒置,偏離了河道生態(tài)治理的總目標。我們要認識到陸域景觀園林化和景觀化并不意味著生態(tài)化,思想要從“注重景觀”轉變到“生態(tài)與景觀并重

15、”,加強陸域及水域生態(tài)理念的體現(xiàn),特別是要發(fā)揮陸域綠化的生態(tài)攔截緩沖功能。4.4 河道本底調(diào)查不全面?zhèn)鹘y(tǒng)的河道治理本底調(diào)查主要收集水文、泥沙、地質(zhì)、規(guī)劃、征地移民、地形等方面的資料。河道生態(tài)治理除以上資料外,還需要對河道的污染源、水質(zhì)、水生態(tài)、底泥、陸域植物群落、水工構筑物調(diào)度運行等資料進行收集,必要時還需對水質(zhì),水生態(tài)、底泥等開展補充監(jiān)測和調(diào)查。目前,大部分河道生態(tài)治理時很少對河道本底進行全面調(diào)查,至多收集水質(zhì)方面的資料,對其余資料收集較少,或者收集不到相關的資料,而補充調(diào)查費用較高,建設方不愿意承擔。因此,河道本底資料不全面,很難對河道生態(tài)系統(tǒng)存在的問題進行正確診斷,無法說明生態(tài)系統(tǒng)受損及

16、缺失的主導原因,則很難根據(jù)實際情況制定出針對性強、可行性好的生態(tài)治理方案。4.5 重點關注生態(tài)護岸的建設而忽視其他生境的構建目前,從事河道生態(tài)治理的設計單位大部分是水利行業(yè)的,許多單位尚未配套生態(tài)專業(yè)方向,或者有從事生態(tài)設計的人員,對河道生態(tài)治理內(nèi)涵理解不夠深刻,部分設計人員認為河道設置了生態(tài)型護岸就是進行了生態(tài)治理,配上植物治理后就是生態(tài)河道了,其他的均按照規(guī)劃斷面進行設計,忽視其他生境的構建。我們知道河道生境包含平面形態(tài)、斷面形式、護岸材料、河底生境等,這些組合在一起才能形成連續(xù)而多樣的生境基底,為水生動植物提供適宜的棲息環(huán)境。生態(tài)護岸只是河道生境構建的一部分,重視它的建設而忽視其他與之密

17、切相關的生境的構建,達不到生境多樣的目標,水生動植物生存仍會受到較大限制,制約了生態(tài)系統(tǒng)完整性的構建。4.6 生態(tài)護岸親水型材料的選用與周邊地塊的功能定位不符生態(tài)河道建設中,采用了許多新型建筑材料來替代傳統(tǒng)的水泥和混凝土構建護岸或擋墻,在提高河道美觀效果的同時,也增加了水陸系統(tǒng)的交互性,體現(xiàn)了新材料的生態(tài)親和性。親水性材料多種多樣,主要有天然材料(木樁、柳枝、土坡等、生態(tài)織物(生態(tài)袋、椰殼纖維毯等、格賓網(wǎng),土工合成材料(土工格柵、土工網(wǎng)等、多孔性生態(tài)砌塊等,這些材料外形及特征均不相同。有些設計在河道穿越農(nóng)村段采用較為剛性的護岸材料,使河道看起來較為生硬,與周邊地塊景觀不相容;而在城鎮(zhèn)區(qū)域的護岸

18、中使用柳枝等材料,雖然生態(tài)性較好,但是城鎮(zhèn)人口密集,安全性相對較差。因此,我們在選用護岸材料時,一定要先掌握河道周邊的地塊功能,選擇與之能配套的護岸材料,才能凸顯出河道的生態(tài)性。4.7 不根據(jù)水體水質(zhì)及生態(tài)現(xiàn)狀隨意配置水生植物相鄰河道的水質(zhì)及水生動植物的生長情況受入河污染源不同、河底地形各異及人類干擾等影響表現(xiàn)出不同的特性。有些設計人員對于同一個地區(qū)內(nèi)的河道,不管生態(tài)系統(tǒng)受損的主要原因,不考慮其水質(zhì)、水生態(tài)現(xiàn)狀的差異和對現(xiàn)有植物的保留及保護,配置的水生植物基本是一致的,無針對性的配置水生植物,無法體現(xiàn)河道生態(tài)治理的特點,不利于植物群落的恢復和生態(tài)系統(tǒng)的構建。4.8 在生態(tài)治理中完全排斥使用硬質(zhì)擋墻傳統(tǒng)河道治理中硬質(zhì)擋墻的使用,阻隔了水陸生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)、能量的交換,從生態(tài)角度講弊端較大。但是,硬質(zhì)擋墻結構安全性好,占地面積小,優(yōu)勢也很突出。河道生態(tài)治理是在確保防洪安全性的前提下實施生態(tài)措施的,防洪是河道的基本功能,護岸結構穩(wěn)定性是第一位的。河道生態(tài)