枯水流量的主河槽生态治理技术研究与实践

钱彤

(朝阳市凌河保护区管理局，辽宁朝阳 122000)

枯水流量的主河槽生态治理技术研究与实践

钱彤

(朝阳市凌河保护区管理局，辽宁朝阳 122000)

本文阐述了枯水流量的主河槽生态治理技术，系统分析了枯水流量的主河槽生态治理技术对河道生态治理的原理，并以大凌河北票凉水河段河道综合治理一期工程为例，介绍了枯水流量的主河槽生态治理技术在辽西地区的应用情况。

枯水流量;主河槽;生态治理;河道综合治理

枯水流量是河道常年的基本保证流量，也是河道生态健康标准的保证流量。针对辽西不同河段提出了枯水流量的确定方法，优化主河槽过流断面，通过河槽护岸设计、抬高水位、河槽清淤、河道水潭水塘修复、湖心岛局部防护及植被补植等一系列措施，提高枯水流量的利用效率，恢复主河槽水生环境，完成基于枯水流量的主河槽生态治理研究，并运用到实际工程上，产生了显著效果。

本文系统阐述了枯水流量的主河槽生态治理技术对河道生态治理的原理，总结了枯水流量的主河槽生态治理技术在辽西地区的应用，并以大凌河北票凉水河段河道综合治理一期工程为例进行了简单介绍。

1 枯水流量主河槽湿地治理技术

枯水流量主河槽湿地治理技术主要分为三个方面:枯水流量的界定方法、基于枯水流量的主河槽湿地规划和基于枯水流量的生态岛屿规划。其中，河槽湿地和河槽生态岛屿共同构成主河槽生态治理技术方案，可应用于辽西地区河道生态治理工程。

1.1 辽西地区河道枯水流量的界定

辽西地区属于北方干旱半干旱气候地区，属大陆性季风气候，中小河流受地形、地貌、气候等自然条件及社会经济条件的影响，具有径流年际差异较大、丰枯悬殊、河流的含沙量较大、河流产流区植被较差、水土流失严重等特点。枯水流量可以理解为枯水期具有一定保证率的河道流量，这部分流量与河道枯水期的生态流量基本相等，受项目区自然条件限制，同时也受城市污水排水、水库发电泄水等因素的影响。确定两种枯水流量的计算方法，将两种方法的计算成果进行比对，如结果相差不大，即可确定为河道枯水流量。方法一:水文频率曲线法。方法二:实测河道水崖线估算法。

1.1.1 水文频率曲线法

对于临近水文站的河段，可参照水文站长期观察的降雨径流数据，采取水文频率曲线法，估算河道枯水期流量。与以往河道频率洪水计算方法有所区别，在估算枯水流量时，可剔除水文资料中7、8、9月汛期洪水资料，利用非汛期月均流量进行频率曲线的绘制，具体过程为:

a.选取凉水河水文站长系列(20年)的月平均最小流量作为统计样本。

b.按照从大到小的顺序排列，根据经验频率的期望公式计算各流量的经验频率，P=m/(n+1) ×100%。

c.计算均值、变差系数、偏态系数，绘制经验频率曲线。

d.用皮尔逊Ⅲ型曲线绘制频率曲线(横坐标为频率，纵坐标为流量)，经配线调整，优化Cv和Cs值。

e.横坐标取75%～90%对应曲线上的流量，就是相应保证率的最小流量，即可作为河道枯水期的设计流量。

1.1.2 实测河道水崖线估算法

河道水崖线，即河道常年保证的基本流量所需的河道断面。在辽西地区，河槽水崖线与主河槽的岸坎线基本一致。因此，在远离或者没有水文站的情况下，大多可以采用此种估算方法，近似求得河道枯水流量。具体做法包括:

a.在河道顺流方向，每隔100m对河道主河槽、部分滩地进行实测，得到河道横断面图。

b.通过相关资料调查以及1∶10000地形图调绘，确定所研究的河道的纵坡、河道水面线宽度。

c.通过水力学计算公式，以明渠流计算公式为主，选择合理的河道糙率系数，对河道水崖线内的过流能力进行核算。

d.将上述计算成果与河道实测现状水位进行比较，确定河槽的枯水流量。

综上，在枯水流量计算的过程中，选择单一的方法，很难得到河道的真实枯水流量;同时，河道的枯水流量还会受到城市污水排水、水库发电泄水、灌区灌溉排水等排泄水体的影响。因此，真实的河道枯水流量(即河道生态治理的参考流量)应该将上述计算成果与排泄入河的附加流量进行叠加，最终确定真实枯水流量。

1.2 枯水流量主河槽湿地规划

在大凌河北票凉水河段河道综合治理一期工程前期踏勘阶段，对河道的现状进行全面准确的掌握，选择河床比降较大的河段，在对水位、流量有要求的河道主河槽内首先布置潜坝。主要目的有以下四方面:ⓐ以局部壅水来减小水力坡度，使流速变小，降低水流冲刷能力，稳定河势;ⓑ抬高河道的侵蚀基点，减小河道底坡，限制河道的进一步下切变深;ⓒ通过潜坝抬高水位，增加水面，形成跌水，或呈现景观瀑布，丰富河流地貌形态;ⓓ增加溶解氧含量，提高河流自净能力。

辽西地区由于河道常年少水，河道主槽内的流量大部分不足2m3/s，因此其主河槽湿地可利用地表水量也是非常有限的。通过潜坝抬高水位，增加水面，利用湿生植物(芦苇、香蒲、千屈菜等)有效去除河水中的有机物和病原体，利用陆生植物美化河道环境，从而达到构建微型湿地公园的效果。

1.3 枯水流量生态岛屿规划

岛屿的设计以“师法自然，高于自然”的理念，以生态恢复为核心，创造岛屿景观生态系统，最终达到生态与景观的和谐统一。从空间角度讲，岛屿均为私密

空间;从功能角度讲，岛屿分安静休息区、非公共活动区等;从景观角度讲，岛屿均为水景区。

对于河道天然主河槽，存在天然的江心洲，以及现状挖沙、堆沙形成的局部人工河心岛，其材料组成主要是砂砾料、尾矿渣以及少量淤积物，虽然具有小岛的形态，但缺少必要的植物群落和动物生境。本次研究中，主要针对河道中的江心洲，开展生态治理工程，提高地面植物覆盖率，改善岛上穴居水生、陆生动物的生存条件。

采用乔、灌、草相结合的立体布置形式，充分考虑植物的生态习性和植物的生长特性，水平生态系统和垂直生态系统的结合，依据岛与河岸滩地的相对位置关系以及岛屿地质情况，将其分为两大类进行规划设计。一类为植物和动物的私密空间，是鸟类禽类的栖息地;另一类为亲水草坪区、疏林草地区、特色植物区、鱼塘、特色花园等。岛面植物的栽植形式分自然式栽植、规则式栽植。通过植物的布置体现自然式岛屿生态系统的合理布置。

依据辽西地区干旱少雨的特点，岛屿上根据植物特性分不同高程进行布置。经过对岛屿生态系统的研究，结合岛屿生态特点，选用的常见植物种类如下:

a.乔木的选择。选择京桃、刺枚、垂柳等乔木进行绿化，主要以垂柳为主。垂柳管理粗放、抗性强、耐水湿、耐瘠薄、在胁迫条件下也可正常生长。刺枚强喜光，不耐遮荫，喜干燥而凉爽气候，不耐湿热气候，在年平均温度8～14℃以下、降雨量500～900mm地区生长良好，树干通直。刺槐花芳香、洁白，花期长，树荫浓密，是优良的水土保持、土壤改良、荒山造林树种。

b.灌木的选择。选择红瑞木、金叶榆、连翘、丁香等具有耐水湿、耐严寒、耐瘠薄、不择土壤、喜光等特点，适合流域生态环境条件的种类。

2 河流生态修复实践

以大凌河北票凉水河段河道综合治理一期工程为例。

2.1 凉水河工程项目区概况及存在问题

该项目治理范围为大凌河凉水河子Ⅱ站至河口公路桥河段，位于北票市高速公路的出入口西侧，距项目区河道上游330m处为北票市污水处理厂的排污口。目前，该河段水边环境脏、乱、差，生态环境遭到一定破坏，垃圾成山，北票市污水处理厂排放中水时常不达标;大凌河干流已经编制了治理保护规划，但凉水河还没有完整的规划;长期以来，凉水河只注重了北票城市段的开发利用，对凉水河治理资金投入严重不足。

2011年辽宁省凌河保护区管理局监测断面结果见表1。

表1 2011年凉水河水质监测结果单位:mg/L(pH值除外)

凉水河现状水质类别为劣Ⅴ类，对下游白石水库水质将产生严重污染。

2.2 工程规划设计

该工程应用“基于枯水流量的主河槽生态治理技术”共建成边滩湿地4处，河槽湿地1处，洼地1处，栽植湿生植物芦苇、香蒲、千屈菜;利用土方平衡新建生态岛屿5座;景观生态区1处，其中设有2座荷花池配以亲水平台;潜坝9座，心滩7处;河道清运总土方量为22250m3;整修乡间路943m;河道断面0+500～0+ 700间的幼林，补栽树苗，河道断面2+900～3+750与断面0+300～0+500河段，栽种树木，在河口公路桥上游荒地及小开荒地上种植油乔灌木，美化环境。

2.3 治理效果

经过对凉水河的生态治理与修复，实际效果达到预期设想，主要表现在:

水质由原来的劣Ⅴ类达到了规定的Ⅳ类以上标准。根据凌河局2012年10月监测断面数值，水质情况见表2。

表2 2012年10月凉水河水质监测结果单位:mg/L(pH值除外)

湿生植物及乔灌木生长良好，青蛙、鱼类数量明显增加，野鸡、天鹅、鸟类等频繁进出。湿生植物均衡生长，草、灌木及乔木等大大降低了暴雨对土层的冲刷，达到了水土保持的效果(见下图)。

Study and practice of main channel ecological management during low water discharge

QIAN Tong
(Chaoyang Linghe Protected Areas Authority，Chaoyang 122000，China)

In the paper，main channel ecological management technique during low water discharge is described．Principles of main channel ecological management technique on river ecological management during low water discharge are systematically analyzed．Daling River Beipiao Liangshui Section River Channel Comprehensive Control Stage I Project is taken as an example．Application condition of low water discharge main channel ecological management technique in western Liaoning Province is introduced．

low water discharge;main channel;ecological management;river comprehensive control

TV85

A

1005-4774(2015)05-0037-03