农村生态河道治理的结构类型与施工方法

赵志祥，郏日堂

(江苏祥通建设有限公司，江苏 无锡 214000)

农村生态河道是用于农作物灌溉的关键水利工程，大部分河道贯通乡镇地区。在农业生产中，河道可以辅助农业排水，并起到防洪的作用。近年来，随着国家对三农问题的重视，地方政府关注到农村生态河道的建设问题，并提出河道建设的治理政策，要求市政单位联合施工方开展针对性河道治理施工[1]。文献[3]以深圳丁山河河道整治工程为例,提出多维度考量下生态河道综合治理，在水文过程修复、河岸防护、源治理、水源补水、河道生态廊道、城市空间营建等方面实施综合整治工程，有效改善区域水生态和生活环境。但根据发展现状可知，早期农村生态河道治理设计工作的实施并未取得显著成果，甚至由于施工方法选择不当，使河道淤泥堆积加剧[2]。为解决此类问题，发挥农村生态河道在农业生产中的作用，本文将开展农村生态河道治理设计结构类型的分析，并以此为依据，探讨生态河道治理施工方法。希望通过此次研究，全面落实区域生态建设，实现区域绿化修复工作，提高河道生态的自我修复能力。

1 治理结构类型

1.1 山溪性生态河道

目前部分农村区域河道存在严重的泥沙淤积现象，加上部分地区实施分段拦截水产养殖模式和滥挖河砂等，造成农村生态河道的水质变差，并影响了其基本功能。针对这一现象，采用山溪性生态河道治理结构类型进行治理。该结构类型中，河漫滩是最重要的组成结构。河漫滩大部分位于生态河道的中游和下游平坦区域中。利用该结构可以实现对洪水期的行洪和滞洪作用[3]。针对农村区域范围内的河漫滩结构，在施工设计时，应当注重保留滞洪功能，对于旅游区还可适当增加休闲和亲水区域，以满足人们的休闲娱乐需要。除此之外，该结构类型具有一定的蜿蜒性，能够有利于对生物多样性的保留，为生物、微生物等提供充足的生存环境。传统生态河道治理结构通常采用渠化方式，会造成生态河道自然特征结构逐渐消失。因此，在进行山溪性生态河道治理时，应当保证深浅交替，有利于多种水生物的生存以及繁衍。

1.2 平原河网生态河道

平原河网生态河道治理结构类型与上述结构类型相比，通常应用在地势平坦、土质疏松的区域。同时这一结构类型经常应用于人口较为密集，水质极易受到污染，且生态系统的自我恢复能力较差的区域。因此，在实际施工中应当针对污染问题，采取相应措施。在该结构类型中，选用生态护堤搭建方式，利用生态河道原有的自然坡岸，辅助适量适合该区域生长的植物，完成治理施工。在施工中应当尽可能将坡比放缓，并采用土质岸坡，辅助植树起到护岸的作用，同时也为水生生物群落提供良好的发育和生长条件。对于生态河道较陡的河岸边坡，应当利用木桩或木框结构加固，在保证施工人员安全以及施工质量的前提条件下，完成治理工程。针对部分农村生态河道通航要求，应当采用复合断面式的平原河网生态河道治理结构，对于常水位以下，需要采用干砌方式完成；对于常水位以上，需要采用碎石堆砌方法，减少航行过程中产生的波浪对河道造成的冲刷，改善农村生态河道周围环境。

1.3 集聚地生态河道

针对聚集地生态河道治理结构类型，通常会在河道两侧布置植物缓冲带，利用水生植物构成的缓冲带，吸收各类污染物质，解决水体富养化的问题。同时利用植被缓冲带净化农村沟渠[4]，一方面可以有效降低农村生态河道的产流量，延缓产流的时间；另一方面通过这一结构的施工建设，能够减少地表径流中污染物质的累积，并将部分有机污染物通过植物截留，减少河道水体中的污染物含量，进一步降低村民生活用水中的污染物含量。在这一结构类型的河道断面施工时，应当充分考虑生态设计的要求，并在满足防洪要求的前提下，保持河道原本的蜿蜒性，避免河道出现渠化问题。同时还可采用浅滩与深潭相结合的方式，实现对农村生态河道自然循环过程的协调，减小对生态环境的影响。

2 施工方法设计

2.1 河道断面施工

针对不同农村生态河道治理类型，可从以下3个方面选择河道断面结构，分别为矩形断面结构(a)、梯形断面结构(b)和复合断面结构(c)，3种不同河道断面结构如图1所示。

图1 3种不同河道断面结构示意图

由图1可知，在选择河道断面结构时，应当充分考虑农村土地资源的利用情况以及生态河道周围环境等因素，确保能够与自然生态的循环模式形成协调统一的关系，减小施工对周围环境的影响，确保农村生态河道体系的稳定。对于农村区域，在施工时，应当确保河道的天然性不被破坏，并在充分满足河道自身功能的同时，减少人工痕迹。基于上述三种不同河道断面的优缺点，在选择河道断面结构时，优先顺序应为：c→b→a。对于农村生态河道，在完成对河道断面结构的选择后，还应当在正常水位以上采用毛石堆砌的方法构成 一个斜坡结构，以此进一步扩大水生植物和动物的生存空间[5]。针对部分水流较快河道，为了缓解完成施工后的断面抗冲刷压力，还需要在河道两侧设置重力式干砌块石挡墙。

2.2 污染水体治理

完成对河道断面的施工后，还需要对受到污染的水体进行治理，根据污染程度的不同，可采取物理治理方法、化学治理方法和生物治理方法。

(1)针对污染程度较低，并且治理施工不会对周围造成严重影响的污染水体，可采用物理方式，利用机械设备去除河道周围的水藻和淤泥，并引水稀释。这种方法与其他两种方法相比操作更加简单，但通常仅能够应对水体污染程度较低，并且污染物含量较简单的水体[6]。

(2)针对污染程度中等，并且治理施工时会对周围造成一定影响的污染水体，可采用化学治理方法。通过加入化学药剂的方式，起到杀藻的效果，或添加铁盐的方式促进水体中磷成分的沉淀。这种治理方法的缺点是成本较高，并且容易造成二次污染。

(3)针对污染程度较高、并且治理施工对周围造成严重影响的污染水体，可采用生物治理方式。通过向农村生态河道内投入外源微生物，例如Clear-Flo菌剂、光合细菌等，加速水体当中污染物的降解，起到增强水体自净能力的效果[7]。除此之外，还可通过让微生物群落附着在天然材料上的方式，构建生物膜，利用生物膜吸附农村生态河道水体中的污染物，达到净化水体的效果。

2.3 护坡搭建

根据农村生态河道的特点，在搭建护坡时，应当选择植物根系工艺与硬质工程工艺相结合的搭建方式。首先利用植物根系的生长，在土壤中形成复杂的根系结构，起到巩固河道周围土壤的作用。其次利用硬质工程，使用钢筋混凝土材料，在河道周围边坡上搭建稳定结构，达到稳定边坡的作用。

硬质工程施工需要采用事先浇筑的方式完成，根据农村生态河道网格结构的尺寸，设计浇筑网格结构，并在施工现场完成对模型的浇筑。可采用鱼鳞型网格，形成两侧较低，中间凸起的浇筑结构，形成一个天然的蓄水台。在降水季节，通过这一结构能够实现对更多雨水资源的存储，达到水资源高效利用的效果。存储的雨水可以浇灌河道周围植物，不需要对滞留植物进行二次浇灌。在进行硬质工程施工时，还应当根据农村生态河道的实际结构参数，对工程参数进行调整，确保鱼鳞网格结构的边坡倾斜角度能够达到生态河道自然长度上的休止角度[8]。当达到这一要求后，在降水时，地表径流不会对硬质工程材料造成冲刷影响，提高硬质工程在后期使用过程中的质量，延长其使用时间。针对护坡网格结构与生态河道的连接，可选用钢筋混凝土材料制备而成的锚杆结构，将该结构放置在河道的边坡当中，连接护坡网格结构与整个河道边坡，确保护坡网格结构的稳定性，发挥出更大的支护作用。除此之外，为了进一步提高边坡支护结构的稳定性，在选择钢筋混凝土材料时，应当在施工条件允许下，选择硬度等级更高的材料。

2.4 植物种类选择

在选择农村生态河道治理中的植物种类时，应当遵循乡土植物为主和物种多样性原则。对于农村生态河道而言，应当选择符合当地生态环境的乡土植物，在适宜的环境中，乡土植物的成活率会更高，并且病虫害也会得到控制。将乡土植物应用到农村生态河道治理当中，不仅能够起到防护作用，同时还能够提高农村整体生态价值，更加有利于实现对生物多样性的保护。

对于一个稳定、健康的植物群落而言，应当具有更加丰富的物种多样性。因此，在选择植物种类时，还应当选择能够保持植物群落健康、稳定的多种植物类型。

针对农村地形结构，还需要选择不同的植物种类。例如，在山丘农村区域，由于其河道具备流速快、洪水位较高等特点，要求植物应当具备一定的抗冲刷能力，并且根部需要十分发达，应当选择细叶水团花、硕苞蔷薇等植物类型。在平原农村区域，由于河道具备坡降小、汛期高水位持续时间长等特点，要求植物应当具备更高的耐水淹能力，选择种植芦苇、池杉等植物。在沿海农村区域，由于河道具备更高的含盐量，并且土壤当中含有丰富的有机物，要求植物应当具备更高的耐盐碱性，因此应当选择枝条相对柔软的中小型植物，例如怪柳、海滨木槿等植物。

由于农村地区的特殊性，应当进行规模较大的人工景观建设，针对这一问题，选择较为常见并且成本低廉的优良水土保持植物。

3 实验论证分析

3.1 实验准备

本文通过以上论述，从多个方面设计了农村生态河道治理施工方法。在实际应用中为了进一步提高该方法的适应性，以某农村区域为例，针对该区域中的生态河道进行治理，并将治理结果与该区域范围内应用传统治理方法后的效果进行对比。本文研究的河道治理长度超过6.5km，流域面积为562.22km2。河道内存在大量杂草，并且局部存在严重的河岸冲刷现象，同时人为侵占河道、树木等行为，严重影响到了研究区域范围内河道的行洪排涝能力，急需一种全新的治理施工方法，实现对该农村生态河道环境的改善。研究区域河道参数对照见表1。

表1 研究区域河道参数对照表

根据表1可以看出，针对上述五个不同分段，利用本文提出的施工方法治理，将完成治理后的结果进行记录。为了方便比较，将传统治理方法得到的结果与上述治理方法得出的结果进行比较。选择将该区域生态河道植物恢复系数作为量化指标，植物恢复系数计算公式为：

(1)

式中，γ—生态河道植物恢复系数；w—完成河道治理后，研究区域内植物数量；w′—河道治理前，研究区域内植物数量；W—研究区域生态河道所需植物种植标准数量。

3.2 实验结果分析

完成上述实验准备后，根据公式(1)，将本文和文献[3]两种治理方法施工后的实验数据进行记录，见表2。

表2 两种施工方法实验结果对比表

根据表2中得到的实验结果，进一步分析得出，在本文施工方法下该研究区域生态河道周围植物恢复系数均超过0.900，而文献[3]方法下该研究区域生态河道周围植物恢复系数在0.200～0.450范围内，植物恢复系数严重不符合该区域生态河道的治理要求。同时，在施工过程中，本文施工方法无论在经济效益上，还是在社会效益上均明显优于文献[3]方法。通过本文施工方法的应用与实施，促进了该区域生态河道排涝效益的发挥，同时弃渣和开挖动土面都得到了更加有效的防护和充分的利用。因此，通过对比实验证明，本文提出的农村生态河道治理施工方法在实际应用中能够有效改善农村生态河道环境。

4 结语

当前，农村生态河道治理仍然处于起步阶段，本文根据治理的结构类型对施工方法进行设计研究。通过本文研究，针对不同治理类型，提出相应的施工方法，并通过实验进一步证明了该施工方法的可行性，所设计的施工方法一定程度上有利于农村生态河道治理，且治理效果较好，在实际应用中可提供参考意义。

由于研究时间有限，虽然实验结束后能够掌握到预期的生态效应效果，但就该施工项目的造价和生态效应之间的关系并未进行充分考虑。同时，其经济效益、社会效益等还需要更长时间的检验，未来的研究工作可以对此进行更加深入的探讨。