农村中小型河道生态治理设计结构类型与施工方法探讨

牛 萍

(抚顺县水利事务服务中心，辽宁 抚顺 113006)

农村中小型河道大多贯通乡镇地区，这是农田灌溉的重要水利枢纽，对农业生产发挥着辅助农业排水和防洪排涝的重要功能。近年来，三农问题越来越引起国家的重视，农村河道整治逐渐成为地方政府关注的焦点，并提出施工方要联合市政单位综合实施河道治理建设的策略[1]。对此，国内学者从不同角度提出了一系列河道整治对策，如刘雨佳[2]等综合考量了多个维度并提出深圳市丁山河河道治理方案，在城市空间营建、河道生态廊道、水源补水、源头治理、河岸防护、水文过程修复等方面进行整治，区域生活和水生态环境得到明显改善。但现状实际情况显示，由于施工方法选择不当早期农村河道治理成效较差，甚至出现加剧河道淤泥堆积的现象[3]。因此，为充分发挥农业生产中农村河道的重要作用，从根本上解决农村河道问题，本文全面探讨了农村河道的类型及其生态治理方法，旨在为提高河道生态自修复能力、推进区域绿化修复工作和落实生态建设等提供一定参考。

1 农村中小型河道类型

1.1 集聚地河道生态治理

聚集地河道生态治理结构类型主要是利用水生植物构建的缓冲带有效吸附污染物，以此实现水质净化、水生态修复和水环境保护的目的。此外，将植物缓冲带布设于河道两侧可以净化农村沟渠，在延缓降雨产流时间和减少河道产流的同时，通过植物有效截留有机污染物，进一步减少地表径流、河道水体和居民生活用水中的污染物量。聚集地河道断面结构设计时，应在满足防洪安全和生态要求的条件下，最大程度地维持河流自然蜿蜒性，防止渠系化问题的出现[4]。为降低对生态环境的影响以及维持农村河道的自然循环，实际工程中综合考虑深滩与浅滩的设计方法。

1.2 山溪型河道生态治理

目前，部分山区农村河道泥沙淤积问题已非常严重，加之河砂滥挖、水产养殖模式分段实施拦截等，致使农村河道水质恶化、水生态功能退化、河岸坍塌等问题突出。因此，必须结合山溪型河流特征采取有针对性的生态治理策略，通过科学设计生态治理结构类型及建设中下游平坦区河漫滩，充分发挥其滞洪和行洪功能。农村河漫滩结构设计施工过程中应保留其滞洪功能，河道位于旅游区时可增设亲水区和休闲区，以此维持其休闲娱乐功能[5]。此外，山溪型河道生态治理应保留自然蜿蜒性，为微生物、生物等创造适宜的生长环境，为恢复生物多样性提供有利条件。一般地，渠系化是传统河道治理比较常见的结构形式，这种方式会破坏河道的自然结构特征，降低河流的生态服务功能。因此，山溪型河道治理应维持深浅交替形态，为各种水生物的繁衍、生长等创造适宜的环境。

1.3 平原型河道生态治理

平原型河道生态治理结构类型大多应用于土质疏松、地势平坦、生态系统自修复能力差、水质易污染、人口较密集的区域，其结构类型与山溪型河道相比具有明显差异[6]。所以，为有效解决水污染问题，在实际工程中应采取适宜的结构类型，即选用原有自然岸坡，以搭建生态护堤的方式辅助适合适量的植物措施，更好地完成河道治理。设计施工过程中最大程度地放缓坡比，通过采取植树护岸、土质岸坡等措施，为水生动植物的生长和发育提供良好的环境。针对河岸边坡较陡的河道，在保证施工质量和作业人员安全的情况下，可以利用木框或木桩加固结构，以确保工程效应的发挥[7]。

2 河道生态治理施工方法

2.1 断面设计

农村河道生态治理类型不同所选择的断面结构具有一定差异，比较常见的3种断面结构有矩形、梯形和复合型，如图1。

河道断面型式选择时应充分考虑周边生态环境和水土资源的利用情况等因素，尽量降低工程建设对周边环境的不利影响，逐渐形成自然生态协调统一的循环模式，保证岸坡稳定和水系统良性循环。农村河道生态治理时要注重保护河流的天然属性，在维持自然原有功能的情况下尽量减少人工痕迹。考虑到不同断面型式的适用范围及其优缺点，按照复合型>梯形>矩形的优先顺序确定河道断面。在合理选择断面型式的基础上，采用毛石堆砌的方式将正常水位以上部分砌筑成斜坡结构，从而扩大水生动植物的繁衍生长空间。水流速度较快时，可将重力式干砌块石挡墙设置于河道两侧，以此减少河岸受水流的冲刷作用。

图1 河道断面结构型式

2.2 水污染治理

在河道断面建设完成后，还要考虑不同污染程度合理选择生物、化学、物理等方法治理受污染水体，具体如下：

工程建设对周边环境不会产生影响且受污染程度较低的水体，主要选用物理方法。河道内的淤泥和水藻利用机械设备除去，该方法具有操作简便、施工效率高、工程成本低等优势，一般适用于污染物含量较少且受污染程度较低的水体。

工程建设对周边环境产生一定影响且受污染程度中等的水体，主要选用化学方法。将化学药剂或铁盐等物质加入水体，可以达到沉淀水体中磷成分和除藻的效果，但这种方法易造成二次污染，并且工程成本较高。

工程建设对周边环境产生严重英强且受污染程度较高的水体，主要选用生物方法。将光合细菌、Clear-Flo菌剂等外源微生物投入农村河道，可以有效降解水中污染物，发挥增强河流自净功能的作用[8]。此外，在天然材料上附着的微生物群落可以形成生物膜，并达到吸附水中污染物和净化水体的效果。

2.3 护坡构造

河道护坡构造时应考虑农村河道特点，综合利用硬质工程措施和林草植物措施，经一定时期的生长植物根系形成复杂的结构，可发挥一定的固结土壤作用，而使用钢筋混凝土材料建设的硬质工程，通过搭建边坡防护结构达到稳定岸坡的作用。

硬质工程施工时要结合边坡网格尺寸，通过合理设计网格完成混凝土的浇筑施工，一般选用现场浇筑的方式。鱼鳞型网格能够形成中间凸起、两侧较低的结构型式，这种结构可以存储雨水资源，并用于河道周边植物浇灌，发挥天然蓄水台的作用实现雨水资源的高效利用。硬质工程施工应考虑农村河道的结构参数，通过适当调整工程参数保证自然长度上生态河道的休止角度与鱼鳞网格结构边坡倾角的适应性，该条件下硬质工程材料不会受到地表径流的冲刷作用，有利于延长硬质工程使用年限，有效提高工程整体质量。工程中，大多利用锚杆结构连接生态河道与护坡网格结构，在河道边坡中放置锚杆能够实现整个河道边坡与护坡网格结构的稳固连接，保证护坡的整体稳定，充分发挥锚杆的支护功能。另外，在施工条件允许时应选用等级更高的钢筋混凝土材料，以此更好地保证支护结构的安全稳定。

2.4 植物类型

护岸植物种类选择时应遵循物种多样性、以乡土植物为主的原则，选择适于当地环境的本土植物，由此以来既能有效控制病虫害，还可保证植物成活率。在农村河道生态治理中利用乡土植物可以有效发挥防护作用，在保护区域生物多样性同时进一步提升农村的整体生态价值。

实际上，丰富的物种多样性是构建健康、稳定植物群落的必然条件，在植物种类选择时尽量选用多种能够维持群落稳定、健康的植物。考虑到不同的地形条件，植物种类选择也会存在较大差异，如山地丘陵区河道具有洪水位高、流速快等特点，该条件下选择的植物要有发达的根系和较强的抗冲刷能力，常见的植物类型有硕苞蔷薇、细叶水团花等；平原区河道具有汛期高水位时间长、坡降小等特点，该条件下选择的植物要有较好的耐水淹能力，常见的植物类型有池杉、芦苇等；沿海区河道的含盐量较高，并且土壤中有机物含量丰富，该条件下选择的植物要有相对柔软的枝条和较强的耐盐碱性，常见的植物类型有海滨木槿、怪柳等。考虑到河道治理的具体要求，有必要建设人工景观工程，一般选用成本低廉且比较常见的水保植物。

3 实例分析

3.1 工程概况

东洲河是浑河流域一条重要的支流，近几年东洲河进行了重点治理，其中东洲河城市段均已治理完毕，防洪标准有所提高。2015-2017年三次河道治理工程设计中，由于无法协调土地占用问题，东洲河(马郡村至王木村)原土堤只进行岸坡整形，增加植物防护，未做护岸工程，尚未没有形成完整的河道防护体系。后腰大桥上游中心桩号K0+593至K2+670河段为险工段，河道弯角过大，桩号K2+536处转弯角度为90°。马郡桥下游中心桩号K2+818至K5+663河段因周边洗煤厂及矿厂排渣、村民填土造地等原因，挤占河道严重，过水断面过窄，形成阻水卡口，影响洪水下泄，同时致使前两次河道治理中的岸坡生物防护遭到大量破坏。因此，现状两岸仅有局部河段有固滨笼防护，多数河段迎水坡因没有防护，堤身单薄，抗冲刷能力不足，且岸线曲折。工程建设不连续，工程型式不统一，对河流两岸构成潜在威胁，遇大洪水必造成极大的经济损失[9-15]。

本文以抚顺县东洲河河道治理工程为例，生态治理措施如表1。然后结合河道治理现状和以上论述成果，通过对比治理前后生态修复效果，分析了生态治理技术的适应性与可行性，只有构建完整的河道防护体系以及完善的护岸工程，才能提高东洲河总体防洪减灾能力。

3.2 计算方法

为便于对比分析，以植物恢复系数作为量化指标反映农村河道治理前后的生态效果，即利用公式γ=(ω-ω′)/W计算植物恢复系数，其中ω′、ω代表治理前、后河道内的植物数量；代表达到生态治理标准所需种植的植物数量。

3.3 结果分析

现场记录河道生态治理前后植物数量，并利用以上计算方法确定植物恢复系数如表2。由表2可知，治理前抚顺县东洲河植物恢复系数处于0.226～0.416之间，通过采取一系列的生态措施植物恢复系数均达到0.900以上。

表1 研究河段生态治理设计

表2 基于不同方法的实验数据

此外，该段河道实施生态治理后，其防洪标准得到提升，环境得到明显改善，护岸工程有效的保护河道两岸的农田及房屋，工程经济及社会效益显著，主要表现在：(1)减轻山洪灾害影响，河道生态治理可以加固东洲河河岸，减轻洪水、泥石流等自然灾害影响，保护村屯、道路、农田及群众安全；(2)减少东洲河泥沙含量，河道两岸修筑防护工程可减少泥沙入河量，减轻泥沙淤积对河流造成的危害；(3)改善生态环境，涵养水土，护岸工程的实施可有效控制土壤侵蚀，由于减少了水、肥、土的流失可增加土地的使用价值，提高当地农业效益，为当地农业生产创造良好的发展条件。

4 结语

(1)目前，我国农村河道生态治理尚未形成完善的技术体系，相关施工方法和结构类型设计还不够成熟。本文结合实践经验提出适用于不同河道的生态治理结构及其施工方法，以实际工程验证了生态治理的科学有效性，加快推进农村河道治理与保护，保障沿岸防洪安全，对促进区域经济发展以及建设环境友好型社会等极具现实意义。

(2)然而由于工程建成运行时间短，本文未探讨生态效应与工程造价之间的关系，并且尚需较长的时间检验生态治理工程的社会与经济效益，对此仍需进一步深入研究。