生态景观堰在河道生态治理工程中的应用探讨

林 聪

(山东省水利勘测设计院有限公司，山东 济南 250000)

1 河道治理的现状与问题

生态河道治理是一项利国利民的水利工程，其治理模式中涵盖了生物科学、水利河道学、美学、环境科学以及生态景观学等多方面的知识[1]。中国的河流生态修复主要以政府单方为主导、水利部门为主体，缺乏生物、景观等方面的专家参与设计及施工指导[2]。传统意义上的河道治理，水利部门往往以本专业水力学等专业为依据对河道进行清淤、筑堤、兴建拦水建筑物等。河道治理断面整齐划一，对原河道水草、植被、生物生存环境产生全面的颠覆，影响了河道及周边的动植物、微生物繁殖，破坏原河道生态体系。拦水建筑物型式单一，缺乏美观效果，与周围环境缺乏融合性。近年来水利部门越来越重视水利工程对生态环境的影响，弥补工程产生的不利影响。但河道治理，尤其是中小型河道治理过程中，由于投资少、参与专业少、技术支持不足等原因，对生态和景观考虑不足。在习总书记“统筹山水林田湖草沙系统治理”的新要求背景下，中小河道生态化、景观化、系统化治理水平需要不断提高。

2 河道生态治理的认识与分析

对于生态河道一词，目前学术界尚无准确定义。多数学者认为生态河道是指在保证河道安全的前提下，通过建设生态河床和生态护岸等工程技术手段，重塑一个相对自然稳定和健康开放的河流生态系统，以实现河流生态系统的可持续发展，最终构建一个人水和谐的理想环境[3]。河流生态系统完整包括河流形态完整和生物结构完整2个方面，源头、干支流、湿地、湖泊等构成了完整的河流形态，动物、植物及各种浮游生物构成了完整的生物结构。河流生态治理工程涉及众多学科，包括水利、生态、生物、环境、地理等[4]。河流的生态治理需要通过扩挖疏浚、岸坡整治、拦水堰建设、生态修复、景观节点打造等综合措施，提升治理段河道防洪标准，满足河道拦沙蓄水、涵养水源，改善水环境和两岸生态环境的综合功能，实现治理段河畅水清、岸绿景美、功能健全、人水和谐的目标。生态景观堰具有拦砂蓄水、涵养水源等作用，对于生态景观结点打造具有不可替代的优势。

3 生态景观堰的应用探讨

3.1 工程案例

2020年8月31日，习近平总书记提出“统筹山水林田湖草沙系统治理”，第一次将“沙”字纳入了生态治理体系。银麦河生态治理工程为国家第一批山水林田湖草沙一体化保护和修复工程项目，是贯彻习总书记重要批示指示精神、落实党中央和国务院关于生态文明建设决策部署的重要举措。

蒙阴县银麦河未进行过统一的规划治理，山区河道坡降较陡，冲淤作用大，部分河段冲刷较重，局部位置淤积较为严重，河道荒乱无美感；由于河道管理薄弱，树木、建筑物等人类活动侵占河道的现象明显，河道行洪障碍多；现状河道现状行洪能力多数不足10年一遇，河道行洪排涝问题已经成为两岸人民生命财产的重大威胁，因此河道生态治理极其必要。

根据GB 50201—2014《防洪标准》[5]的规定，结合蒙阴县实际情况依据银麦河防洪保护对象的重要性，确定银麦河治理工程等别为Ⅴ等，防洪标准为10年一遇。根据SL 252—2017《水利水电工程等级划分及洪水标准》[6]，结合工程实际情况，确定主要建筑物级别为5级，施工围堰等临时建筑物为5级。

3.2 生态河道治理中拦蓄建筑物选型

目前在河道低水头拦蓄建筑物中主要有4种形式：橡胶坝、水力自控翻板闸、传统拦水堰和生态景观堰，各方案的特点见表1。

表1 拦蓄建筑物方案对比表

综合考虑，本次银麦河治理与生态相结合，打造生态河流，本着经济适用、生态、美观的原则，本工程设计采用生态景观堰方案。

3.3 银麦河生态景观堰设计指标

生态基流指为维持河床基本形态、防止河道断流、保持水体天然自净能力和避免河流水体生物群落遭到无法恢复的破坏而保留在河道中的最小流量[7]。银麦河属山洪型季节河道，河底坡降在1∶200～1∶400，河底坡降大，水流速度大，河道涵蓄水源能力差，水土流失严重，枯水期部分河段水量难以满足河道生态需水、涵养水源的要求。因此，需要建设生态景观堰，科学调控丰水期和枯水期的河道水量，保证河道生态环境良性循环和水资源持续利用。生态景观堰基本信息见表2。

表2 生态景观堰基本信息表 单位：m

3.4 生态景观堰的型式

新建生态景观堰分为铺盖、堰体、消力池、海漫、防冲槽5部分，堰体采用C30埋石混凝土结构。新建生态景观堰有3种型式：波浪型、拱型、鱼鳞型。原有漫水桥加固采用圆拱型，堰体采用C30钢筋砼结构，与现状漫水桥进行结合共同挡水，为满足景观要求，堰体采用圆弧形与漫水桥泄水管衔接，满足挡水与溢流。

3.5 河道水面连续性设计

完整的河流形态使河道水流及其携带的泥沙、营养物质具有高度连续性，是形成连续生物群落的基础条件，对保持河流生态系统的完整与稳定具有重要意义。在条件允许的情况下，水面连续对提升河道整体景观效果、水生动植物生活环境连续性意义重大。结合河道坡降并结合实际情况，本工程采用生态景观堰挡水，挡水高度分别为0.8、1.0、1.2m，按照河道植物的要求，回水末端水深0.2～0.5m，0+169—0+615段、3+560—4+811段形成连续水面。

3.6 河道沙土保持

习总书记将“沙”纳入“山水林田湖草沙”生态体系，充分体现了“沙土”对于生态体系的重要性，银麦河属于山洪河道，河道比降大，河道表层主要是砂砾石层、中粗砂层，汛期山洪流量大、流速快，沙土流失严重，伴随着河道沙土的流失，河底及岸坡植被及微生态受到破坏。因此，保持河道沙土、稳定河床是关键的环节。生态景观堰能够减少堰上游流速，稳定堰上河床，对下游河床、岸坡进行适当护砌，能够起到稳固堰下河床，保住河道沙土，维持河道生态平衡。

3.7 生物连通通道

水利工程在防洪、发电、灌溉等方面发挥重要作用的同时，对河流生态环境也带来了不利影响[8]。生态景观堰的建设切断了河道上下游的联系，水系不连通导致许多生物栖息地环境改变，使生物骤减甚至消失。为了减少对河道中水生生物生活范围、繁殖与洄游活动的影响，在本工程中结合生态景观堰建设生物连通通道。经调查询访，银麦河无大型洄游鱼类，但河水中有一些小型鱼类、泥鳅等淡水生物，堰顶溢流时，生物连通通道会有20cm以上的水流，通过此通道河道生物可以从堰两侧跨过堰顶进入堰对侧水域，最大程度上减少建堰蓄水对河道生物的影响。

SL 265—2016《水利水电工程鱼道设计导则》中鱼道按其结构型式分为仿生态式、隔板式、槽式及特殊结构型式等[9]。本工程等别低，堰的数量多，投资有限，设置标准的鱼道工艺复杂、占地多、资金问题难以解决，结合工程实际，本工程采用岸坡式生物连通通道，大样图如图1所示，与护坡、齿墙结合布置，大大减少了布置难度、占地量、投资。本工程运行期间，加强对生物连通通道的观测，验证银麦河生物多样性上的应用效果，探索在投资较少的中小型河道中保持生物连通性的措施。

图1 生物联通通道大样图

3.8 以生态景观堰为核心的景观结点打造

河道整治规划不仅要从经济、人文、社会效应和全面建设社会主义经济角度出发，还要从生态角度考虑，体现出“人水和谐”的统一理念，使河流能真正造福于人类[10]。人水和谐是生态河道绕不开的话题，在河道生态修复过程中必须坚持“回归自然”和“人水和谐”，突出亲水和生态[11]。以景观堰为中心，以其上下游水面为依托，打造景观结点。选择与当地气候、文化相适应的植物，陆上植物与水生植物相结合，打造三季有花、四季常青、水岸结合的优美植物生态。通过亲水平台、烟雨钓台、水上木栈道、道路设计、滨水步道、生态驳岸设计等建筑物滨水步道路线流畅贯通，其间设置生态小岛、亲水平台、垂钓台、滨水广场、小品雕塑等设施，满足人水亲近的需求。在保持水土、涵养水源的同时，改善河道水生态环境，提高沿河两岸群众生活的幸福指数，实现“河畅、水清、岸绿、景美”的生态水系目标。

4 结语

生态景观堰堰型优美，过水时溢流面美观，与周边景观结合时，可打造“人水和谐”的生态景观结点，相比型式单一的传统堰型更适合在生态河道中应用。银麦河生态景观堰在蓄水拦沙的同时，充分考虑了河道动植物、微生物等生物多样性保护，在“山水林田湖草沙”生态治理的大背景下,有一定的借鉴意义。同时，为不影响河道生物生存环境的连通性，银麦河工程通过查阅文献和规范、咨询专家的形式，探索了在中小型河道中建设岸坡式生物连通通道的可行性，该应用技术体系目前尚不完善，后续工程还需要对岸坡式生物连通通道不断监测与总结，探索出投资少、布置方便、技术体系成熟的生物连通通道方案。