大凌河流域河道生态治理工程设计研究

隋吉庆

(沈阳顺源德工程咨询有限公司，辽宁 沈阳 110000)

大凌河流域有北、西、南3源，三源汇合后流经朝阳、北票、义县、锦县等地区，最终汇入渤海，主要有牤牛河、凉水河、大定河、老虎山河、清河、细河、瓦子峪河等支流，对保护生态环境、保障沿途居民生活和工农业用水发挥着重要作用。该流域属中温带季风气候，年际降水量存在明显差异，降水量丰、枯比最高可达3倍，受季风气候影响6-9月降水占全年的70%～80%，年均降水量500 mm。河流水系补给来源以地下水和大气降水为主，年蒸散发1 700 mm，蒸发量最小、最大时段为5月和1月，年际径流量变化较大，径流丰、枯比最高达10倍。土壤类型以褐土为主要土类，包括草甸土、风沙土和褐土，主要分布于石质丘陵中下部、丘陵上部、山前高阶地和倾斜平原上。

大凌河洪水灾害频繁，特别是近些年来气候急剧变化，局部降雨颇多，成灾的机率增加，给当地人民群众的生命财产造成极大的威胁。对此，辽宁省建设实施了一系列河道治理工程，极大地改善了流域生态环境，在一定程度上恢复了河道环境的连贯性与多样性，生态河道景观效应初步形成，但局部河段仍然杂乱不堪、河槽不明显，需要积极开展生态治理。

1 传统的河道治理模式

1.1 传统治理模式

大凌河流域传统的河道治理模式是以防洪为主的单一工程治理，对河道采取堤防加固、防洪护岸、清淤疏浚等工程措施实施整治[1-2]。其中，堤防加固工程是沿河道边缘修筑的防御洪水漫溢，以保护沿岸农田、城镇及重要对象安全的挡水构筑物；防洪护岸工程是利用钢筋混凝土或浆砌石等硬质材料修筑的护岸挡墙，以防止洪水冲刷作用下河道岸坡出现坍塌、淘刷、侵蚀等破坏现象，提升其冲刷能力而修建的工程；清淤疏浚工程主要是为了增强河流的宣泄洪水功能，清理影响河道行洪的生活垃圾、违章建筑以及因泥石流、山洪冲积物等造成的河道淤积物。

1.2 存在的主要问题

从以下几个方面归纳总结了传统治理模式存在的主要问题，具体如下：(1)治理方案单一，缺乏总体规划。受限于现行管理部门分割、管理体系不完善等因素，大凌河流域河道整治仅对险要河段，采取钢筋混凝土挡墙、浆砌石护坡或抛石护脚等工程措施，突出强调局部防洪安全，而缺乏左右岸、上下游的总体规划，项目整体呈碎片化且工程整治效果不佳，甚至会产生相反的作用。(2)片面追求行洪效果，思想观念保守。一般地，采用扩大断面、加深河槽、裁弯取值等工程措施控制行洪，硬质材料的应用易河道渠系化，在提高行洪能力、增强堤岸稳定性的同时阻断了周边截止与河流的水力联系，不利于涵养保护水生态环境和水生动植物的存活，河流自净功能不断下降。(3)在水文环境和地形地质条件相似的情况下，建筑物形式雷同、河道断面单一且缺乏美感。

总体而言，大凌河流域传统治理模式已无法适应新时期水生态保护、水资源高效利用和生态环境综合治理的要求，迫切需要将河流整治工程与水生态学原理相结合，创建、保持或恢复河流水生态环境，在保障河流行洪安全的基础上兼具控制面源污染、维持水系统平衡等多种功能，推动流域内生态环境、经济社会的协调发展。

2 河流生态治理理念

2.1 基本原则

在显著增强河道行洪功能的基础上，采取增大河流空间异质性、立体形态多样性的非工程或工程措施，从而改善流域生态系统多样性，创建多种多样的自然生境更好地维持水生动植物群落生长，应遵循的原则如下[3]：

(1)综合性原则：河道生态治理工程应在保证防洪、排涝安全的前提下，综合考虑河流生态景观、水质净化等功能要求，兼顾亲水活动安全的需要。

(2)协调性原则：体现与周边协同发展的特点，项目规划注重与大凌河干流景观和当地城市发展规划相协调。

(3)自然性原则：坚持恢复湿地的生境，充分利用河流现状水文条件、地貌形态等因素，以人工修复为辅、自然修复为主；物种的配置及选择应以本土种为主，构建稳定性及自我维持能力较强的水生态系统。

(4)经济性原则：生态治理与社会发展、经济建设同步，以满足节能高效、因地制宜的原则，此外统筹后期管护与前期建设，最大程度的降低后期养护费用和前期建设成本，保证生态治理的可持续性发展。

2.2 岸线设计理念

最大程度的保留自然河流形态，尽量防止出现渠道化、规则化以及直线化等形态，坚持宜弯则弯延续河流蜿蜒曲折的天性；河流两岸岸坡间距要符合宽窄相间、宜宽则宽、宜窄则窄的原则，为设置和保留浅滩、急流、河湾、洲渚、湿地创造客观条件。

2.3 浅滩生境理念

河流浅滩生境拥有较为丰富的光热资源，水陆交汇带宜形成湿地，积水洼地内各种水生植物数量繁多且种类丰富，为两栖或软体动物、鱼类、鸟雀、植食性昆虫提供了充足的食物来源。植食性水生动物又为两栖或软体动物、鱼类、肉食性鸟雀提供食物，各种水生动物的排泄物反过来促进水生植物生长，肥沃了土壤；茂盛的水生植物又丰富了两栖或软体动物、鱼类、鸟雀、昆虫的食物，如此循环形成了相辅相生的水生动植物食物链[4]。

2.4 湿地生境理念

在河心或滨河适宜的地区，结合河流水文和地形条件设置人工湿地，考虑当地环境种植适宜的水生植物以模拟自然生境，利用生物、化学和物理等自然生态系统作用净化河流污水，并丰富和恢复水生动植物数量及物种类型[5]。

3 大凌河流域河道治理工程设计

3.1 纵断面设计

河流纵断面设计要符合土地利用以及河岸冲刷安全的基本要求，通过壅水建筑物的合理设置，形成浅滩与深滩相间的自然形态，最大程度的保持河流自然蜿蜒性以及降低河流生态系统受水利工程的胁迫作用，在实现河道内静水、缓流、急流并存的情况下力避河流形态的直线化，创造适合于蟾蜍青蛙、鱼鳖虾蟹以及苇荷萍藻等动植物繁衍留存的环境。由此以来，既降低了工程投资成本，又实现了自然生态美与工程美的有机融合[6-8]。

3.2 横断面设计

河道横断面主要有矩形、梯形、复式三种常见的断面形式，虽然规则的矩形或梯形断面有利于增强河道的过流功能，但其突出的渠系化问题降低了河道的自然美感。因此，在保持岸坡稳定以及满足过流要求的情况下宜选用的形式多样的复式断面，将岸坡的凹凸度人为地增加，并以浅滩与深滩交错布局的横断面为最佳。

3.3 岸坡坡比选择

3.4 岸坡防护设计

对于水流虚度不大且防洪能力要求不高的河段，岸坡防护设计时应先优先选用当地天然材料，尽量选用多孔透水、亲水性较强、有利于植物生长的材料，保持河流空间的连通性及水、土、气之间的相互联系，充分体现河流的自然美感，更好地维护水生态环境及水生物的生长繁衍[9]。

对于水流速度较大且防洪能力要求较高的河段，宜选择就近料场的堆石、块石、干砌条石等石材，尽量减少浆砌石护岸的应用[10]。自然石护岸的堆、砌能够给人以回归自然的感觉，使河流彰显古朴、自然、清新的特色。

3.5 滨水生态景观设计

(1)为了尽可能的减少占地，可以沿堤防或河道两侧将梯形及矩形横断面的河段设计成一定宽度的亲水平台。以超过河道正常水位0.10～0.25 m范围设置作为亲水平台的地面高程，平台上可以种树、植草、养花，布设人行道和桌椅条凳功能人们行走、休闲，增强河流亲水功能。

(2)将复式断面的河段滩地设计成天然的亲水平台，可以将较宽阔的滩地建设成生态湿地公园恢复河道生态环境，改善水环境，将较狭窄的滩地修建步游道路、滨河景观小景或小型野外活动场所等。

3.6 滨水步游道设计

根据不同河岸空间特点，可以将滨水步游道划分成挑出式、台地式、自然缓坡式三种不同类型。因此，滨水步游道设计时应考虑人们的亲水性、水生物栖息地完整性等要求，以及各河段水文地质、地形地貌等因素合理设计。

3.7 人工湿地设计

一般地，大凌河流域人工湿地设计类型多为表面流湿地，人工湿地内宜栽植适于当地的水生植物。配置水生植物时应符合自然物种多样性再现的原则，充分考虑“水生-湿生-陆生”生态系统的渐变特点依次设置“浮叶沉水植物—挺水或湿地植物—陆生乔灌草”等植物生态类型。以自然斜坡式连接水域与陆地系统，结合区域实际情况创建近自然仿生系统环境。

4 结语

传统的大凌河流域河道治理工程以单一的防洪治理模式为主，较少考虑生态治理模式。近年来，随着经济的发展以及水生态保护意识的增强，河道生态治理逐渐引起工程技术领域的重视，但对于“生态”理念，不同设计单位的认识存在一定差异，特别是在把握生态工程技术要点上还具有较大差别，并导致许多工程出现了问题甚至带来了安全隐患。大凌河流域河道生态治理涉及内容多、专业技术强，探究、总结、归纳、调研工程规划涉及技术要点及相关的理论认识，对于指导后续工程的实施具有重要意义。