生态提升导向下河道治理工程技术路径优化

引言

河道作为水生态系统的重要组成部分，承担着防洪排涝、供水调蓄等基本功能，也具有涵养水源、调节水文、维系生物多样性、改善与维持生态环境等功能，是水生态系统中最重要的“防洪、生态、景观”。传统河道治理普遍强调“防洪、生态、景观”建设，缺乏对河道生态系统的整体性、系统性考虑，造成河道自净能力丧失、水生生物栖息地毁坏等问题，随着我国大力推进生态文明建设工作，生态提升已逐渐成为河道治理的新要求，并在保障防洪安全的基础上追求“防洪、生态、景观”协同发展的技术路径。

1 生态提升对河道治理的核心要求

1.1 生态功能的完整性修复

生态提升导向下的河道治理是维护和修复河道生态系统完整性的具体措施，使河中的水文、地貌、生物等因素能够协调运转。从水文上来说就是需要保持河道生态基流即河道流量占多年平均流量的 10～30% ，维持河道自然径流季节变化。从地貌来说就需要维持河道生态横向断面多变，形成包括深潭、浅滩、弯道等自然分布地貌，为不同的水生生物留有空间和合适的场地。从生物来说，需要沿河生态建设发展完善“水生植物-鱼类-鸟类”生态链系统，使生态系统处于自我稳定的平衡状态中运行。

1.2 水文过程的自然化调控

传统的河道治理如“裁弯取直”、“硬化护岸”对自然水文节律的改变影响了洪峰流量和枯水期流量。采取工程措施恢复生态的方法需运用技术手段来模拟自然水文过程，在防洪调度过程中兼顾生态环境需要，在汛期利用生态护岸的透水性降低水流速度并削减洪峰，枯水期运用闸坝联合调度方式确保河道基流，防止断流。

1.3 景观与生态的协同融合

河道治理不应只停留在“工程美观”的层面，还应把河道治理和生态环境保护以及景观功能很好地结合起来。在景观设计时要遵循生态优先的原则，采用乡土植物配置植被群落，不用或少用人工引进的外来物种，以免产生生态入侵；河边空间设置要保留一定比例的自然湿地，做到两者兼顾。

2 当前河道治理技术的局限性

2.1 工程措施的生态破坏性

传统的河道治理所用到的都是在河边采取混凝土护岸、浆砌石挡土墙硬质护坡等方法来达到防止河堤冲刷的目的，在此过程中会将河水与土地之间的物质交互作用断绝，使得河道—土壤—水体—植被的生态系统遭到破坏。

2.2 技术应用的碎片化问题

目前河道治理技术应用不系统，单一问题单兵作战，比如解决水质问题只采用人工曝气而不做水生植物净化，解决水生态环境问题只种水生植物而没有配套建设栖息地等，都是片面解题方法，极易陷入“治理-反弹”的怪圈。有资料记载，某市的河道治理后半年时间，就因没有同步开展滨岸带植被修复工程，导致水质回流到治理之前状态，氨氮从原来的 1.2mg/ L 反弹到了现在的 3.5mg/L 。

2.3 管护技术的滞后性

河道治理后的管护技术没有适应生态建设要求，主要有：一是河道清淤过度，使水生生物失去了水域空间；二是利用化学药物除藻，造成了二次污染；三是缺乏长期生态监测系统，不能及早发现生态系统退化的苗头。由于管护不到位，治理后的河道仅 3 年后，植被覆盖率由 80% 下降到 30% 左右。

3 生态提升导向下河道治理技术路径优化方向

3.1 从“工程硬化”到“生态护岸”的技术转型

生态护岸通过材料和结构上的创新实现了防洪功能和生态功能的一体化，“格宾石笼+植被”的复合型护岸方式。“格宾石笼+植被”是由 6 边形网目金属笼装入块石而成的一种类似墙体的形式，具有极佳的抵抗水流冲刷的能力（能抵抗大于 5m/s 的速度）同时孔隙率高达 30%-40% ，有利于微生物在其表面附着。对于冲刷较为严重的河段，可以利用“多级台阶式生态护岸”从河面到岸顶分为 3～5 级台阶，每级高 0．5～1． 0m 、宽 1～2m∘ 。在每级台阶上分别种植沉水植物(菹草)、浮水植物(睡莲)、挺水植物(菖蒲)，构建逐级升高的梯度植被带，可以分级降低流速(流速削减率 40% )、阶梯型堆附淤积物、提供栖息环境和植被根系截留泥沙等作用(年拦截泥沙量可达 10～15t/hm2 )。

3.2 从“单一治水”到“系统修复”的技术整合

构建以“水文调节-水质净化-栖息地修复”为主体的系统性技术体系。其中，在水文调节方面运用“闸坝联合调度+生态流量保障”技术，依据流域水文模型计算出不同季节的生态基流，并将此季节的雨水留做生态用水，夏季开闸泄洪时保留约 10%-15% 生态水量。

在水质净化方面，组合应用“人工湿地 .+ 生物膜”技术，人工湿地面积按河道水域面积的 10%-15% 配置，种植香蒲、鸢尾等植物，搭配沉水植物种植区（覆盖率 30%40% ），通过植物吸收、微生物降解去除污染物，COD 去除率可达 60% 以上。在栖息地修复方面，在河道内构建“深潭-浅滩”交替结构，深潭水深 2-3m ，占河道长度的 30% ，为鱼类提供越冬场所；浅滩水深 0.3-0.5m ，种植水生植物，为小型生物提供庇护。

3.3 从“被动管护”到“智慧运维”的技术升级

利用物联网及大数据技术建立智慧管护系统，在河道两侧铺设水质传感设备（可测定 pH 值、溶解氧、氨氮等），并联接视频监看装置，水位信息与监控视频、水质数据全部实现实时传送。建立生态调度模型，以河流实际水文数据为基础运行闸坝，保持河道生态基流稳定。此外，可通过无人机巡检，每月监测植被覆盖率、岸线稳定状况，代替人工作业方式(工作效率提高 5 倍以上)。而在生物管护中采取“以水养水”的方式投放适量的滤食性鱼类(鲢鱼、鳙鱼)，适当添加微生物制剂(光合细菌等)，从而实现水体自然净化的目的，减少投药次数。

4 生态提升导向下河道治理关键技术措施

4.1 河道形态修复技术

采用“平面蜿蜒化+断面多样化”的设计方法。平面上保留自然弯道，弯道半径为河道宽度的 3-5 倍，增强水流的紊动性，提升污染物降解效率。

断面上结合“V 型”“梯形”“复合式”等多种形式，主河槽宽度按 20 年一遇洪水设计，两侧设置滩地（占河道总宽度的 40%-60% ），滩地高程高于常水位 0.5-1m ，汛期可临时行洪，非汛期种植草本植物。对于已硬化的河道，采用“破硬还软”技术，间隔拆除 10%-20% 的混凝土护岸，改为生态袋护岸（填充本土土壤与草种），恢复河道与陆地的物质交换。

4.2 水质净化强化技术

打造“源头控制-过程拦截-末端净化”的三级净化体系。源头控制即在河两岸各设宽度 ⩾10m 的植被缓冲带，种植乔木(垂柳)、灌木(紫穗槐)、草本植物等，依靠植被屏障吸收作用减少面源污染排放(氮、磷去除率可达到30%～50% )；对于过程拦截而言，河道设置生态浮岛(覆盖率 15%-20% ),浮岛上种植美人蕉、风车草等植物，根部附着生物填料(聚乙烯多孔载体),达到“植物-微生物”协同净化的效果；末端净化是在河道入湖(海)口处建立人工湿地，按照入湖流量大小设置湿地(每立方米流量设置 湿地),采取“潜流湿地+表流湿地”组合工艺，总氮去除率大于 60% 。

5 结语

生态提升导向下的河道治理工程技术路径优化，核心在于突破传统“工程治水”的局限，通过构建“生态优先、系统治理、协同管护”的技术体系，实现防洪安全与生态功能的协同提升。

参考文献：

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