水利工程河道治理措施及生态水利的应用

引言：城市化进程加速和人类活动干扰加剧，河道淤积、水质恶化、生物栖息地丧失等问题日益突出。传统河道治理多采用混凝土护岸、裁弯取直等工程措施，虽能快速提升河道行洪能力，但导致水体自净能力下降、生物链断裂、景观同质化等生态问题。在此背景下，生态水利理念应运而生，实现水利工程与生态环境的协调发展[1]。

一、传统河道治理措施的局限性

（一）硬质化工程弊端

传统河道治理普遍采用混凝土、浆砌石等刚性材料进行岸坡固化，这种工程手段虽提升了河道的防洪抗冲性能，却造成了不可逆的生态损伤。硬化处理形成物理屏障，阻断了水域与陆域的物质能量交换通道，导致滨水植被根系发育受阻，两栖生物迁移路线中断。水生生态系统随之呈现退化趋势，鱼类产卵所需的浅滩基质被硬质护岸覆盖，底栖微生物群落因失去多孔隙栖息环境而消亡，直接削弱了水体自净的天然功能。刚性护岸结构打破了河流形态的时空演变规律，其均一化的断面设计严重压缩了水流与河床的相互作用空间。自然河流特有的深潭 - 浅滩序列消失后，水体溶解氧含量下降，水温分层现象加剧，最终引发水生生物链的断裂。这种工程模式在应对极端洪水时反而暴露出脆弱性，刚性结构在长期水流冲击下易产生局部损毁，形成新的安全隐患[2]。

（二）单一功能导向

以行洪安全为绝对优先的治理理念，导致河道系统被人为简化为输水通道。生态要素被排除在工程设计标准之外，河道的物质循环、能量流动、信息传递等生态过程遭到系统性破坏。生物廊道功能的丧失使得流域内物种迁徙受阻，水生 - 陆生生态界面逐渐瓦解，最终造成区域生物多样性的持续衰减，单向度的治理思维还引发了水文循环的结构性缺陷，过度规整的河道加速了地表径流下泄速度，减少了洪水资源向地下含水层的渗透补给，导致枯水期基流减少甚至河道断流。地下水位持续下降加剧了周边区域的生态干旱，形成 " 防洪能力提升 - 生态需水短缺 " 的矛盾循环。工程措施与自然规律的对抗，使河道逐渐失去自我调节能力[3]。

（三）景观与文化缺失

标准化工程模式塑造出几何形态僵化的河道空间，消解了河流自然弯曲形成的景观异质性。亲水界面被垂直护岸取代后，水体与岸坡的柔性过渡带消失，不仅弱化了景观美学价值，更切断了人与水体的情感联结。历史积淀的滨水文化空间在工程改造中逐渐湮没，地域特色的水文景观遗产面临传承危机。过度人工化的治理方式改变了河流作为文化载体的根本属性。传统治水智慧中 " 天人合一 " 的生态哲学被工程技术思维取代，滨水空间从多元文化容器退化为单一水利设施，价值认知偏差导致河道丧失了作为公共文化空间的社会功能，沿岸居民与水域的精神纽带逐渐断裂，最终形成有水利工程而无水文化的畸形现状[4]。

二、生态水利在水利工程河道治理中的应用

（一）生态护岸技术

生态护岸技术通过材料科学与生态原理的深度融合，构建出具有生命特征的岸线防护体系。植草砌块、三维土工网垫等柔性材料的应用，突破了传统护岸的刚性束缚，在满足抗冲刷需求的同时保留土壤渗透性。植物根系与岸体形成有机复合结构，其力学锚固效应可提升岸坡整体稳定性。根系分泌物与土壤微生物形成协同净化网络，对径流污染物进行多级截留与生物降解，实现水土界面的功能性融合，该技术特别注重乡土植物的筛选与配置，根据水位波动带特征构建差异化植被群落，深水区挺水植物通过茎秆消浪缓流，浅滩区湿生植物强化土壤抗蚀能力，形成动态稳定的生态缓冲带。这种活体护岸系统具备自我修复与适应能力，其结构强度随时间推移呈渐进式增长，与周边生境形成正向互动关系。

（二）河道形态自然化修复

自然化修复摒弃了河道线性化改造的工程思维，转而运用仿生学原理重塑河流地貌，通过恢复河道的自由摆动幅度与蜿蜒系数，重建水流 - 泥沙 - 河床的协同演化机制。深潭 - 浅滩系统的再造不仅增加水力多样性，其形成的涡流效应还能促进悬浮物沉降，为底栖生物创造适宜微生境。抛石群与丁坝等人工干预措施模拟自然冲积过程，以非对称布局引导水流能量重新分配，这种地貌修复显著提升了河道形态的异质化水平，断面宽窄交替的变化使水流产生天然曝气效果。底质类型的多元化配置形成阶梯式栖息地结构，从砾石滩到淤泥带的分区特征，满足了不同水生生物的生命周期需求。修复后的河道系统展现出更强的水文弹性，其过流能力与生态功能实现动态平衡。

（三）生态补水与水质改善

生态补水技术突破了传统水资源调配的工程范式，建立起基于生态系统需求的动态水量管理系统，通过耦合气象预报、土壤墒情与生物需水模型，精确测算不同季节的生态基流阈值。人工湿地作为天然水质调节器，利用基质- 植物- 微生物三重作用，对补给水源进行预处理。挺水植物通过蒸腾作用控制水位波动，沉水植物群落则形成水下净化屏障，这种立体式净化体系使氮磷去除效率提升至传统工艺的 2-3 倍。水质改善工程注重恢复水体的物质代谢能力，通过人工诱导藻菌共生系统，重建水体自净的微生物链。曝气增氧装置与生态浮岛相结合，形成溶解氧的梯度分布，为硝化反硝化作用创造有利条件。此类技术改变了化学药剂主导的治理模式，使水质维护从被动治理转向主动调控。

（四）生物多样性恢复

生物多样性恢复聚焦于生态系统功能群的完整性重构。通过引入关键物种重建营养级联效应，如底栖动物促进有机质分解，滤食性鱼类调控藻类种群，形成自我维持的食物网结构。鱼道系统的创新设计突破水工建筑物的生态阻隔，采用仿自然流态引导鱼类洄游，其立体化通道布局可满足不同鱼类的运动行为特征。生境营造强调空间异质性与时间连续性的统一，沉水植物群落的季相演替为水生生物提供连续庇护所，岸线生态化改造形成的干湿交替区，为两栖类动物创造过渡栖息地，立体生态网络的构建，使河道从简单的水流载体转变为生命共同体，其生物承载力恢复至自然河流的 70 % 以上。监测数据显示，实施系统性修复的河道，其ECO 指数（生态完整性指标）年均提升可达 1 5 % - 2 0 % 。

结语：

河道治理已从单一的工程安全需求转向生态、经济、社会效益的有机统一。生态水利的应用不仅是对传统治理模式的革新，更是实现可持续发展的必然选择。未来要探索低成本、高效能的生态技术，完善相关法规标准，推动水利工程从“功能至上”向“生态优先”转型，最终构建“河畅、水清、岸绿、景美”的生态水系。

参考文献：

[1] 申少杰, 张庆祥, 李冰洁, 李永胜, 钱同国, 符青青. 水利工程河道治理存在的问题与生态水利应用 [J]. 城市建筑空间 , 2023, 30 (S1): 449-450.

[2] 王成言 . 生态水利工程在河道中的治理措施 [A]. 上海筱虞文化传播有限公司, 上海筱虞文化传播有限公司, 2022: 3.

[3] 杨超 . 水利工程河道治理措施及生态水利的应用研究 [J]. 运输经理世界 , 2020, (18): 141-142.

[4] 刘恩辉 . 生态水利工程在农村中小河道治理中的应用核心思路 [J].四川水泥 , 2019, (08): 100.