中小河流治理技术研究及生态修复探讨

王 越，丁艳荣，徐建华

（1.湖北省水利水电规划勘测设计院，430064，武汉；2.湖北水利水电职业技术学院，430070，武汉；3.湖北省水利水电科学研究院，430070，武汉）

我国中小河流众多，由于人类活动的延伸，目前我国中小河流存在着退化以及山洪灾害日益加剧的态势，进行中小河流治理势在必行，但是，要从河流本身的自然规律出发，坚持生态水利建设，由传统水利向现代水利过渡，本着保持河流水体与河岸的连续性，保持河岸植物群落多样性，增进河流生态系统功能完善化，保持河岸带功能延伸化，延续河流的健康生命。

一、我国中小河流治理存在的问题及规划应遵循的基本原则

1.中小河流治理存在的问题

（1）缺乏系统治理，防洪标准偏低

经过历代的治理，特别是新中国成立60多年来的大力治理，现在全国大江大河的防洪体系已基本形成，可以防御新中国成立以来发生的最大洪水。但是，全国绝大多数中小河流治理滞后，大雨大灾、小雨小灾频繁发生。目前全国大约有2/3的中小河流缺乏治理，防洪标准低于20年一遇~10年一遇洪水，达不到国家规定的防洪标准。

（2）洪涝灾害频繁，人员伤亡严重

据统计，一般年份中小河流的水灾损失占全国水灾总损失的70%~80%，近10年水灾的死亡人数中有2/3以上发生在中小河流的洪灾中。

（3）管理薄弱，河流规划和整治的前期工作滞后

由于管理薄弱，河道乱采砂石、乱弃废渣和垃圾、违章施工建设等现象屡禁不止。因为重视不够，前期工作缺乏资金安排，治理规划工作滞后，整治项目勘察设计滞后。

（4）未注重河流系统性作用

目前中小河流治理缺乏对河流系统性作用的重视。中小河流治理应遵循自然演变规律，该弯则弯，设计多样化的水流结构及河道形状，尽可能采取复式断面，并尽量利用植物根系的锚固作用进行整治，为河流沿岸动植物生存提供栖息地，同时也为河流系统间能量流动提供基础平台，为河流水质自然净化提供基础保障。

（5）投入不足，治理任务艰巨

长期以来中小河流的治理资金主要靠地方政府，特别是“两工”群众投工投劳，在“两工”取消后，中央和地方的资金未能安排，资金缺位造成治理停滞，目前治理任务艰巨。

（6）经济发展与河争地问题凸显

由于缺乏统一的治理规划，加之有些水主管部门疏于管理，以致违章工程侵占河道行洪断面，灾害损失不断加大。

（7）防灾意识不强

对不适宜居住的山区、河滩地上的居民没有实施异地搬迁安置工作，增加了防灾、减灾工作的难度。

2.中小河流规划应遵循的基本原则

坚持以人为本，人水和谐。坚持突出重点，兼顾一般；统一规划，统筹兼顾；分期实施，注重实效；与城市景观相结合；政府负责，分级管理。

二、中小河流治理评价准则及治理技术研究

1.中小河流治理评价的准则

（1）社会合理性指标

选取工程抗冲性、工程耐久性、工程景观效果、工程亲水效果、休闲娱乐服务功能等5个指标。

①工程抗冲性。治理工程能否抵御较强的水流冲刷，维护河道相对稳定，不出现大量岸坡崩塌现象，保障当地防洪安全。

②工程耐久性。治理工程应该具备一定的耐久抗老化功能，耐水耐气侵蚀，避免治理工程实施后进行重复性维修工作。

③工程景观效果。治理工程实施后河道具有良好的景观效果，即治理工程实施后河流自然度高，能够较快形成植被丰富、结构完整、生物种类和水体形态多样性高的近自然驳岸。

④工程亲水效果。治理后河道应具有良好的亲水效果，如河岸设置缓坡、沙滩，居民可以直接入水、戏水，可以进行水上活动等。

⑤休闲娱乐服务功能。治理后的河岸应为附近居民提供休闲娱乐服务功能，提升宜居环境。

（2）生态合理性指标

选取水生动物和微生物生存空间丰富度、流速分布多样性、滨河植被生长条件、生物通道通畅度、生态系统受干扰度、生态系统自我修复能力等6个指标。

①水生动物和微生物生存空间丰富度。主要考虑水生动物栖息地的丰富程度，特别是在大洪水或持续枯水期等特殊水文条件下鱼类及其他水生动物的生存空间；微生物附着和生存空间。

②流速分布多样性。治理工程实施后水流应具有多种不同流速分布区，以满足不同水生生物或者同一水生生物的不同成长阶段对水流流速的不同需求；治理工程实施后原有水生生物能较快适应新的流速分布条件；应设置跌水或者深潭结构来满足水流结构多样性条件。

③滨河植被生长条件。滨河植被能较快适应治理工程实施后河道水流、地貌条件的变化，治理工程本身应为植被生长初期提供必要的条件，使其较快形成多层次和多样化的植被群落。

④生物通道通畅度。治理工程实施后生物通道不被阻隔，水生动物、滨河植被及微生物应能与周围环境顺利完成物质和能量交换，进而顺利完成其生长过程。

⑤生态系统受干扰度。治理后河道原有生态系统不受较大影响，不存在本地物种生存条件遭破坏、生态系统种群结构被迫调整等现象，生态系统种群丰富度不应降低，生态系统的稳定性不应降低。

⑥生态系统自我修复能力。治理后河道生态系统应具备较强抵御外界干扰的能力；生态系统遭遇一定程度破坏时，系统具有自我修复、恢复稳定的能力。

（3）环境合理性指标

选取水流结构多样性、治理工程结构净化水体能力、治理工程透水性等3个指标。

①水流结构多样性。治理工程实施后河道应具有多样性水流结构，如跌水、漩涡、深潭等不同类型的水流形态，以增加水体复氧机会，提高水体自净能力。

②治理工程结构净化水体能力。治理后河流结构对污染物的拦截、吸附功能需能够吸收相关有机质和营养盐成分，帮助其完成迁移和转化过程，从而达到净化水体、改善水环境的效果；同时为微生物净化水体提供空间和载体。

③治理工程透水性。治理工程实施后河道径流和地下水之间应顺利完成交换，使地下水能够在丰水期得到补充，并在枯水期对河道径流予以逆向补给。

（4）操作合理性指标

主要选取7个方面的指标：取材环保性、材料加工环保性、施工简易性、施工期水土流失程度、施工期水生生物受干扰度、后期维护便利性、造价经济性。

①取材环保性。材料获取过程不应破坏当地的生态环境，如不存在大规模的开山采石、砍伐森林等现象；选用的生物护岸材料应不影响当地生态系统稳定性；当引进外来物种进行植被护岸时应不会造成物种入侵、挤占本地物种生存空间等现象。

②材料加工环保性。治理工程常使用生物材料，其材料加工过程应符合低碳环保要求，如广泛使用的生态袋、生态土工布、生态格网等化纤材料的生产过程不应产生大量附加污染物或需要消耗大量资源。

③施工简易性。治理工程施工过程宜简单快捷，施工时间选择合适；应尽量防止施工阻碍河道行洪，施工过程尽量避免扰民，尽可能少占用公共场地。

④施工期水土流失程度。施工进行河道开挖时应已编制水土保持方案，尽可能平衡填挖方量以减少开挖量，临时堆放土方进行必要覆盖、围圈处理，以减少水土流失。

⑤施工期水生生物受干扰度。施工过程临时改变水流条件，增加河道含沙量，对水生生物造成一定影响的，应尽量减少其影响程度和影响时间，尤其是某些生物可能在特殊时期具有特殊生活条件需求的，施工时应考虑予以避让。

⑥后期维护便利性。治理工程后期维护要方便简捷，工程不需要频繁维护，工程在遭到简单破坏后能完成自我修复。

⑦造价经济性。治理工程造价要经济合理。

2.中小河流治理关键技术

在中小河流治理中存在如何在安全性保证的前提下进行近自然生态建设，如何改善水环境，如何进行生态湿地建设以及水质改善工程等一系列相关问题。

河道横断面和纵断面是关系中小河流建设的关键因素。横断面关乎河流的河槽、滩地、河岸带植物群落的植被结构和河流湿地的生态建设与修复，对河流生物栖息地关系重大；纵断面关乎河流沿线纵比降、跌水、深潭等结构构成的多样流速分区，对河流鱼类洄游以及产卵等产生重要影响。考虑生态性的河流横断面应优先选择复式断面，在地形条件限制情况下，可以考虑梯形断面等，尽量避免矩形断面，以满足河道内两栖动物的动态迁徙通道不被隔断；在河流纵断面设计上，首先要明确河道的等级和功能，在此基础上，重点研究河道格局问题，确定合理的河道纵比降，必要时设置相应的设施，以满足水流多样性条件。

（1）河流横断面

河岸与河滩地的平均高程一般按照平水流量或多年平均潮水位设计，潮差较大的河段，高潮水位的滩地淹没水深不得大于1.2~1.5 m。

采用复式断面作为设计断面时，第二台阶的河道岸墙高度不得大于2.5 m；超过2.5 m时应设置第三台阶。

河岸和河滩地的宽度除满足平面规划和行洪、排涝要求外，其最小宽度应按照满足人身安全的最小要求设计。城区及城市化河段的滩涂最小安全宽度一般为1~3 m。

河道受建筑物、构筑物或其他条件限制不能采用复式断面的河段，可采用梯形或矩形断面，以及梯形、矩形与复式混合断面形式。矩形或坡降很大的梯形断面，河道深度大于2.5m时，应考虑设置防护措施保护人身安全。

穿过城市密集区的河道，在规划时应分析河道的视觉效果。一般认为：宽深比小于1的河道，人在岸上会有较强的封闭感；比值为3左右，会有比较舒适的感觉；比值在4～6之间时，会有空间宽阔的视觉。规划中应视河道功能和视觉需要确定河道宽度和宽深比。

穿过自然保护区的河道应分析生物廊道和斑块功能。保护无脊椎动物的河流廊道宽度大约需要3~12 m；保护鸟类迁徙及鱼类、小型哺乳动物觅食的廊道宽度大约需要12~30 m；削减面源污染物和保护河流岸带野生动物的廊道宽度大约需要30~60 m。规划中应结合生物调查资料和岸带情况确定。

（2）河流纵断面

对纵向比降在3%以上的河道，应考虑采用阶梯—深潭结构对河道断面进行改造，或采取鱼道与阶梯跌水相结合的结构缓解水流对河道的冲击，以营造多样性的地形结构。

对纵向比降在1%~3%的河道，可考虑利用人工辅助措施营造阶梯深潭结构，或采用阶梯式跌水结构，缓解水流对河道的冲击，营造多样性的地形结构。

河道纵向剖面规划设计应保护河道与河道、河道与湖塘之间的连通性，不设或少设挡水建筑物及构筑物。对河道内已建的壅水、阻水或影响河道排涝能力的建筑物，应给予改（扩）建或拆除。不能拆除的应考虑通过改变运营方式等保持水流畅通，或修建跌水与鱼道工程。

三、中小河流治理中生态修复的重要性

中小河流承载着调节局部气候、淡水供给、为多种生物提供栖息地的作用，沿岸有活跃的物质、养分和能量流动。自然状态下的中小河流堤岸往往物种丰富，生产力高。因此，生态河流研究的空间尺度应该是对河道具有直接影响的空间，主要包括河槽、河堤、河堤背水坡及其护堤地5～10 m(没有堤防的河道为河口两侧外20～50 m)的范围。天然河道系统内的水量、水质和生物三者相互联系，相互制约，共同构成河道生态系统。自然河道堤岸是生物活动最为活跃的区域，其间植物、微生物的存在为河道生物及水质自然净化带来了活力。然而，不合理的河道治理工程势必引起生物生境的破坏，长河道边坡是由多种异质性很强的生态因子描述的生境，形成了极为丰富的流域生境多样化条件，这种条件对于生物群落的性质、优势种和群落密度以及微生物的作用都产生重大影响。

因此，对中小河流治理的研究既要包括水利要素，也要涵盖生态要素。中小河流治理后，要考虑能否对其植物种群群落多样化带来实惠，能否增加异质性强的生态因子，能否有利于水质改善以及水环境优化，能否增加水景观及水文化内涵等等现代水利要素，以便进一步加强中小河流治理水平，促进人水和谐。

[1]田硕.城市河道护岸规划设计中的生态模式[J].中国水利,2006（20）.

[2]贾长松,刘桂玲.生态河道系统整治与建设研究——以浙江历史文化保护型河道为研究对象[J].中国园艺文摘，2009（7）.