河道整治對生態(tài)環(huán)境的影響范文

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1河流形態(tài)對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響

1．1河道縱向形態(tài)對河流生境多樣性的影響河道蜿蜒是一般沖積性河流的基本屬性，蜿蜒曲折的河流為河流中的生物生存、非生命物質(zhì)的時空轉(zhuǎn)換提供了基本條件。在自然條件下，河流的平面形態(tài)按“趨彎取直趨彎”進行周期性演變。河流的蜿蜒使得河道內(nèi)產(chǎn)生急流、緩流、環(huán)流等多種水流現(xiàn)象，不同流態(tài)的交匯又形成旋渦、跌水等復雜流態(tài)，這些復雜流態(tài)促進了紊動水體中各種物質(zhì)在平面與垂向上的傳遞、交換。落入水面的落葉、鳥類和魚類的排泄物等有機物從上層水體進入下層水體并被微生物分解；床面經(jīng)微生物分解之后的營養(yǎng)物質(zhì)則由下層被帶入上層水體，被浮游生物等利用，為整個生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)流通提供“養(yǎng)分”。

1．2河道橫斷面形態(tài)對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響天然彎曲河道一般表現(xiàn)為淺灘與深槽交替分布。淺灘洪沖枯淤，是河道調(diào)整縱比降的節(jié)點，深槽則能消耗水能，維護水道，保護河床。淺灘水體光照充分、含氧量高，適合水生動植物的生存，是鳥類、兩棲類等動物的棲息地。深槽則是有機物的儲存區(qū)與分解區(qū)，大量腐殖質(zhì)中的微生物，對有機物進行分解，為整個生態(tài)系統(tǒng)提供基本營養(yǎng)物質(zhì)。深水不但為魚類提供廣闊自由的空間，同時因沿水深方向上溫度、光照等環(huán)境條件的明顯差異，使得其間的動植物群落多樣化。

2河流整治工程對河流生態(tài)環(huán)境的影響

2．1護岸護灘工程對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響為穩(wěn)定河道邊界修建的護岸工程以及為保護灘地修建的護灘工程，通常采用抗沖的剛性材料連續(xù)固化河道邊岸，一方面改變了原有邊界的物理性狀，破壞了原有的生境條件，另一方面部分阻斷了原有河流水體與河床土體的聯(lián)系，阻隔了河流與陸地。為了保護灘地修建的生產(chǎn)堤（民垸），則會妨礙洪水的自然漫灘，阻隔漫灘洪水主要的物質(zhì)交換通道，大大削弱生態(tài)系統(tǒng)的能量流通作用。天然河床一般由礫石、卵石、沙土和黏土等構(gòu)成，其不僅具有透水性與周邊水系聯(lián)通，而且粗細不同的泥沙組成為微生物、小型水生生物提供了棲息地，為魚類產(chǎn)卵提供場所。河道整治工程對河床的硬化處理，減弱了河床的過水性與多孔性，阻斷了河流對地下水的縱向補充及對周邊濕地、沼澤和土壤的橫向擴展。因此，河床硬化處理對整個河流生態(tài)系統(tǒng)會造成不利影響，導致周邊動植物生存環(huán)境破壞，甚至因喪失生存條件而使物種消失。河床、河岸及邊坡的硬化處理改變了微生物的交換生存環(huán)境，破壞了魚類食物來源及產(chǎn)卵場所。

2．2河道形態(tài)整治對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響

2．2．1河道整治對河流縱向和橫斷面形態(tài)的影響河道整治工程一般從以下幾方面影響河道形態(tài)：一是固化邊岸、渠化河流，影響河流自然“趨彎→取直→趨彎”的演變趨勢；二是通過整治工程控導水流，影響工程上下游的河勢變化；三是治理工程簡約的幾何化斷面設(shè)計，約束了沖積河流的河道橫斷面的自然調(diào)整。一般護岸、護灘工程采用鋪設(shè)塊石、混凝土塊等抗沖耐蝕的材料，破壞了河流趨彎取直的自然演變趨勢；有時從航運安全考慮，通過河（航）道整治使河流渠化，有些裁彎取直整治工程則讓河段趨直，大大改變河流縱向形態(tài)與坡度，限制了河流蜿蜒的這一基本特性。同時河流流態(tài)單一，急流、回流和涌浪等復雜流態(tài)不復存在，大大減弱了水體與空氣的交換，削弱了水體內(nèi)各種物質(zhì)的時空交換。在航道整治工程中，為了改善通航條件，往往將河床斷面改造成規(guī)則幾何形式（如梯形）。為了改善流態(tài)，對有些深潭進行拋石處理，對礙航的淺灘進行開挖疏浚。經(jīng)硬化處理后河床形態(tài)單一，雖然滿足了通航要求，而河流生境多樣性則遭到破壞；同時河床、河岸及邊坡的硬化處理改變了微生物的交換生存環(huán)境，也破壞了魚類食物來源及產(chǎn)卵場所以及遷徙鳥類的親水環(huán)境。

2．2．2河流生境異質(zhì)性降低對生物多樣性的影響河（航）道治理工程中，河流縱坡趨緩，復雜回流、渦旋與急緩流交匯大大減弱，部分河岸硬化，護灘工程使洪水漫灘效應(yīng)降低，灘槽水沙交換受到阻礙。實測資料表明，河流治理工程使得河流生境多樣性降低，對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響是多方面的。例如護灘工程使水生植物生長區(qū)域減小，土壤中微生物的數(shù)量種類大大減少，邊坡硬化使魚類產(chǎn)卵條件惡化，鳥類、魚類以及兩棲類動物棲息地被破壞甚至消失。經(jīng)治理后河流中的物質(zhì)交流與能量轉(zhuǎn)換只在水域小范圍內(nèi)進行，而較難與周邊的生態(tài)環(huán)境進行物質(zhì)交換，使得河流生態(tài)環(huán)境的異質(zhì)性大大降低，生物鏈變得比較脆弱，一旦其中某一環(huán)節(jié)斷裂，則可能對整個生態(tài)系統(tǒng)帶來災(zāi)難性的影響。

3維護河流生態(tài)環(huán)境的整治理念與方法

3．1適度的河道整治與合理的工程規(guī)劃流域承接雨雪，孕育了河流；河流則為流域帶來滋潤萬物的水體，輸送水流、泥沙與各種養(yǎng)分，河流與流域互為依存，密不可分。各地的自然地理因子、氣候條件和人類活動等各不相同，河流也各具特色。但所有的河流系統(tǒng)都有其內(nèi)在規(guī)律性（河性），了解河性才能與河流系統(tǒng)和諧相處；了解河床演變規(guī)律及河流環(huán)境特點，才能合理規(guī)劃、設(shè)計河道整治工程。河流系統(tǒng)具有5個基本特性，即集合性、相關(guān)性、目的性、層次性和環(huán)境適應(yīng)性。河道治理應(yīng)該考慮基本河性，對河道的整治是對河道自然演變的一種干擾，這種干擾應(yīng)該是適度的。河道的過度整治特別是完全的渠化，從生態(tài)環(huán)境保護的角度看是不可取的。因此，河道整治的基本原則，除考慮一般性的河床演變規(guī)律、人類需求外，還要兼顧河流生態(tài)系統(tǒng)的基本需求與正常運轉(zhuǎn)。應(yīng)該給河流一定的自由度，滿足河流適宜的發(fā)展空間；在河道整治工程規(guī)劃時，整治工程的布局要考慮河流的自然形態(tài)與演變規(guī)律，順應(yīng)河勢布設(shè)工程，特別是注意對河流的宏觀控制。在局部河段既要考慮整治需求，又要避免對河道平面形態(tài)和斷面特性的過大改變，合理調(diào)整河道局部邊界，通過點、線、面的呼應(yīng)，形成對河流干涉度最小的有效治理工程體系；在河流生境敏感區(qū)，特別注意在維護河流生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上考慮整治工程的位置、規(guī)模與整治工程材料的使用。

3．2建設(shè)環(huán)境友好型河道整治工程基于生態(tài)和諧新理念進行河道整治，可以兼顧河道治理與維護生態(tài)環(huán)境。例如某北方河流毗鄰城市河段原有河道整治工程為單純防洪堤，控導工程體系不完善、標準低，河槽淤積萎縮，河灘成了到處是污水、垃圾的沙荒地，生態(tài)環(huán)境惡劣。調(diào)查數(shù)據(jù)表明，該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)再恢復能力比較差，生態(tài)彈性度指數(shù)僅為39．06。近年來，采用防洪整治與生態(tài)環(huán)境治理相結(jié)合的方法進行堤防治理工程建設(shè)，修建防御50a一遇洪水的高標準堤防，按設(shè)計洪水治導線進行堤防布置、建設(shè)與整治，險工段采用丁壩、塊石護坡及鉛絲石籠護根，一般堤段采用透水生態(tài)型護坡，迎水坡種草為主，背水坡種植灌木為主，美化了城市濱河環(huán)境，為改造灘區(qū)沙荒地，建立了大型濕地保護區(qū)，分區(qū)種植林草，改善灘區(qū)環(huán)境，還沿主槽修建不妨礙行洪的綠道，為河流綜合整治提供了一個很好的范例。

3．3采用生態(tài)型河道整治工程材料在河流治理中，傳統(tǒng)工程材料往往是破壞河流生態(tài)環(huán)境的主要因素，所使用的混凝土、漿砌塊石等材料硬質(zhì)渠化河道，阻斷了水土交換，以至喪失河流的自凈功能，破壞生態(tài)平衡；同時所采用的剛性與半剛性整治工程結(jié)構(gòu)因不能適應(yīng)地基的不均勻沉降和整體性不足而造成結(jié)構(gòu)破壞，甚至工程失事。采用生態(tài)型河道整治工程材料，例如生態(tài)護坡，對于河流以及周邊生態(tài)系統(tǒng)的恢復和保護會取得事半功倍的效果。

3．3．1加筋麥克墊目前常用的加筋麥克墊是新一代的整治工程護坡材料，由以聚丙烯為原料、孔隙率達到90％的護墊和高強度鋼絲網(wǎng)格構(gòu)成。這種護坡材料具有較好的柔韌性，能適應(yīng)地基的不均勻沉降，具有與自然河岸類似的糙率，可以不改變河流原有阻力條件與流態(tài)。在鋪設(shè)具有抗侵蝕性的護墊后，可以保護土地表面免遭雨水侵蝕，利于土壤落淤，同時保護草粒免受沖刷流失，吸收熱能，增加地濕，促進植物生長。護坡植物生長起來后，有植物根系和護墊、鋼絲網(wǎng)格的復合保護層，可以進一步提高岸坡防沖能力。這種生態(tài)護坡可以獲得與混凝土護坡、漿砌塊石擋墻相同甚至更優(yōu)的護岸作用，同時維持了河岸自然面貌。材料的多孔隙結(jié)構(gòu)依然使水土間物質(zhì)交換、能量轉(zhuǎn)換順暢，河水與地下水的交換通道暢通，同時為工程竣工后植被的恢復生長提供了有利條件，有利于水土保持，維持了水的自我凈化能力，為水生、陸生動物提供了棲息地、庇護所和食物來源。加筋麥克墊在洪峰期8h內(nèi)，其抗沖流速能夠達到6．0m／s；洪水持續(xù)時間較長（約60h）時，則抗沖流速降低為3．6m／s。這種生態(tài)護坡材料在洪峰期的抗沖能力還是比較強的，常年正常運用情況下，邊岸流速一般應(yīng)控制在1．5m／s以下。該材料在一些河道治理工程如護岸工程、邊坡防護工程中使用，都取得了較好的生態(tài)效益。

3．3．2植生護墊及格賓網(wǎng)籠防護材料植生護墊是一種面積大而厚度小的結(jié)構(gòu)，由六邊形雙絞合金屬網(wǎng)構(gòu)成，又稱雷諾護墊，由間隔1m的隔板分成若干單元格，并由一定尺寸的石料填充，見圖1。格賓網(wǎng)則是由六邊形雙絞合金屬網(wǎng)制成的矩形網(wǎng)籠，并用石料填充；面板邊緣采用更粗的鋼絲，并用間隔1m的隔板分成若干單元格，見圖2（a）；還有由雙絞合鋼絲網(wǎng)編制的網(wǎng)袋結(jié)構(gòu)，見圖2（b）。雷諾護墊結(jié)合格賓網(wǎng)的生態(tài)護坡一方面具有強生態(tài)恢復能力，一方面有較好的抗沖穩(wěn)定性，其容許流速范圍為3～6m／s。這種新型材料的主要技術(shù)指標與水力特性見表1。它們主要用于河道整治工程中的邊岸保護，防止河岸沖刷，適當控制河勢，穩(wěn)定航道；其填充、安裝簡單，易于水下施工。

3．3．3生態(tài)整治工程材料的特點（1）柔韌性與整體性。材料的網(wǎng)狀柔性結(jié)構(gòu)能適應(yīng)地基的不均勻沉降，尤其在需要抗凍脹、抗地震的地區(qū)更具優(yōu)勢。采用雙絞合、多纏繞結(jié)合的鋼筋網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)強度高，相鄰單元又絞合形成一個整體，即便出現(xiàn)個別鋼絲斷裂情況，也不會影響工程整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。（2）環(huán)境親和性。具有多孔結(jié)構(gòu)的新型生態(tài)材料具有良好的透水性，有利于河流與周邊環(huán)境的物質(zhì)交換，材料的多孔隙結(jié)構(gòu)有利于促進親水性灌木及樹木的生長，植被的恢復能更好地改善周邊環(huán)境。邊界阻力作用類似天然河流，有利于維護原有動植物群落的生存。（3）施工便捷且經(jīng)濟。材料結(jié)構(gòu)獨立，便于機械化操作，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)又利于水下施工；除鋼材外，其他材料如石料等可以就地取材，成本低廉，在某河道水環(huán)境治理工程中使用這種新型材料，節(jié)約費用10％，而且基本不需要后期維護費用。

4結(jié)語

（1）河流生態(tài)系統(tǒng)的正常運行必須具備良好的生境與多樣性的生物群落，傳統(tǒng)河道整治工程雖然穩(wěn)定了河勢、航道，防止了洪水泛濫，但因?qū)拥乐卫砼c維護河流生態(tài)系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)方面的認識不足，且受傳統(tǒng)工程材料的局限，所以影響了河流生境，對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生一些不利的影響。（2）基于生態(tài)和諧理念的河道整治必須建立在了解河性、了解河流生態(tài)系統(tǒng)特點的基礎(chǔ)上，進行適度的河道整治。在河流生境敏感區(qū)給河流一定的自由度，同時整治工程盡量采用生態(tài)工程材料。（3）新型生態(tài)材料具有良好的生態(tài)恢復能力，良好的柔性及整體性。要達到最好的工程和生態(tài)治理效益，需要進行既能滿足河道治理標準又有利于河流生態(tài)系統(tǒng)平衡的工程規(guī)劃設(shè)計，選擇適宜的新型生態(tài)工程材料。

作者：陳云飛 孫東坡 何勝男 單位：華北水利水電大學水利學院