关于晋安区实现小流域河道生态治理的技术措施

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论文摘要

  0引言

  福建省历来重视河道治理工程的建设和城镇的防洪堤建设。20世纪70年代的河道裁弯取直和土地平整工程建设;20世纪90年代的清水、绿水工程建设;近几年的中小河流治理工程建设等等,都取得非常显着的经济效益和社会效益。2010年以来,福州市晋安区陆续实施或即将实施解放溪、汶石溪、桂湖溪等小流域河道整治工程。即将实施的桂湖溪流域河道整治工程,在设计过程中改变以往理念,以河畅,水清、景美为前提,以生态修复为重点,抓住重点项目的设计,取得专家和业主的认可。在工程设计与建设过程中,深深地体会到工程设计能否达到安全、经济、风险三位一体是非常重要的。

  1小流域河道的特点及存在问题

  1.1小流域河道的特点

  小流域河道的特点是流域面积小,河道短,坡降大,河道宽度变化大,河床稳定性差,冲淤不平衡甚至形成游荡性河道。
  造成河道恶化的原因是多方面的:一是地形、地势的原因。河道上游坡降大,冲刷严重,下游坡降小,流速较小,淤积较严重,特别是集镇所在地的河段。二是地质原因。上游河道经过几百年的冲刷,大部分都出露基岩或者大块石堆积的河道,抗冲刷能力强。下游河道大部分为砂卵石堆积层,两岸还有沙壤土等,沿海(或潮区)还有深层的软土层,抗冲刷能力差。三是水土流失和人为破坏。水土流失的严重性目前也被人们充分认识,国家投入大量资金搞好水土保持工程,有非常可喜的成效。
  人为破坏分两种:一种是有意识的破坏,即向河道内倾倒生活和生产等垃圾,在河道边盖房,侵占河道行洪断面;另一种是无意识的破坏,如低标准建设阻水桥梁和拦河坝,单边建堤防,建坝不修堤等也对河道造成破坏。

  1.2存在问题

  根据小流域河道现状调查和分析,主要存在以下几个问题。
  1.2.1防洪标准低
  这个问题主要集中在集镇河段。河道宽度不够、河道淤积、防洪堤标准偏低,质量差,甚至没有护岸、违章建筑物阻水等问题。
  1.2.2冲淤不平衡问题
  由于小流域的河道受地形、地质的限制,大部分的河道冲淤都很难达到理想的状态。一般的规律是河道在急转弯处,凸岸会严重淤积,凹岸会造成严重的冲刷;拦河坝上游淤积,下游冲刷,特别是在游荡性河道,正所谓“三十年河东,三十年河西”,河床及河岸极不稳定。
  1.2.3超标准洪水问题
  20世纪80年代,福建省南平地区发生50年一遇洪水,冲毁拦河坝和桥梁上百座,河岸几百公里。2005年福建省福州地区发生百年一遇洪水,冲毁上百座拦河坝和桥梁,尤其是福州市晋安区和闽侯县受灾最为严重。目前全球气候条件趋向恶化,极端气候频发,如何应对这种毁灭性的灾害,也是值得探讨的问题。
  1.2.4水土保持问题
  在小流域整治工作中采用封山育林和植树造林等水土保持措施是河道治理的良策,是治本措施。我省绿化全国有名,森林覆盖率居全国前列。从山区到沿海,近几年光头山很少,山上到处都是郁郁葱葱,生机勃勃。一方面各级政府和广大群众重视绿化和水土保持,禁止乱砍滥伐;另一方面农村烧柴草改为用煤气和电气。乡村有俗语“柴山大不如灶门大”就是这个道理。同时与部分山地实施退耕还林,山田抛荒也有很大关系。从整体分析,水土保持成效大,对今后河道治理提供了非常有利的条件。
  1.2.5农田防冲防淹问题
  根据防洪标准,农田的防洪标准为5年一遇。山区小流域河道的洪水特点是河道坡降大,暴涨暴落,而且同一高程的土地面积都不大,所以山区的农田是怕冲不怕淹。沿海土地同一高程或相近高程的土地面积很大,河道坡降小,特别是排水不畅的河道,受淹时间很长,有的达2~3d,所以怕淹,不怕冲。因此工程建设中技术方案的选择应区别对待,否则会造成不必要的浪费。
  1.2.6运行管理问题
  河流给予人类的贡献极大,称母亲河一点也不为过,因此如何保护和管理河道是一门大课题。福建省有好几个县市都有石材加工厂,临近的河道变为“牛奶河”,常年不沉清,“小桥流水”“桃花源”之类的诗情画意只能在古书中寻找。市区的内河工程不论基建投资还是管理运行都投入大量的人力和物力,但照样臭气熏天,为什么?“问君哪得清如许,为有源头活水来”。古人都懂的道理,现代人难道还不知道,但是做起来很难很难!

  2 河道治理技术措施的选择

  小流域河道的治理的目的是通过工程措施,使治理河段达到《规范》要求的防洪标准,安全行洪,确保人民的生命和财产安全。同时工程措施的作用也是在确保行洪断面满足行洪安全的条件下保证护岸和河床的稳定。具体的工程措施就是清淤(包括清障和局部河道拓宽)和防冲,防冲的工程措施主要护岸和拦河坝建设,还有生态修复、环境美化、水环境建设等内容。

  2.1河道清淤

  河道的清淤,包括清障和局部河道扩宽,这个问题看起来很简单,技术含量不高,但实施起来难度很大。工程设计人员一定要深入现场,不能只在图上搞设计,不要出现把河床的岩石也清掉的笑话,不要在桥墩、房屋地基周围清淤威胁到桥梁和房屋的安全。在遇到桥梁的阻水问题比较突出时,在资金有限暂时不能新建桥梁,百姓又迫切需要情况下暂时还不能当为违章建筑拆除,只能允许桥面过水,加高防洪堤的方案进行完善。遇到局部河道扩宽问题,应顺势而为。山区河道的走向和河道宽度应尽量尊重历史,不要轻易裁弯取直,很多裁弯取直工程均以失败告终,主要是消能问题没有处理好。而消能问题的处理首选修建拦河坝,但是修建拦河坝消能造价高,而且有的河段滩地很大,缩小河宽,堤防要修建在深弘区,增加堤防的地基处理,有的河段弯道半径不足,造成急流,扩大转弯半径又遇上征地和拆迁的矛盾等问题。总之河道的清淤应因地制宜,实事求是,多征求当地村民的意见,才能提供最优的设计方案。

  2.2护岸工程

  2.2.1护岸结构形式
  护岸工程是小流域河道整治的重点。如何选择既安全又省钱又环保的结构形式和建筑材料是关键问题。一定要进行多方案比较,择优采用。常用的护岸形式如表1
  
   常用护岸形式比较表
  2.2.2护岸地基处理
  护岸地基根据地质勘探揭示,山区河道大致有土质,砂卵石、岩石(大块石)等类别,其承载力基本均能满足要求,但抗冲性能差,不能满足要求。沿海感潮区河网式河道岸坡大部分为软土地基,承载能力差,抗冲刷能力差,不满足要求。但由于河道坡降小、流速小、基础埋深较小。
  对山区河道堤基抗冲刷能力差的处理技术,主要根据河道流速,采用冲刷公式计算冲刷深度,把基础埋入冲刷线以下,可满足要求,但当冲刷线很深时,该方法不经济适用,只能采用护脚的方案。护脚方法很多,目前最有效的方法是铺设土工布,采用格滨石笼镇压。它能够适应地基变形,抗冲能力强,即保护地基,块石又不会被冲走,又为水生物创造栖息地。
  当然保护堤脚和河床稳定,修建拦河坝也是一种很好的选择,但造价高。成功的工程案例,福州市晋安区日溪乡汶石溪是一条游荡性河道,治理时采用零坡降,修建了多座拦河坝,彻底解决了冲淤平衡问题。如果河道宽度比较小,也可以采用河床衬砌,也结合修建消力井或跌水消能,提高抗冲刷能力。总之应因地制宜,多方案比较,择优选用。

  2.3生态修复

  河道的生态修复是河道治理主要内容之一,如何搞好生态修复,提几点建议。
  (1)进一步提高流域的森林覆盖率,做好水土保持。村庄的雨污分流。污水处理对农村来说目前还有难度,但在污水排入河道的出口处,修建一个沉淀池是完全有可能的。
  (2)防止河道“渠道化”,即两岸防洪堤采用浆砌石或埋石混凝土档墙,土工膜防渗等措施;完全清除小生物的栖息场所的做法不妥。因此应在流速小的河段采用土质边坡、生态边坡、干砌条块石护坡(挡墙)等结构形式,这样有利于水生物生存栖息和环境美化。
  (3)不要采用截弯取直,应尽量保持河道原有的走向,河道的截弯取直是人为加大坡降、加大流速,不利于河岸稳定。同时应在河道弯道处适当扩大河床宽度。保留滩地上的卵石和水面宽度。
  (4)适当位置修建拦河坝(坝高应小于2m),形成一定水面长度,减少枯水期出现干河床的状态,增加水面景观。
  (5)河道两岸种树或修建绿化带,村庄处修建亲水平台和休闲场所等都非常必要。
  以上5种河道整治工程中常用的生态修复措施,在福州市晋安区桂湖生态温泉城开发项目中的桂湖溪河道整治工程中均得以采用。桂湖溪为敖江支流、发源于黄必峰、由北向南再向东流经上店、中察、荣岭、湖山、湖中、山溪等村庄、最后于连江县潘渡乡桃源村汇入敖江。流域面积186.7km2,河道总长30.9km,平均坡降2.2%。
  桂湖溪水系发达,左岸有8条支流汇入,右岸有7条支流汇入。地下水丰富,特别是温泉储量很大,水温高,质量优。水利设施主要有2座小(一)型水库和6座拦河坝以及3座水电站等。桂湖地区为山区盆地,山清水秀,气候宜人,盆地面积大,地面高程为100m(黄零)左右,流域内植被良好,森林覆盖率达90%,年峰雨量1 532.3mm,离福州市区盘山路的路程为32km,目前桂湖随道贯通,离福州市区只有12km。福州市政府决定将桂湖开发打造集旅游观光度假、温泉养生康体等多功能为一体的新型生态游泳度假综合项目,即桂湖生态温泉城。该项目计划投资13亿元,项目区涉及桂湖溪流域部分河段的整治,整治工程总投资约1.2亿元。桂湖溪河道整治以“河畅水清,功能健全,岸绿景美,人水和谐”为主,坚持“因地制宜、综合治理、建管同步、完善机制”的原则,以“河道疏浚、岸坡整治、生态修复”为主要整治措施,达到河道功能恢复、水质洁净优良、生态良性、景观文化永续的目标。具体整治工程措施如下。
  (1)桂湖溪整治应与开发区整体规划相一致,相协调,应邀请市政园林、水土保持、环境保护等方面的专家共同商议,提出最优的整治方案。
  (2)水清:桂湖溪的最大弱点就是后垅溪上游的红庙玲垃圾场,对该地区产生了很大影响,另外当开发区投入运营期、其生活垃圾、生活污水也是影响水质重要因素,因此保持水质的清洁,应该采用雨污分流,建设污水处理厂等措施保证水质良好。
  (3)河畅:桂湖溪的整治理念应与原来的防洪堤设计观念有所不同,一定要防止桂湖河道进行“渠道化”、“截弯取直”,“大量清淤”、“主河道和支流同标准”等等方案。例如:桂湖溪有2km左右河段布满河卵石,很好看,按过去措施,会阻水应全部清除,但按生态修复的要求,不应清除,应保留。
  (4)岸绿:应根据不同河段、地形、地貌、河道、坡降、功能要求,并结合市政建设,开发区规划蓝图等,综合分析、采用多样化、确保河岸的绿化、例如生态护坡,路堤结合,留有绿化带,种树、草、花,修建休闲场所等。
  (5)生态修复:河道整治的重点是生态的修复。例如:河岸采用浆砌石,埋石混凝土,把水生物的栖息场所都消灭了,怎么能恢复生态。因此尽量采用土质边坡,干砌条块石护岸和生态护岸。

  3整治后的河道的运行与管理

  小流域河道历来处于无人管理的状态。投资大量人力和物力整治河道又处于无人管理,真是太不应该了,特别是集镇河段。20世纪80年代,每个乡镇都成立水利工作站,现在有的保留,有的拆除或者合并,建议由水利工作站管理或成立小流域管理机构管理。同时应解决管理资金困难等问题。由于小流域河道的治理主要是体现社会效益,保护对象是城镇和农田,收取保护费很困难,地方财力有限,最后还是处于无人管理状态。建议在国家投入基建资金中划出管理费是保证管理工作正常化最有效的办法。

  4结语

  小流域河道治理工作量大而面广,而且直接关系到人民群众的生命财产安全和社会安定稳定。工程在设计和建设中,由于受资金限制,如何选择最佳的治理方案是非常重要的,也是设计人员的职责所在。河道治理后,如何管理,使工程充分发挥效益,应引起高度重视。

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