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推进河道治理,生态水利先行
点击:133 日期:2020/3/27 16:20:18

吕红莉,刘汉湖

(中国矿业大学环境与测绘学院,江苏 徐州 221116

  要:随着经济的快速发展,河道污染问题逐渐加重,在治理河道过程中,往往会将重心放在河道治理工程的功能性,而忽略了对河道以及周边环境带来的负面影响,所以我们应该推行生态水利的概念,在兼顾工程功能性的同时,更要保护生态环境,本文对河道治理中产生的环境问题以及生态水利的应用进行初步的探讨。

关键词:生态水利;河道治理;重要性;应用

0 引言

水资源与人类的生活息息相关,是人们生产生活的基础,由于生产现代化的高速推进,城市河道污染逐渐加重,威胁到人们对水资源的利用。随着水生态文明理念在公民中的普及,人们逐渐意识到河道治理与水资源保护的重要性,因此,人们已经采取一系列措施来改善河道水环境。但在城市河道治理中,大多数情况下由于注重工程效率而忽视了生态环境的保护,导致在河道治理工程中出现了不同程度的水环境污染问题,因此我们应该贯彻可持续发展的原则,将生态水利的概念融入到河道治理中,减少河道治理对水环境的污染,携手打造出一个安全舒适、资源利用、环境生态的生活环境。

1 河道治理目前存在的问题

1.1 护岸建设结构单一

    在河道治理中,为了稳定河道边界,通常需要修建护岸护滩工程,而这些工程的建筑材料大部分都是由水泥和混凝土构成,传统的护岸由于使用这种硬性材料的关系,硬化范围逐渐增大,对周边的生态环境造成了一定程度的负面影响,主要表现为:生态环境失衡;生态系统退化;水体的自净能力降低等[1]。传统水利工程的关注点放在护岸工程构造功能性及安全性而忽略了河道周边生态环境的协调性,不符合现代化发展的需要。

1.2 水体污染与河道淤积问题

随着城市工业的迅速发展,日益增多的工业废水排入河道中,破坏了河道中的水环境。在河道治理期间,由于施工过程的特殊性,这种原因导致的水环境污染问题更加难以治理。河道治理过程中的水体污染主要包括以下两个方面:一是施工过程的工地废水,工地废水中含有泥沙以及混凝土残渣,形成难以清理的污染物,除此之外,还有冲洗机械所用的冲洗用水,里面包含的机油等化学物质将会随着废水进入河道污染河流。二是施工工人生活产生的生活污水,大量的工人产生的生活污水虽然水量不大,但仍然应该引起我们的高度重视[2]

河道淤积也是河道治理过程对水环境带来负面影响的一个很重要的方面,施工过程产生大量的由水泥混凝土与沙砾组成的建筑垃圾,这些垃圾被倾倒在河道底部,造成河道淤积,河道淤积会在一定程度上改变河道的断面形态,造成河道断面单一化,威胁到生态环境的平衡性和稳定性,打破河道里的生态多样性与水环境的层次性,对水环境造成难以治理的问题。

1.3 河网面积急剧缩减

随着经济快速发展,城市居民侵占河道面积进行建筑物建设,在建设过程中大量的垃圾还被抛入河中,农村居民侵占河滩进行播种[3]。导致河道逐渐变窄,河网水面积也随之减少,不仅水生动植物的活动需要充分空间,而且河网水面积减少会导致水体与空气接触面积变小,水中氧气的含量在一定的程度上降低,影响到水中动植物的正常生长,降低河道的生态功能,对流动生态链也造成相应的负面影响,导致生态环境不断恶化。

2 生态水利的概念、内涵及发展历史

2.1 生态水利的概念

生态水利其概念是:在满足人口、环境及资源的前提下,结合与经济的和谐发展,运用生态经济学理论、可持续发展概念以及系统原理等,对水资源提出科学合理的运用以及开发、提出更加科学性的管理以及确保生态环境安全的相关措施方法,满足现代人的用水要求,让水资源的利用走上可持续发展的道路。

2.2 生态水利的内涵

生态水利内涵丰富,对于其内涵的理解会因为时期、专业、领域的不同而有不同的侧重点,目前在环境领域,生态水利的内涵包括以下四个方面:一是注重水利工程的生态环境与景观修复,即水利工程生态化,实现人与自然和谐共处;二是水资源的开发、利用、保护等措施,强调水资源的可持续发展利用;三是恢复河流生态系统功能,提高水环境承载能力,侧重河道的生态治理;四是以人口、资源、环境和经济协调发展为前提,在保护生态环境的同时,促进经济增长、社会繁荣,实现综合效益最优,强调水利效益多元化。

2.3 生态水利的发展历史

    瑞士、德国等国家于20世纪末提出了全新的亲近自然河流概念和自然型护岸"技术。美国南佛罗里达州在20世纪90年代开始改造70年代修建的多条人工河道,目前已经使当初笔直的硬化河道恢复到近自然的蜿蜒状态。与国外相比,国内在生态水利工程学方面的研究紧随其后,1999年中科院水问题研究中心主任刘昌明院土发表了“中国21世纪水供需分析:生态水利研究”,建议把生态和环境水利结合起来研究水资源供需的平衡。本世纪初革哲仁教授提出了生态水利工程学的概念,表明了水利工程设计实践中应把水工学与生态学结合起来,实现水利工程与生态系统的和谐发展。我们国家生态水利学的基本构架基本完成,而更多的是将生态水利工程付诸于实践。

3 生态水利在河道治理中的重要性

将生态水利理念引入河道治理中,从生态学角度出发,采取更加可持续发展的方式修建水利工程,建设更完善更生态化的水利环境体系,一方面加强河道治理工程的防护加固作用,另一方面也可以对河道原生态起到保护作用。生态水利体系的完善程度将直接关系到生态系统的协调性,主要表现为以下几个方面:

1)修复湖泊生态环境。由于大量的河道湖泊受到工业等污染,污染程度超过湖泊承载力,依靠湖泊自身进行修复相当困难,生态水利工程的发展可以帮助修复湖泊生态系统。

2)优化河流系统。传统的水利工程往往将重心放在水资源优化上,而忽略了河流系统的优化,为了解决传统水利工程过分追求经济效益目标而导致河流生态系统遭到破坏,生态水利将河流生态放在首位,在保证水资源调度的前提上,主要将水资源保护列为工作重心[4]

3)实现洪水资源化。洪水在人们的传统概念中大部分为一种自然灾害,但生态水利工程的概念可以将洪水作为一种资源,通过对洪水进行合理的调度与管理,发挥洪水的功能,例如改良土壤,冲刷河流,恢复湿地以及对地下水进行必要的补充。

4 生态水利在河湖治理中的应用

4.1 生态护岸

生态护岸是指利用工程手段,采取生态友好型材料,建设拥有较强的抗冲刷能力和类似自然护岸的生态功能的生态护岸[5]。目前生态护岸应用较广,主要包括以下几种类型:

1)生态混凝土。生态混凝土又称多孔种植混凝土,在实现安全防护的同时又能实现生态种植。具有强度高,结构独特,低碱环境的特点,适宜植物生长。

2)抗冲植生毯。抗冲植生毯是一种“ 高强度纤维网”与“多种类花草”等配套养护材料一体化的新型生态护岸产品。可控制水力侵蚀、土壤流失,达到修复边坡,还河道于自然的目的。

3)生态石笼护岸。生态石笼护岸是以镀锌或喷塑铁丝网笼装块石、碎石,上面覆盖种植土组成,可以用网箱堆砌成挡墙,也可以用网垫做成护坡。生态石笼材质自然、间隙有利于水土交换,有利于水生植物生长和动物栖息。

4.2 生态清淤

生态清淤也称为环保清淤,生态清淤的目的在于改善河道水生态环境,主要处理环节包括清淤、输送、脱水固结处理和退水。生态清淤与一般的疏水工程的区别在于生态清淤在清除垃圾的过程中尽可能的不破坏水生生态系统的恢复条件。

生态清淤的优点主要包括以下几个方面:一是定位精度较高,可以在清挖量少的情况下有效去除污染物,而且可以有效节约清淤成本;二是搅动泥沙范围较小,不会造成二次污染,避免泥沙恶化水环境;三是处理底泥的方式较安全[6]。而且生态清淤还可以对固化淤泥进行资源化利用,河道淤泥经固化一体化处理后具有强度高、渗透性低的性质,可以作为一种生态友好型材料进行堤岸加固、道路工程,或者用于绿化用土。

4.3 恢复河道自然状态

河道除了具有防洪蓄水等功能外,还应该保持河道周边环境的生态平衡,所以生态水利在河道治理中的应用还有很关键的一点:将河道浅滩及河道内水生动植物多样化做为重点,在保证河道正常功能的条件下,恢复河道自然状态[7]。该工程包括以下几个方面:

1)恢复河道的退化河岸带。首先,应该恢复河岸带的动植物群落,优化动植物群落配置,保持生态系统平衡。还应该将重心放在水面与陆地的交界处,种植一些草皮和树木,有效控制河岸带的水土流失情况。

2)恢复河道自然流路。保持河道走向更接近自然流向,避免出现人为改造流路不合理状况。达到既能实现各种水资源的优化调度,又能恢复和改善河道的生态环境的目的。

3)为水下微生物创造生态河床。创造浅滩、顺坝、丁坝、巨石和鱼道等,营造水下紊流,为水中生物提供充足氧气,来满足好氧微生物的繁殖需求,维持了水下生态系统的多样性,同时也净化了河水。

4.4 城市黑臭水体的生态修复

城市黑臭水体的整治是一个复杂而庞大的系统工程,要遵循“外源减排、内源清淤、水质净化、清水补给、生态恢复”的技术路线:其中外源减排和内源清淤是基础,水质净化是阶段性手段,水动力改善和生态恢复是长效保障措施[9]。目前城市黑臭水体的主流生态修复技术以如下:

1)底泥生物处理法:通过投加底泥生物氧化剂,使底泥氧化,提高底泥的自净能力,从而降低底泥耗氧速率,同时能抑制底泥向上覆水体释放污染物,减少水体污染负荷,达到水体治理的目的。

( 2 ) 生物膜:生物膜由许多分散的菌落群、细胞代谢产物、水等物质共同构成的一层具有流变性质的薄膜。通过膜上生物菌群的代谢,污水得以净化.

( 3 ) 人工湿地植物净化技术: 是模仿天然湿地的结构和功能,人为建造的湿地生态系统,利用自然生态系统的物理、化学及生物的协同作用来实现净化污水。

4.5 基于生态水利建设海绵城市

海绵城市指的是城市能够像海绵一样,在适应环境和应对自然灾害等方面有良好的"弹性",下雨时可以吸水、蓄水、渗水、净水,需要时能将蓄存的水加以释放并利用。生态水利理论告诉我们:只要维护和建设良性循环的城市自然生态系统,就能让城市的每一寸土地都恢复调蓄雨洪、涵养水源、净化雨污等功能,这也是海绵城市构建的理论基础[10]。生态水利在海绵城市建设中的根本任务在于:将城市河湖水系和地下水系统建设成为高效的蓄积、调节和净化雨洪径流的场所,从而保障海绵城市建设“渗、滞、蓄、净、用、排”各项措施发挥系统治理效益。

5 国内外生态水利工程实例

都江堰工程是我国留存至今保存最成功的,以无坝引水为特征的宏大水利工程。其在工程布局上,秉承着“乘势利导因地制宜”的理念,对河流的地形、水流充分加以利用,各组成部分相互协调配合,原料就地取材,实现了防洪、引水和排沙等功能;工程运行管理上,都江堰四六分水、弯道环流、泄流飞沙的水沙自动调控功能,不仅防止了旱涝灾害的发生,而且为河流生态用水留足了空间;效益持久发挥上,尊重自然,实现了经济效益、社会效益和生态效益的持久统一[11]

日本在1991年开始推行重视创造变化水边环境的河道浦工方法,即“多自然型河道建设”。日本建设的第9次治水五年计划中,将对5700km河流采用多自然型河流治理法,其中2300km为植物堤岸、1400km为石头及木材护底的自然河堤,200km不得已使用的混凝土堤岸,都将按多自然型护堤法进行改造,覆盖土壤,并种植植被。实践表明,该技术有效的促进了地下水的渗透和水的良性循环,提高了水边环境自然净化功能。

5 结语

水利工程与我们的生活息息相关,生态水利理念不仅应该被用于河湖治理,更应该进入我们每个人的日常生活,所以我们每个人都应该参与到这个庞大、复杂的工程建设中。生态水利不仅明确了水生态文明的内涵,也体现了人水和谐相处的河道治理理念,希望有关部门多推广生态治水的理念,发扬水生态文明内涵,建设健康生态河流。

参考文献:

[1]陈丙法,黄蔚,陈开宁,古小治.河道生态护岸的研究进展[J].环境工程,2018,36(03):74-77+168.

[2]房睿.河道治理与水环境保护研究[J].化工管理,2018(02):124.

[3]黄显宾.生态河道治理综述[J].黑龙江水利科技,2014,42(10):101-102.

[4]孙晓波.生态水利在河道治理中的重要性及应用[J].河南水利与南水北调,2018,47(09):6+13.

[5]李纲.河道生态护岸类型及适用条件[J].河北水利,2019(04):37.

[6]杨代亮.河道生态清淤及淤泥处理技术探讨[J].科学技术创新,2018(18):99-100.

[7]赵超.生态水利在河道治理工程中的应用研究[J].黑龙江水利科技,2017,45(05):62-63+96.

[8]薛静.河湖污染现状与治理对策[J].河南水利与南水北调,2018,47(06):8-9.

[9]郑若烨.城市水体黑臭生物治理方法研究综述[J].南方农机,2019,50(14):208.

[10]范群杰.基于海绵城市理念的生态河道建设实践[J].上海水务,2019,35(02):36-38.

[11]段红东.生态水利工程概念研究与典型工程案例分析[J].水利经济,2019,37(04):1-4+75.

作者简介吕红莉,女,1997年生,安徽宿州人,中国矿业大学环境与测绘学院硕士研究生。通讯地址:江苏省徐州市铜山区大学路1号,邮编:221116,联系电话:15755401284,邮箱:2497164848@qq.com

 
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