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长江中下游护岸生态修复现状与探讨

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第17卷第10期 2011年l0月 水利科技与经济 Water Conservancy Science and technology and Economy Vo1.17 No.10 Oct.,2011 长江中T游护岸生态修复现状与探讨 王 越 ,范北林 ,丁艳荣 ,徐建华 (1.长江科学院河流研究所,武汉研究院,武汉430070) 430010;2.湖北水利水电职业技术学院,武汉430070;3.湖北省水利水电科学 [摘要] 河道岸坡是水生生态系统与陆地生态系统之间的过渡带,是一个动态的生态系统, 具有相互补给水陆之间的水分和能量交换、净化水体、为动植物提供栖息地等极其重要的功能 和价值。分析了长江中下游河岸带资源的减少原因和现状各种护岸工程的不足,结合长江中 下游实际情况,阐述了河岸带的功能,修复岸坡生态系统的意义,并对长江中下游岸坡修复技 术做了系统探讨。 [关键词]长江中下游;护岸;生态修复;现状;探讨 [中图分类号]X171 [文献标识码]A [文章编号] 1006—7175(2011)10—0025—04 The Status Quo and Discussion on Revetment Ecological Restoration of the Middle and Lower Yangtze River WANG Yue ,FAN Bei—lin ,DING Yan—rong ,XU Jian—hua (1.Changjiang River Scientific Research Institute,Wuhan 430010,China;2.Hubei Water Resources Technical College,Wuhan 430070,China;3.Hubei Water Resources Research Institute,Wuhan 430070,China) Abstract:River slope is a transition zone between the aquatic ecosystem and the terrestrial ecosys・ tem and it is a dynamic ecological system,with the ability that could exchange water and energy each other between land and water and clean water,provide habitats for plants and animals and other vital functions and values.This paper analyzed the reasons of resources of the middle and lower Yangtze River riparian zone reducing and the lack of current revetment,combined with the actual situation of the middle and lower Yangtze River,described the function of riparian zone,the significance of eco— system restoration slope,and made a system discussion about slope repairing technologies of the mid— dle and lower Yangtze River. Key words:the middle and lower Yangtze River;revetment;ecological restoration;status quo;dis- C11SSjon 0 引 言 三峡工程的蓄水运用改变了坝下游河段的来水来沙 过程,其下泄的严重次饱和水流含沙量在较长时间内难 导致近岸河床主要冲刷的部位发生变动,局部地段发生 崩岸险情。据计算,2003~2008年,荆江河段枯水河槽冲 刷1.93×10 11"1。,年均冲刷0.386×10 ITI ,远大于三峡工 程蓄水前。据统计,2003~2008年,荆江河段岸滩崩坍险 情达139处,年均发生崩岸险情约28处,崩长24.8 km,分 别是2001年和2002年度的1.47倍和2.48倍…。因此, 以恢复。长江中下游河道的长时期冲刷必将引起局部河 段的河势调整,引起主流摆动、弯道顶冲点上提或下移, [收稿日期]2011—06—08 [基金项目] 长江水利委员会长江工程建设局科研项目资助(JJHB/2011/0—1) [作者简介]王越(1985一),男,宁夏中卫人,助理工程师,硕士,主要从事水力学及河流动力学方面研究;范北林 (1960一),男,湖北广济人,教授级高级工程师,学士;丁艳荣(1986一),女,湖北仙桃人,助理工程师,学 士;徐建华(1983一),女,湖北通山人,工程师,硕士. 一25— 第17卷第10期 2011年10月 水利科技与经济 Water Conservancy Science and technology and Economy V0l_17 No.10 Oct.,2011 对长江中下游河岸的护砌是十分必要的,但是河岸既是 河道水体的约束边界,又是陆地生态系统和水生生态系 统之间的生态廊道,在护岸过程中既要考虑生态要素,也 要涵盖水利要素。 (6)模袋混凝土。模袋混凝土作为大块体刚性护岸 材料,整体性较好,但不能随河床的冲刷变形而自动调 整,相反,河床的冲刷变形对其有破坏作用。因此,模袋混 凝土排技术方案只适合用于水上护坡工程,不适合用于 水下护岸工程。 1 长江中下游护岸现状 面对来势汹汹的长江水流,各科研设计机构对长江 (7)土工织物砂枕。这项技术方案1989年在下荆江 熊洲河弯的后洲地段实施试验过水下新护岸工程,由于 险工段进行了护砌。现有长江护岸工程技术方案主要 有:散抛块石、土工织物砂枕、抛柴枕、铰链混凝土板沉排、 模袋混凝土、铺排预制混凝土块、散抛钢筋石笼、吊抛钢 丝网石笼等,这些技术方案的适应性、耐久性、对环境、能 耗、成本、施工质量控制难度相关影响具有以下特点: (1)散抛块石。抛石护岸技术适宜于年内冲淤变幅 不大的岸段守护工程,三峡水库坝下游河段长时期大尺 度的冲刷调整,大大超出了抛石护岸技术对岸线的守护 能力。抛石护岸工程初次建设造价低,施工工艺简便。但 是,抛石实施数量控制难度大,影响施工质量;散抛块石 没有整体性,容易被水冲毁,维护加固的周期较短,工程 量也较大;此外,开山采石使得成片的山林、草皮被毁,水 土流失,大片的土地寸草不生,对自然环境有明显的不利 影响。 (2)预制混凝土块。目前,长江岸坡采用铺排预制六 边形混凝土块,然后采用水泥砂浆勾缝连接为一个整体, 预制块中间预留排水孔。此种护岸表面平滑,可以使水 流变得平顺,可以抵御风浪的淘刷,但是此种护岸一旦坡 脚发生破坏,则会很快发生垮塌,维修成本较高。再者,随 着来水来沙条件的改变,预制块中间的预留排水孔容易 被阻塞,容易阻隔河流水体与岸坡水体的相互补给,且护 岸后岸坡单调无生机,不符合生态防护的理念。 (3)散抛钢筋石笼。散抛钢筋石笼技术方案为钢筋 笼为圆柱形,直径80 cm,长115 cm,由直径6~8 inn的钢 筋焊接而成,装填块石后,钢筋石笼相当于一块大石头。 散抛钢筋石笼在运输、填石过程中,至少有1/2的钢筋笼出 现不同程度的脱焊破损,抛投后,与河床上原有的抛石硬 接触,基本全部脱焊破损,致使失去了笼的作用。此外,散 抛钢筋石笼技术方案的单位工程造价太高。 (4)散抛六边空心四面预制混凝土体。这项技术方 案1999年在长江中游城陵矶——螺山河段实施试验过, 在顺直段缓流区能起到加速淤积的作用,不适合于弯道 段的抗冲。试验表明,在同样的水流和边界条件下,四面 体的起动流速显著小于相同重量实体护岸(块石)材料的 起动流速,在流速较大和迎流顶冲地段不宜采用四面六 边透水框架进行护岸。 (5)铰链混凝土板沉排。铰链排基本上是一整体且 具有一定的柔性,可适应一定的河床变形,但调整幅度毕 竟有限,若河床变形较大,即水流强烈顶冲地段,深泓冲 深幅度大,深泓内移,排体守护效果将不会很好,另一方 面,对崩岸强烈发展岸段施工过程中会发生岸线崩坍,排 体难以施 。故从工程安全及施工要求出发,在水流强 烈顶冲深泓逼岸,河岸崩坍剧烈地段不宜采用铰链排守 护。 一26一 试验地段为缓流区,土工织物砂枕没有被水毁,起到了护 岸作用。1992年汛后这项技术方案在下荆江的荆江门弯 道地段的加固工程段中试验,1993年汛后,在荆江门下游 的七弓岭芦苇滩上发现一些来自荆江门的破损砂枕模 袋。因此,土工织物砂枕有一定的局限性。 从以上的分析来看,现有的长江护岸工程技术方案 虽然能起到保护河岸的作用,但是都有一定的局限性:没 有整体性,容易被水毁,施工质量难控制;不能适应河床 调整变化等。同时这些措施实施后,河岸基本上失去了 生机,有的护岸还阻断了水生生态系统和陆地生态系统 之间的联系,造成河岸湿地功能丧失,而且需要消耗大量 的资源。从三峡坝下游河道近岸河床的冲刷幅度、引起 河道崩岸所带来的危害、以及国家有关环境和节约资源 的来看,长江中下游护岸进行生态修复是十分必要 和迫切的。 2 河岸带功能及生态修复的意义 河岸带较早定义 认为河岸带是与水流发生作用 的陆地植被区域。之后又有学者给出了广义定义和狭义 定义,广义上是指靠近河边受水流直接影响的植物群落 及生长环境,其植物种群的复杂度以及微气候等与周边 区域明显不同;狭义上是指从水——陆交界处至河水影 响消失的地带。由于河岸带是一个完整的生态系统,它 不仅包括植物还包括动物及微生物,而且在系统内部以 及系统与相邻系统间均发生着能量和物质交换,因此,对 河岸带的研究既要包括生态要素,也要涵盖水利要素。 河岸作为河流生态系统的重要组成部分,它的功能 是多方面的:①它作为约束河道水体的边界,应该具备抵 御水体的淘刷和消减河道水体能量的功能;②岸坡作为 水生生态系统和陆地生态系统的交错带、过渡带,应当为 水陆生态系统间的物质流动和能量转换发挥廊道、过滤 器和天然屏障等功能;③作为水体的两岸,应该具备景观 功能;④岸坡是一个动态生态系统。 长江中下游比降比较平缓,但径流量大,且饱受三峡 工程蓄水后严重次饱和水体的淘刷,崩岸导致的长江中 下游岸线资源损失严重。再者,长江中下游地区工农业 发达,排入水体的污染物超标,河岸带作为一个完整的生 态系统,能够起到净化水体的作用,形成合理的河岸带生 态护岸结构,对河流水体、河流岸线资源、河流湿地及河 流景观起到积极的改善作用,因此长江中下游河岸保护 不仅要从结构稳定的角度来考虑,同时也应该从生态系 统的角度来考虑,考虑护岸工程对岸坡种群、食物链等生 态因子的影响,考虑其能否保持水陆间水分的相互贯通, 能否保持水陆间生态种群的动态平衡,能否保持河流生 王越,等:长江中下游护岸生态修复现状与探讨 题。 第10期 物多样性,能否保持河岸景观协调性,即生态护岸在保护 岸坡结构稳定的同时,还要保护生态系统的动态稳定。 形成稳定的生态护岸结构,使其具有防冲固土、消浪减 能、降解污染、净化水体、适合做动植物栖息地等的功能, 并能抵抗外界环境变化、干扰和保持系统平衡的能力。 在国内部分城市河道,人们已经自觉不自觉地采用 生态材料护岸,如浙江省桐乡市河山镇无量桥港河道疏 浚工程采用了生态混凝土与生态混凝土球作为实验项 目,其防冲与多孔性能满足了生态系统动态稳定功能,多 孔的特性还能较好地吸收船行波的能量,消能效果比较 好;部分水库加固和护坡工程采用了生态格网技术,具备 防冲与多子L性能,多孔是网格箱内填装石块之间的孔隙, 为水流提供通道,为鱼虾提供洄游场所,为微生物提供生 3 长江中下游生态修复技术探讨 河流是高度动态的生态系统,易受周围景观的影响, 因此,河流生态学强调要把河流及其附近的土地视作一 个整体来研究。河流具有独特的生态结构和功能,其开 发利用、保护和修复关系到河流的可持续利用。如何对 退化的河流生态系统进行修复,使河流重新回到其健康 正常的状态,已成为摆在我们面前的一项艰巨课题。 长江中下游岸坡的冲刷与崩塌得到控制,减少岸线 资源损失,建立水陆生态系统之间的联系,还原河流完整 的结构和作为生态廊道的功能,使河岸生态系统功能得 到恢复;同时,强化法律法规制度建设,严控排污指标,合 理布局水资源利用方案,杜绝沿江围垦和过度围湖养殖 等行为。目前,国内外常见的护岸方法大致可以分为以 下三类:①单纯的植被护岸,即利用植被根系的固土功 能,保护河道岸坡;②植被护岸与工程措施相结合,如通 过土工网、生态混凝土现浇网格、种植槽或使用预制件、 土工织物或编制袋(纤维袋)填土等方式,对植被进行加 筋,增强岸坡抗侵蚀的能力;③生态材料护岸,如利用网 笼或笼石结构进行护岸,或者生态混凝土和生态格网进 行护岸。 植被种植形式往往比较简单,主要应用于中小河流 和湖泊港湾处,水流条件较平缓,在一些城市的亲水景观 设计中也有采用,应用有一定的局限性。随着人们环境 意识的增强,目前植被种植也有向多层次和多样化发展 的趋势。长江中下游比降较为平缓,但径流量大,水体欠 饱和,具有较强的冲刷性,单纯的植被护岸难以大面积的 推广应用,并且护岸措施未必能起到控制崩岸的功能。 不过在距离水流较少到达的岸滩可以种植合适的植物, 起到满足生物多样性、为动植物提供栖息地、防止水土流 失、抵御短时间的径流冲刷作用。 植被护岸与工程措施相结合,对植被进行人工加筋, 可以有效增强岸坡抗侵蚀的能力,起到更好的防护功能, 可以适用于大中河流水流条件较大的情况。目前,我国 在植被加筋技术的生态护岸方面已有大量应用,如上海 浦东张家浜采用了混凝土框架种植槽以及预制板护岸槽 等;河北引滦人唐工程采用了网格反滤生物组合护坡;天 津潮白河、永定河上采用了土工网的生态型护岸工程,均 取得了较好的效果。这类方法需要选用合适的材料预先 加入土体中,然后在土体中培育相应的植被,最后形成具 有较强的护岸能力的结构。因此,该方法在护岸工程实 施到工程发挥效果存在一个过渡期,过渡期工程的护岸 功能相对较弱;另一方面,土体中预先加入的材料,具有 一定的使用寿命,其生产制造过程的低碳环保工艺也是 需要予以考虑的重要因素,因此选用和研制具有超长耐 久性能的低碳环保材料是该类方法需要解决的主要问 存环境。 针对河流岸坡修复,采取较为合理的护岸结构,抵御 水流的冲刷,防止岸坡的崩塌,在水位变动区及滩涂带辅 以植物措施,形成能够调蓄洪水、滞留积物、净化水质、为 动植物提供栖息场所等的生态岸坡结构: (1)在水下隐蔽工程处,利用能够适应岸坡变形的生 态格网结构。对河段岸坡进行保护。该结构具有很好的 抗冲性能和整体性,同时特殊的结构和材料也能为河道 生态系统的恢复提供较好的平台,如生态格网结构具有 较好的水流流速分布,可以为水生动物和微生物提供生 存空间;随着泥沙落淤于生态格网内装石块的孔隙间,部 分喜水植物可以在此扎根。而生态混凝土技术在材料透 水性能、植被生长等方面都取得了较大的突破,该类方法 适合在河岸的水陆交错地带应用,以抵御强烈的水流冲 刷和频繁变化的水陆环境。 (2)在水上部分,采取根系发达能成林的植物措施, 可以削减风浪及船行波的能量,同时,也能成为河流两岸 的绿色忠诚卫士,形成保护河岸和抑制洪水的第二道堤 防,营造随波荡漾、有水鸟展翅,期间又有鱼虾繁衍栖息 的“水上森林”景观。广州市大角山海滨公园项目 已成 功运用红树林防护与公园护岸工程相结合,营造红树林 景观,形成一道绿色长城,能抵御猛烈的风浪冲击,保护 海岸河堤。由于红树林具有生态、环保、教育和经济等功 能,相对于钢筋混凝土或砌石堤岸,红树林护岸是一种有 生命的软质护岸,具有较好的开发潜力。再者,在滩涂地 带,种植满足生物多样性的物种,为生物生存提供栖息 地,形成湿地健康可持续生态系统,达到生态系统的稳 定。 4 长江中下游生态修复技术展望 河流生态系统由河流水文——水力学过程空间连续 性、生物群落结构空间连续性、营养物质流和能量流空间 连续性、信息流空间连续性为要素的河流连续体模型;同 时,考虑水文、生物及河流生态系统演变和进化的动态特 征,需要建立时间坐标和尺度。因此,河流生态系统是一 种开放的、流动的生态系统,其连续性不仅指一条河流的 水文学意义上的连续性,同时也是对于生物群落至关重 要的营养物质输移的连续性。基于河流连续体概念及传 统的河道整治理论,结合生态水工学的相关理念,进行河 流生态修复主要包括三方面内容:①水环境的改善;②河 流湿地资源功能的恢复,维持湿地所具有的降解污染、净 化水质、提供动植物生存环境等功能;③生物物种多样性 一27— 第17卷第1O期 2011年10月 水利科技与经济 Water Conservancy Science and technology and Economy V01.17 No.10 Oct.,2011 的恢复,维持生态系统的动态稳定。总体目的是改善河 ences of Riparian Vegetation on Aquatic Ecosystems 流生态系统的结构与功能,主要标志是生物群落多样性 的提高,预期效果是达到生态系统的动态稳定 。 with Particular References to Salmonoid Fishes and Their Food Supplies[A].In:JOHNSON R R,JONES D A eds.Importance,Preservation and Management of 长江中下游岸线资源丰富,物种多样,作用相当重 要,但面临的问题也呈现多元化的态势,针对目前长江中 Floodplain Wetlands and other Riparian Ecosystems 下游的情况:①需要进行生态的护岸结构,建成一座适宜 生物生存的绿色“长城”,来控制岸线资源的减少,在保证 了岸坡结构的结构稳定与生态稳定之后,进行河岸带与 [c].Washington:USDA Forest Service,1977.137— 145. [3]THOMAS J W,MASER C,RODIEK J E.Riparian zones 『A1.In:THOMAS J wed.Wildlife Hahitates in Man— aged Forests:The Blue Mountains of Oregon and Wash— 缓冲带的生态修复及建设,构成“水文——生物——生态 功能河流连续体 。’’;②利用3s技术,建立长江中下游湿 地数据库,并进行属性编码,在地理信息系统平台下集 成,形成湿地地理信息系统,对湿地各项指标进行实时监 测,为湿地健康评价提供可靠数据,并能有针对性地修复 湿地损坏关节;③利用GIS空间分析功能,对长江中下游 生态带进行时空分析,建立预测模型和指标模型,通过预 定模型实施信息的运转,并逐步修正和完善,以正确指导 长江中下游湿地的持续开发利用,促进社会经济与环境 的协调发展 J。 ington[C].Washington:USDA Forest Service,1979.41 —47. [4]吕奕民,王国栋.红树林生态景观型护岸的营 造——以广州市大角山海滨公园项目为例[J].园林 规划与设计,2009,(3):36—40. [5]董哲仁,孙东亚,彭静.河流生态修复理论技术及 其应用[J].水利水电技术,2009,(1):5—9. [6]陈利顶,齐鑫,李芬,等.城市化过程对河道系 [参考文献] [1]汪红英,何广水,谢作涛.三峡工程蓄水后荆江河势 变化及整治方案研究[J].人民长江,2010,41(9): 26—63. 统的干扰与生态修复原则和方法[J].生态学杂志, 2010.(4):805—811. [7]杨朝飞.中国湿地现状及保护对策[J].中国环境科 学,1995,15(6):407—411. (编辑:杨 文) [2]MEEBAN W R,SWANSON F J,SEDELL J R.Influ— (上接第15页) 入,建立起相对稳定的河道管理及养护投入机制。 管理所、浦口区长江堤防管理所,对区内通江河道进行长 效管理,明确河道管护范围及职责。同时,与管理所签订 目标责任状,将河道长效保清纳入考核目标,层层监督考 核,实现河道长效管理。 3经验探索 河道长效管理需多部门协调合作。河道管理涉及面 广,一条河道上游及下游、水面及水质分属的管理单位也 不同,很容易产生职责纠纷。为实现河道长效管理,应形 成相关部门共同治理与保护河道的良好机制,加强环保、 城建、市容环卫等部门之间的协作与配合,充分发挥各部 门的优势,开展“截污、水体置换、清淤挖泥”等系统整治 T作,重视综合治理和严格管理,实现河面清洁无漂浮 物、岸坡整洁无杂物、水体洁净无污染的目标。 2.4河道保洁市场化运作 为更好地实现河道长效管理,提高河道保洁的水平 及质量,需建立市场准入制度,推行招标投标制度,充分 发挥市场竞争机制,为河道管理组建专业化、市场化和社 会化的河道保洁队伍。建立完善的河道管理与养护分离 的T作机制,河道管理工作由河道管理部门承担,河道养 护保洁由社会化、市场化的河道养护队伍承担,河道管理 部门同时监督河道养护保洁工作,同时由有关部门 对河道管理及养护进行监督考核。 为改善水环境,浦口区采取市场化运作,公开招标, 河道长效管理需扩大社会参与度。河道管理应该说 服务于社会,需要全社会的关注、理解及参与,以及广大 市民的积极参与。通过加强对外宣传力度,把河道管理 工作与文明城市的建设相结合,与公民道德建设相结合, 进一步扩大市民参与度,让社会了解河道管理工作,认同 河道管理工作的复杂性、艰巨性、长期性。 与两家专业保洁公司签订合同,负责对通江河道水面漂 浮物打捞及岸坡垃圾清理并实施长效管理,相关河道管 理所对保洁公司的清理情况实施监督,最大限度实现清 洁水面和优良水质。 [参考文献] [1]汪洁春,方国华,丰景春.上海河道养护修理市场化 运作机制探讨[J].水利经济,2003,21(5):15—18. [2]国延恒,毛春梅,方国华.实现城市河道长效管理的 有效途径[J].水利科技与经济,2007,(9):625. (编辑:杨 文) 2.5河道保沽的资金来源 由于河道的基础性、公益性和社会性,从客观上决定 财政投入必须作为河道工程建设和养护修理资金的投入 主体 J。通过与财政部门的沟通,浦口区落实河道保洁 专项资金,逐步将河道日常养护经费纳入正常的财政投 一28一 

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