摘 要：河流對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有非常重要的作用，但是近些年由于河流的污染以及河道的不當(dāng)治理，造成了河流的生態(tài)功能退化，在一定程度上制約了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。本文在傳統(tǒng)河道缺陷的基礎(chǔ)上，主要闡述了生態(tài)河道的需水量計(jì)算、生態(tài)河道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及生態(tài)護(hù)坡的設(shè)計(jì)。 　　

關(guān)鍵詞：生態(tài)河道；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；生態(tài)護(hù)坡 　　

一、引言 　　

生態(tài)河道是以安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性為基礎(chǔ)和前提，以滿(mǎn)足資源、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展和多功能開(kāi)發(fā)為目標(biāo)，逐步形成陸域草木豐茂、生物多樣、自然野趣，水體鮮活流動(dòng)、水質(zhì)改善、具有多樣水生生物物種種群相互依存形成系統(tǒng)并能達(dá)到自我凈化、有自我修復(fù)能力的水利工程。 　　

二、傳統(tǒng)河道設(shè)計(jì)存在的缺陷 　　

1.河道設(shè)計(jì)直線(xiàn)化 　　
從生態(tài)角度看，彎曲的河流具有更高的生態(tài)效益，如減少水土流失、擴(kuò)大生境面積、增加生境多樣性等。河道直線(xiàn)化使得洪水流量、流速及泥沙量增加、洪水壓力轉(zhuǎn)嫁到下游。許多對(duì)生態(tài)起重要作用的自然要素消失，喜歡在急流中游行的魚(yú)類(lèi)減少甚至絕跡。 　
2.河道斷面設(shè)計(jì)幾何化 　
河流中的淺灘和深潭是水生生物不同生命周期所必需的生存環(huán)境，是形成多樣性河流生態(tài)環(huán)境的不可缺少的重要因素。但河道幾何斷面規(guī)則化改變了深潭、淺灘交錯(cuò)的形勢(shì)，生境的異質(zhì)性降低，水域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能隨之發(fā)生變化，特別是生物群落多樣性將隨之降低，可能引起淡水生態(tài)系統(tǒng)的退化。 　　
3.河床或河岸材料硬質(zhì)化 　　
硬質(zhì)化河道沒(méi)有植物根系可進(jìn)入的孔隙，動(dòng)物及微生物也不可能生存，割裂了水體與土壤的關(guān)系，使水系與土地及其生物環(huán)境相分離。從生態(tài)學(xué)的角度講，硬質(zhì)化河道解決不了水污染問(wèn)題。河流是有自?xún)裟芰Φ�，自然的河道有大量的生物和微生物，它們都有降解污染有機(jī)物的作用，植物還可以補(bǔ)充氧氣，有利于防止污染。 　　

三、生態(tài)河道的水量計(jì)算 　　

1.河道內(nèi)需水量計(jì)算方法 　　
（1）按 Tennant 法：這是美國(guó)目前用來(lái)確定河道生態(tài)環(huán)境用水量的一種方法，河道流量推薦值以預(yù)先確定的年平均流量的百分?jǐn)?shù)為基礎(chǔ)。該法通常作為在優(yōu)先度不高的河段研究河道流量推薦值時(shí)使用，或作為其他方法的一種檢驗(yàn)。從維持河道原有的自然景觀(guān)、兼顧水生生物保護(hù)考慮，以多年平均徑流量的 10%作為最小環(huán)境用水量。 　　
（2）最枯月平均流量法：先根據(jù)控制斷面歷年的最枯月平均流量進(jìn)行頻率計(jì)算，再取 P =90%最枯月平均流量。 　　
（3）法國(guó)鄉(xiāng)村法：此法是依據(jù)河道多年平均流量來(lái)確定河段最小生態(tài)基流，規(guī)定河流最低流量不應(yīng)小于多年平均流量的 1/10，對(duì)于所有河流，或者部分河流，如果其多年平均流量大于 80 m3/s 時(shí)，最低流量的下限不得低于多年平均流量的1/20。 　　
2.河道外需水量 　　
（1）農(nóng)業(yè)用水：確定灌溉用水量時(shí)，應(yīng)首先確定灌溉設(shè)計(jì)保證率。灌溉設(shè)計(jì)保證率可根據(jù)水文氣象、水土資源、作物組成、灌區(qū)規(guī)模、灌水方法及經(jīng)濟(jì)效益等因素確定。 　　
（2）水土保持生態(tài)環(huán)境需水量：山丘區(qū)需要植樹(shù)造林、防治水土流失。因此需要從河道取水。需計(jì)算水土保持生態(tài)環(huán)境需水量。以某一地區(qū)某一類(lèi)型植被的面積乘以其生態(tài)需水定額計(jì)算得到該種植被的生態(tài)需水量，該地區(qū)各種植被生態(tài)需水量之和即為該地區(qū)生態(tài)需水總量。 　　
（3）工業(yè)用水：工業(yè)用水指工、礦企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，用于制造、加工、冷卻、空調(diào)、凈化、洗滌等方面的用水和企業(yè)內(nèi)部其它用水。對(duì)工業(yè)用水而言，耗水量是一定時(shí)期內(nèi)某工業(yè)用水系統(tǒng)在生產(chǎn)過(guò)程中，由蒸發(fā)、吹散、直接進(jìn)入產(chǎn)品污泥等帶走所消耗的水量。 　　
（4）生活用水：城市綜合生活用水包括城市居民家庭生活用水：指維持居民日常生活的家庭和個(gè)人用水，包括飲用、洗滌、衛(wèi)生等室內(nèi)的用水和洗車(chē)、綠化等室外用水；城市公共單位用水：指城市公共設(shè)施和公共建筑用水。包括機(jī)關(guān)、學(xué)校、科研、飯店、旅店、商店、醫(yī)院、影劇院、浴池、洗車(chē)、車(chē)站、碼頭、部隊(duì)等公共事業(yè)和公共建筑用水；市政、園林、河湖環(huán)境用水。 　　

四、生態(tài)河道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 　　

1.河道縱斷面設(shè)計(jì) 　　
（1）構(gòu)造河道蜿蜒性。與直線(xiàn)化河道相比，河道的蜿蜒性降低了河道坡降，從而減小了河道流速和泥沙輸移能力。在生態(tài)河道建設(shè)中，通過(guò)恢復(fù)河道蜿蜒性可增加棲息地的質(zhì)量和數(shù)量，這樣更有利于河道的穩(wěn)定，并降低工程造價(jià)。蜿蜒的河道可交換和補(bǔ)充地下水。如果河道是直的，深的或是混凝土結(jié)構(gòu)，地表水將直接流入水道，而沒(méi)有機(jī)會(huì)進(jìn)行水交換及補(bǔ)給地下水源，且地下水位會(huì)下降。干旱可能更頻繁，因?yàn)榈叵滤幌陆�，以致于植物根部不能吸收。蜿蜒性河道，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)過(guò)濾不會(huì)進(jìn)入地下水，而且這種交換在河岸生態(tài)系統(tǒng)里將對(duì)植物群和動(dòng)物群的數(shù)量和種類(lèi)有很重要的影響。 　　
（2）創(chuàng)建淺灘-深潭序列。自然界中的河流的縱斷面通常表現(xiàn)為深淺交替的深潭和淺灘。由于深潭和淺灘可產(chǎn)生急流、緩流等多種水流條件，能形成豐富的生物群落，創(chuàng)建淺灘―深潭序列是生態(tài)河道設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。根據(jù)河流的蜿蜒特性，基于自然河流的地貌特征，以及研究者給出的淺灘-深潭間距參考值。在相應(yīng)位置布置淺灘和深潭，如在河流轉(zhuǎn)彎處凹岸布置河流深潭，在深潭之間過(guò)渡段創(chuàng)建河流淺灘等。一般一個(gè)彎曲段布置有一對(duì)淺灘和深潭。在典型斷面設(shè)計(jì)完成后，在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)洪水流量和平灘流量的基礎(chǔ)上，對(duì)典型斷面進(jìn)行局部調(diào)整，以形成多樣化的斷面形態(tài)，河流的淺灘、深潭處典型斷面。 　　
2.河道橫斷面設(shè)計(jì) 　　
河道橫斷面不能僅從傳統(tǒng)的河道水力學(xué)計(jì)算公式或簡(jiǎn)化施工的角度來(lái)考慮問(wèn)題，還需要結(jié)合生態(tài)學(xué)原理和地貌學(xué)原理，依自然河道地貌特征，做到河岸邊坡有陡有緩，能緩則緩；堤線(xiàn)距水面有寬有窄，宜寬則寬，從而構(gòu)成多樣性的地貌特征。同時(shí)橫斷面還受兩岸行政關(guān)系的制約，要權(quán)衡利害，協(xié)調(diào)各方面關(guān)系�！　�

五、生態(tài)護(hù)坡的設(shè)計(jì) 　　

1.植物護(hù)坡 　　
植物護(hù)坡在生態(tài)治河中將發(fā)揮其獨(dú)特的作用和無(wú)法替代的角色。水生植物具有凈化水質(zhì)，為水生動(dòng)物提供棲食和活動(dòng)場(chǎng)所，美化水面、涵養(yǎng)水源和減少蒸發(fā)等功能，另外植物可降低土壤孔隙壓力，吸收土壤水分。同時(shí)植物根系能提高土體的抗剪強(qiáng)度，增強(qiáng)土體的黏聚力，從而使土體結(jié)構(gòu)趨于堅(jiān)固和穩(wěn)定。植物護(hù)坡模式多樣，可大致分為：草皮護(hù)岸、樹(shù)枝護(hù)坡和水生植物護(hù)坡等。為了更合理的選取植物護(hù)坡模式我們可以把坡面分為四個(gè)區(qū)段：岸堤區(qū)、面坡區(qū)、挺水區(qū)和沉水區(qū)。 　　
2.木材護(hù)坡 　　
自然界堅(jiān)硬的木頭如果建于水下岸坡底部，可完整地保持約幾十年，在水面上容易腐爛，尤其是干濕交替的部位更易腐爛。與活體植物不同，由于此類(lèi)木材不會(huì)發(fā)芽，一般在使用的同時(shí)配以植被恢復(fù)措施。常見(jiàn)的有木樁柵欄護(hù)坡、活性木格框護(hù)坡、樹(shù)根扎捆護(hù)坡。 　　
3.石材護(hù)坡 　　
石材護(hù)坡運(yùn)用的材料是天然石料。石材護(hù)岸具有成本低廉、來(lái)源廣泛、抗沖刷能力強(qiáng)、經(jīng)久耐用等優(yōu)點(diǎn)。此外，其粗糙的表面可以為微生物提供附著場(chǎng)所，石頭與石頭之間可成為水生植物和魚(yú)等水生動(dòng)物的生存空間。常見(jiàn)的護(hù)岸類(lèi)型有石籠護(hù)坡、半干砌石護(hù)坡、干砌石護(hù)坡、石張護(hù)坡、拋石護(hù)坡和山石護(hù)坡等。 
4.拋石護(hù)坡 　　
采用天然石材（如卵石、礫石、流石等）堆積而成的護(hù)坡結(jié)構(gòu)。利用護(hù)坡石縫生長(zhǎng)植物，借助植物的根系使護(hù)坡與其后的土壤更為緊密而形成穩(wěn)定效果。石材之間的空隙可作為天然魚(yú)巢，為多種魚(yú)類(lèi)提供棲息和繁衍場(chǎng)所，也為水生植物提供了生存空間，從而大大增加了水體及水陸交錯(cuò)帶的生物多樣性。