索溪河綜合治理工程中的生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)淺談

1、I:家族龜形灘湖南省張家界市武陵源區(qū)索溪河綜合治理工程可行性研究簡(jiǎn)介上海市水利工程設(shè)計(jì)研究院摘 要 本文主要通過(guò)湖南省張家界市武陵源區(qū)索溪河綜合治理工程可行性研究工作的介紹，描述其主要的研 究?jī)?nèi)容、手段及成果特點(diǎn)，為類似工程咨詢提供借鑒。關(guān)鍵詞 張家界 索溪河 可行性 生態(tài)治理1 前言山區(qū)河道因其地形復(fù)雜多變，支流繁多，地形落差較大，而加大其生態(tài)治理工程設(shè)計(jì)和實(shí)施的 難度，特別是平時(shí)非汛期無(wú)水或少水，河床干涸，砂礫裸露，可視性較差，生態(tài)環(huán)境破壞較為嚴(yán)重； 而進(jìn)入主汛期后，其復(fù)雜的地形往往會(huì)導(dǎo)致暴雨匯聚成洪水后陡漲陡落，洪峰來(lái)去洶涌，水流急、 水位高而歷時(shí)短，導(dǎo)致河床下切，水土流失嚴(yán)重，同時(shí)也對(duì)

2、薄弱區(qū)域的岸腳岸坡以及其它建筑物形 成沖刷，使邊坡遭受結(jié)構(gòu)破壞，形成洪澇災(zāi)害，尤其是河槽急轉(zhuǎn)彎段或者支河口，頂沖水流引起的 破壞更顯嚴(yán)重。針對(duì)以上現(xiàn)狀條件，工程安全非常重要，因此在確保工程安全的前提下，其工程措 施往往是破壞生態(tài)的行為，與生態(tài)修復(fù)的要求互成矛盾，難以協(xié)調(diào)。如何在工程設(shè)計(jì)中兼顧考慮工 程安全與生態(tài)治理之間的平衡關(guān)系，需要設(shè)計(jì)咨詢單位開(kāi)展大量的調(diào)查研究工作。本文主要借湖南省張家界市武陵源區(qū)索溪河綜合治理工程研究，描述其研究過(guò)程和研究手段， 并在此基礎(chǔ)上介紹其主要研究成果。2 項(xiàng)目背景湖南省張家界市是一座新興的國(guó)際旅游城市，其境內(nèi)的武陵源風(fēng)景區(qū)為國(guó)家級(jí)的風(fēng)景名勝區(qū)， 1992 年被聯(lián)

3、合國(guó)教科文組織列入世界自然遺產(chǎn)名錄的景區(qū)之一。風(fēng)景區(qū)內(nèi)不但自然環(huán)境優(yōu)美，吸引 了全國(guó)仍至全世界每年過(guò)百萬(wàn)游客前來(lái)觀光旅游，而且生態(tài)環(huán)境保護(hù)較好，一切以其原始生態(tài)面貌 展示給世人，是其列入世界自然遺產(chǎn)名錄的重要原因。索溪河治理工程橫穿整個(gè)張家界市索溪峪鎮(zhèn) （ 規(guī)劃為一級(jí)旅游鎮(zhèn) ） ，屬索水中游段，同時(shí)也是上述景區(qū)的重要組成部分，是許多分散景點(diǎn)的開(kāi)放 式的引導(dǎo)和門(mén)戶景區(qū)。受委托治理的該河道流域面積136km2，長(zhǎng)約13km,平面呈東西反“ S型走向，上下游不同位置分別有三條支流匯入主流，全線河床最大落差約100m具體平面示意見(jiàn)下圖。平面位置示意圖丨 掛區(qū)3設(shè)計(jì)理念鑒于索溪河治理與整個(gè)景區(qū)建設(shè)之間的

4、相互休戚關(guān)系，咨詢單位提出防洪與生態(tài)治理緊密結(jié)合 的設(shè)計(jì)理念與要求。1. 保證和滿足城鎮(zhèn)水利工程防洪、泄洪要求工程所在地的索溪峪鎮(zhèn)位于索溪河兩岸河谷，地勢(shì)較低，歷年受洪澇災(zāi)害困擾，現(xiàn)有防洪標(biāo)準(zhǔn) 約為五年一遇。一旦發(fā)生特大洪水，必將造成洪澇災(zāi)害，嚴(yán)重影響索溪峪鎮(zhèn)乃至武陵源區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā) 展，因此，設(shè)計(jì)著重考慮索溪河道泄洪要求，把保護(hù)城鎮(zhèn)人民生命財(cái)產(chǎn)安全放在首位。2. 保護(hù)和恢復(fù)河流形態(tài)的多樣性，滿足生態(tài)環(huán)境多樣性的總體邊界要求對(duì)于河道工程來(lái)說(shuō)，充分依托河流的自然多 樣性，保持和保護(hù)河流環(huán)境的自然特征，是確保 領(lǐng)域內(nèi)生物多樣性所必須的前提條件。所以，本 次河道治理的重點(diǎn)任務(wù)是保持和恢復(fù)河流形態(tài)的 多樣

5、性，從而保證河流生態(tài)環(huán)境的多樣性。3. 河道治理應(yīng)為生物生長(zhǎng)發(fā)育創(chuàng)造條件河道治理中的工程措施和材料應(yīng)有利于生物 生長(zhǎng)發(fā)育，注意整理、發(fā)掘和發(fā)展我國(guó)各地的傳 統(tǒng)治河工法和材料，開(kāi)發(fā)和推廣新型工藝和新型 材料，并特別注意采用當(dāng)?shù)靥烊徊牧希诰S持 生物生長(zhǎng)發(fā)育和保持生物鏈平衡，保持河道生態(tài) 環(huán)境的穩(wěn)定性。4. 充分利用生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)和自我凈化功能利用生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)和自我凈化功能，開(kāi)發(fā)人工濕地、生物廊道、生態(tài)浮島、種植水生植物 等經(jīng)濟(jì)實(shí)用技術(shù)等。通過(guò)恢復(fù)和平衡生態(tài)系統(tǒng)來(lái)凈化水體，形成優(yōu)良的水質(zhì)，達(dá)到河道生態(tài)治理的 目的，并由此而形成整體河道的良性循環(huán)。4工程方案24.1工程平面及河流斷面布置根據(jù)

6、規(guī)劃和生態(tài)治理要求，合理布置堤線，并保持河道整體體形和河道主槽的蜿蜒性。根據(jù)河 流特點(diǎn)，布置巨石或生態(tài)石籠，營(yíng)造淺灘深潭斷面，為生物的多樣性創(chuàng)造有利的棲息環(huán)境。經(jīng)布置， 索溪河道中心線長(zhǎng) 12.842 km。索溪河河道斷面形式以復(fù)式斷面為主。河道口寬一般在44180m范圍，局部在巖門(mén)處最寬達(dá)344m。主槽寬度一般為 810m局部1725m,深0.51.0m。主槽的形成主要借助原有過(guò)水?dāng)嗝?中水流比較集中走向的節(jié)點(diǎn)開(kāi)挖疏理而成，水流歸順于主河槽，一方面起到束水作用，保護(hù)漫灘的 穩(wěn)定，另一方面也可借助主槽在枯水期形成一定的水域和水生態(tài)環(huán)境。河道縱坡在滿足河道行洪要 求的條件下盡量維持河道天然坡度，

7、河道縱坡為0.2 %。24%。另外，為了減少河道沖刷、攔沙、增加水面，在原有 3座攔砂壩的基礎(chǔ)上，在高云橋上游新設(shè)擋水壩1座，同時(shí)為了穩(wěn)定河床，固定河道縱坡，沿河新建 4座潛壩。索溪河支流百丈峽、寶峰溪及文風(fēng)河河床疏理和護(hù)岸工程，河道總長(zhǎng)7.318km，護(hù)岸總長(zhǎng)14.636km。為了攔截支河下泄泥沙，分別在百丈峽及文風(fēng)河河口新設(shè)一座攔砂壩，共計(jì)2座攔砂壩。4.2水力計(jì)算與分析為了準(zhǔn)確模擬河道水面線及水流流態(tài)，確定斷面防洪高程和護(hù)砌方案，報(bào)告采用了水流數(shù)值模 型模擬。其中河道主槽及邊灘分別采用不同的糙率進(jìn)行模擬，河道底坡降按照計(jì)算區(qū)間現(xiàn)狀底坡降 考慮，不擾動(dòng)原有穩(wěn)定的水土動(dòng)力平衡和生態(tài)平衡，并減

8、少挖壓工程量。計(jì)算數(shù)值模型河網(wǎng)概化圖 及局部計(jì)算截面三維圖分別見(jiàn)下圖。257.25,262.49.-268.80 loW8.962Q2.00一 十、-su& i291.11338.1suox333.86bao-y u299.48329.177Partial GIS dataupperbaizhangxia嚨爲(wèi)A17faoi baihutangxi339.11baofeng；308.13摳隅22wenf engj-310.21)47.83335.327322.80357.548yixiantianw332.26一維水流數(shù)值模型河網(wǎng)概化圖局部計(jì)算截面三維圖4.3河道生態(tài)護(hù)岸研究在保證護(hù)岸結(jié)構(gòu)安全的

9、前提下，河道 護(hù)岸通過(guò)方案比較，主體方案推薦采用防 沖及生態(tài)效果均較好的混凝土格埂加干 砌石護(hù)坡護(hù)岸為主，形成物理和生物雙重 效果，既能滿足必須的穩(wěn)定性，又能滿足 現(xiàn)代設(shè)計(jì)的生態(tài)保護(hù)和修復(fù)的要求。該地 區(qū)石材產(chǎn)量大，造價(jià)便宜，可以就地取材 利用，節(jié)省了工程投資。河道主體斷面如 右圖。4.4防沖措施研究河床護(hù)岸護(hù)底效果E1索溪河床存在較大比降，洪峰來(lái)臨時(shí)，較急的流體形成強(qiáng)烈的沖刷，解決好河道防沖問(wèn)題，是確保治理工程成功的關(guān)鍵。研究推薦采用擋水壩（或攔沙壩）、潛壩等工程措施減緩河道底坡減，其設(shè)置一方面減低水流流速，最大程度上防止河床沖刷和下切，并在擋水壩（或攔沙壩）、潛壩等節(jié)點(diǎn)處綜合考慮山區(qū)河道非

10、汛期基本無(wú)水的情況下，形成一定的水景觀和水生態(tài)，同時(shí)增加水體的復(fù)氧 能力。針對(duì)河道順直段及彎段的水流特點(diǎn)，采取鋪設(shè)8m- 12m寬生態(tài)石籠護(hù)灘來(lái)保護(hù)坡腳，生態(tài)石籠水平放置，并聯(lián)成排，即利用生態(tài)石籠的柔性原理，形成近坡腳點(diǎn)的灘面保護(hù)，從而可抵御水流的 沖刷，保護(hù)河岸邊坡的穩(wěn)定。生態(tài)石籠護(hù)灘塊石之間拌和耕作土，并同時(shí)埋入水生植物的種子，后 期可與河床植青聯(lián)排形成整體灘面的生態(tài)效果。4.5生態(tài)措施研究因地制宜、點(diǎn)線面相結(jié)合的理念，整條河道防護(hù)生態(tài)措施是本次工程研究的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)之一。本次研究依據(jù)保護(hù)和恢復(fù)河流形態(tài)的多樣 性原則，采取了比較適合地區(qū)環(huán)境的生態(tài)措施。 因勢(shì)利導(dǎo)設(shè)置的寬窄深淺不一的主河槽

11、和擋水 壩（攔沙壩）、潛壩，即為恢復(fù)水生植物以及提 供水生動(dòng)物棲息的主要生態(tài)措施之一。邊坡、河 床綠化工程是河道保護(hù)和生態(tài)綠化工程的又一 有機(jī)結(jié)合措施。林帶形成“春意盎然”景區(qū)、“仲夏夢(mèng)系”景區(qū)、“秋色如荼”景區(qū)、“隆冬迎春”景區(qū)。河道沿線 局部地區(qū)還通過(guò)設(shè)立親水石灘、漂流區(qū)等吸引游 客游山玩水，投身于自然的懷抱。另外，在巖門(mén) 附近利用河道凸岸河灘建設(shè)生態(tài)濕地及桃花島 等，這些均營(yíng)造出自然休閑和人文氣息的雙重效 果。河道兩岸景觀綠化設(shè)計(jì)則遵循了追求自然、 減少人工雕飾的原則，并在平面總體布置上貫徹5本可行性研究報(bào)告特點(diǎn)1）從“世界自然遺產(chǎn)”的角度對(duì)工程建設(shè)的必要性及可行性進(jìn)行了充分論證;2) 工程平面布置及河流斷面充分體現(xiàn)了保護(hù)和恢復(fù)生態(tài)河流形態(tài)多樣性的設(shè)計(jì)理念；3) 河道護(hù)岸采用了與周圍自然景觀協(xié)調(diào)的生態(tài)護(hù)岸形式，為植物生長(zhǎng)以及水生動(dòng)物棲息創(chuàng)造 條件；4) 采取有效生物措施，恢復(fù)水中植物的多樣性，達(dá)到修復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)的目的；5) 河道兩岸景觀設(shè)計(jì)充分利用了索溪峪豐富的自然資源，營(yíng)造出了具有索溪峪地方特色和民 族風(fēng)情的濱河景觀廊道；6) 采用先進(jìn)計(jì)算軟件，確保河道設(shè)計(jì)成果的準(zhǔn)確性；7) 認(rèn)真而全面地對(duì)該工程進(jìn)行了環(huán)境影響評(píng)價(jià)；8) 在分析工程建成后所產(chǎn)生的社會(huì)效益、防洪效益以及景觀環(huán)境效益的基礎(chǔ)上，對(duì)該工程做 出了準(zhǔn)確的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。6 結(jié)束語(yǔ)在山區(qū)城鎮(zhèn)河