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黄河流域西北多泥沙城市河道生态治理形式研究及应用

2021-04-16莉,彭

陕西水利 2021年3期
关键词:滩区蓄水泥沙

陈 莉,彭 振

(1.陕西渭河生态集团有限公司,陕西 西安 710001;2.中国建筑西北设计研究院有限公司,陕西 西安 710018)

1 引言

西北地区城市河道的生态治理,是黄河流域生态治理的重要节点,它不同于传统的河道治理工程,是在满足防洪、排涝、引水等河道基本功能的基础上,通过人工修复措施,促进河道水生态系统恢复,集防洪排涝、泄洪排沙、水源水量、水生态、水环境、水文化、河流景观、休闲娱乐等自然功能和城市服务功能于一体,具有综合性。针对十几条西北城市河流上的几十个生态治理项目,梳理出黄河流域西北城市河道的基本共性,结合在该领域的多年设计经验,研究提出黄河流域西北多泥沙河流城市段(以下称西北城市河道)的生态治理形式和类型,以及选择治理形式的关键性因素。

2 西北城市河道的基本特性

西北地区的河流水文特性一般为季节性的多泥沙河流,洪水暴涨暴落,汛期洪水大,泥沙含量高,非汛期河道干涸少水甚至断流,且泥沙主要集中在主汛期。

西北城市段河道的基本特征主要体现在:缺水;多泥沙;河道比降陡;河床强透水性;水环境恶劣,水生态缺失,生态本底差;城市建设侵占河道现象严重,生态空间严重萎缩。

3 城市河道生态治理的基本要求

西北地区城市河道的特点各不相同,各城市对滨水空间的需求也不同,其治理的基本要求为生态治理的安全性、适宜性、生态性、文化景观性。

城市河道生态治理,安全性是基础。应以保证河道泄洪排沙通畅和河道防洪安全为前提;同时对西北地区这种多泥沙、洪水暴涨暴落的河道,还应保证生态治理修复区自身运行的安全性,尽可能减少洪水泥沙的淹没损害频次;实行流域水量统一调度,以城市生态用水总量为控制,通过科学调度和工程措施保障河道生态水量,确保河道水量安全、水质安全。

城市河道生态治理的核心是生态性,是以“修复水生态、营造滨水空间”为基本定位,以“生境重建、生态涵养、生态修复”为治理目标,构建健康、完整、稳定的河道水生态系统,恢复其城市生态廊道功能。

4 城市河道生态治理形式研究

西北城市河道的生态修复与治理,需着重研究水资源、洪水泥沙与水生态治理的矛盾、强渗漏、水质维护、水生态修复、滨水空间管控等系列问题。基于河道特性,西北城市河道的生态治理,远比其他地区的河道治理更复杂,更具综合性。

合理解决好洪水泥沙与生态治理的矛盾及充分节约水资源这两大技术问题,是西北多泥沙城市河道生态治理的关键,而不同的解决问题方式会形成不同的生态治理形式。对十几条西北城市河流上的几十个生态治理工程进行研究,以期提出西北多泥沙城市河道的生态治理形式和类型。

4.1 生态治理形式和类型

4.1.1 治理形式

从总体治理布局而言,基本有5 种治理形式:①全河道蓄水(兼汛期泄洪);②清洪分治(一侧生态+一侧泄洪);③滩区治理(主槽维持泄洪);④滩区治理+主槽蓄水;⑤归顺主槽+滩区生态修复。

4.1.2 生态措施类型

从生态措施和生态景观类型而言,基本有4 种生态类型:①生态蓄水;②主槽蓄水+滩区绿化;③滩区绿化(滨河生态公园);④生态湿地。

生态治理形式典型案例见表1,4 种治理形式见图1~图4。

表1 黄河流域西北地区城市河道生态治理形式典型案例统计表

图1 全河道蓄水(兼汛期泄洪)形式[4]

图2 清洪分治(一侧生态+ 一侧泄洪)形式[3]

图3 滩区治理(主槽维持泄洪)形式[5]

图4 滩区治理+ 主槽蓄水形式[2]

4.2 治理形式和类型选择的关键因素

西北城市河道治理选择生态治理形式和生态类型需结合主要影响因素进行综合研判,技术经济论证中需重点考量研究以下关键因素。

4.2.1 多泥沙特性

黄河流域在西北地区的河流,多泥沙是基本特征,是制约河道生态治理的关键因素。合理解决好洪水泥沙与生态治理的矛盾,一般可采用工程措施、非工程措施两种方法。

(1)工程方法,即“清洪分治”工程治理模式。通过工程措施将现状河道一分为二,划分为“生态治理区”和“行洪区”两部分,形成复式河槽,构成“一侧生态+一侧泄洪”的清洪分治形式;“泄洪槽”分泄中小频率的洪水泥沙,使生态治理区不受中小洪水泥沙的危害;当遭遇大洪水时,泄洪槽和生态治理区共同泄洪,全河道敞泄洪水。分隔河道的工程措施一般有中隔墙、砼矩形槽、生态子堤或护滩等工程型式。典型工程案例有陕西咸阳市渭河治理(咸阳湖)[1]、榆林市榆溪河治理、甘肃天水藉河治理和渭河治理[3]、青海西宁市南川河治理等。

(2)针对洪水泥沙的非工程方法:①只对河道的漫滩进行滩区治理,保持河道主槽作为泄洪排沙通道的天然状态;②利用汛期洪水大、泥沙含量高、全年泥沙主要集中在主汛期的特点,研究制定科学合理的调度运行方式让工程调度适应河道的水沙特性,如主汛期河道(7月~9月)不蓄水,塌坝运行,恢复河道自然泄洪状态;非主汛期或非汛期,视来水来沙情况,择机立坝蓄水运行,恢复生态蓄水状态。

归纳起来,采用非工程方法来适应河道水沙特性的生态治理形式有滩区治理(滩区绿化、主槽泄洪不变)、滩槽分治(滩区绿化、主槽筑坝蓄水)、全河道蓄水等治理形式。典型案例有:西安市灞河、咸阳市渭河二期治理[1]、杨凌及宝鸡市渭河治理[2]、甘肃兰州市黄河治理等。

4.2.2 水资源条件

西北城市河段生态环境差,与水资源紧缺密切相关,充足的生态水量是河道生态治理的基本保障。通过水资源配置合理解决生态需水量问题,充分节约水资源和充分考量水资源的承载能力,是西北城市河道生态治理形式选择的前提条件。水量对生态环境的影响具有时间连续性和空间连续性,需认真研究水资源条件和生态水量。

4.2.3 河道形态特征

一般城市段河道的断面形态有宽浅型、U 型、高滩深槽型等,河道形态特征对治理形式的选择具有重要作用,往往成为制约治理形式选择的关键因素,因此,需慎重研究河道的断面形态特征。如:滩槽分明的高滩深槽河道形态,不宜采用全河道蓄水或清洪分治形式,这种形态的河道应充分利用其高滩深槽的形态特点,采用滩区治理(主槽泄洪不变)、滩槽分治(滩区治理+主槽蓄水)等治理形式,减少对高漫滩的开挖和扰动。

河道的宽度特性往往也是制约治理形式选择的重要因素。河道宽阔,生态治理形式的适应性强,全河道治理或清洪分治形式都是可选形式;若河道狭窄,要采用河道一分为二的清洪分治形式,将导致河道生态修复的景观性差。生态治理最直接的效果是生态性和景观性,因此,河道宽度也是需要重点研究的因素之一。

4.2.4 工程性价比

城市河道生态治理处于城市空间,影响因素众多,既有刚性因素,如工程的安全性、功能性因素;又有柔性因素,如生态性、亲水性、自然性和景观性。既要符合治河的基本规律和生态治理的基本要求,又要与城市环境和城市对滨水空间的需求相协调,还要有文化传承、休闲娱乐等城市服务功能。因此,在这类项目的技术经济比较中,不同于传统的水利工程,工程的性价比指标不能作为选择治理形式的唯一依据。而是需要考虑洪水泥沙特性、需水量、河道形态和宽度、生态区运行周期、工程造价以及城市环境和社会的需求度,综合研判。

5 结语

西北多泥沙城市河道虽千差万别,但具有基本的共性特征,因此,其生态治理形式有规律可循。在黄河流域生态保护和高质量发展背景下,研究并推广其生态治理形式和类型,并逐步规范西北地区多泥沙城市河道生态修复,具有借鉴性。

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