河道整治对生态环境的影响范文

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1河流形态对河流生态系统的影响

1．1河道纵向形态对河流生境多样性的影响河道蜿蜒是一般冲积性河流的基本属性，蜿蜒曲折的河流为河流中的生物生存、非生命物质的时空转换提供了基本条件。在自然条件下，河流的平面形态按“趋弯取直趋弯”进行周期性演变。河流的蜿蜒使得河道内产生急流、缓流、环流等多种水流现象，不同流态的交汇又形成旋涡、跌水等复杂流态，这些复杂流态促进了紊动水体中各种物质在平面与垂向上的传递、交换。落入水面的落叶、鸟类和鱼类的排泄物等有机物从上层水体进入下层水体并被微生物分解；床面经微生物分解之后的营养物质则由下层被带入上层水体，被浮游生物等利用，为整个生态系统的物质流通提供“养分”。

1．2河道横断面形态对河流生态系统的影响天然弯曲河道一般表现为浅滩与深槽交替分布。浅滩洪冲枯淤，是河道调整纵比降的节点，深槽则能消耗水能，维护水道，保护河床。浅滩水体光照充分、含氧量高，适合水生动植物的生存，是鸟类、两栖类等动物的栖息地。深槽则是有机物的储存区与分解区，大量腐殖质中的微生物，对有机物进行分解，为整个生态系统提供基本营养物质。深水不但为鱼类提供广阔自由的空间，同时因沿水深方向上温度、光照等环境条件的明显差异，使得其间的动植物群落多样化。

2河流整治工程对河流生态环境的影响

2．1护岸护滩工程对河流生态系统的影响为稳定河道边界修建的护岸工程以及为保护滩地修建的护滩工程，通常采用抗冲的刚性材料连续固化河道边岸，一方面改变了原有边界的物理性状，破坏了原有的生境条件，另一方面部分阻断了原有河流水体与河床土体的联系，阻隔了河流与陆地。为了保护滩地修建的生产堤（民垸），则会妨碍洪水的自然漫滩，阻隔漫滩洪水主要的物质交换通道，大大削弱生态系统的能量流通作用。天然河床一般由砾石、卵石、沙土和黏土等构成，其不仅具有透水性与周边水系联通，而且粗细不同的泥沙组成为微生物、小型水生生物提供了栖息地，为鱼类产卵提供场所。河道整治工程对河床的硬化处理，减弱了河床的过水性与多孔性，阻断了河流对地下水的纵向补充及对周边湿地、沼泽和土壤的横向扩展。因此，河床硬化处理对整个河流生态系统会造成不利影响，导致周边动植物生存环境破坏，甚至因丧失生存条件而使物种消失。河床、河岸及边坡的硬化处理改变了微生物的交换生存环境，破坏了鱼类食物来源及产卵场所。

2．2河道形态整治对河流生态系统的影响

2．2．1河道整治对河流纵向和横断面形态的影响河道整治工程一般从以下几方面影响河道形态：一是固化边岸、渠化河流，影响河流自然“趋弯→取直→趋弯”的演变趋势；二是通过整治工程控导水流，影响工程上下游的河势变化；三是治理工程简约的几何化断面设计，约束了冲积河流的河道横断面的自然调整。一般护岸、护滩工程采用铺设块石、混凝土块等抗冲耐蚀的材料，破坏了河流趋弯取直的自然演变趋势；有时从航运安全考虑，通过河（航）道整治使河流渠化，有些裁弯取直整治工程则让河段趋直，大大改变河流纵向形态与坡度，限制了河流蜿蜒的这一基本特性。同时河流流态单一，急流、回流和涌浪等复杂流态不复存在，大大减弱了水体与空气的交换，削弱了水体内各种物质的时空交换。在航道整治工程中，为了改善通航条件，往往将河床断面改造成规则几何形式（如梯形）。为了改善流态，对有些深潭进行抛石处理，对碍航的浅滩进行开挖疏浚。经硬化处理后河床形态单一，虽然满足了通航要求，而河流生境多样性则遭到破坏；同时河床、河岸及边坡的硬化处理改变了微生物的交换生存环境，也破坏了鱼类食物来源及产卵场所以及迁徙鸟类的亲水环境。

2．2．2河流生境异质性降低对生物多样性的影响河（航）道治理工程中，河流纵坡趋缓，复杂回流、涡旋与急缓流交汇大大减弱，部分河岸硬化，护滩工程使洪水漫滩效应降低，滩槽水沙交换受到阻碍。实测资料表明，河流治理工程使得河流生境多样性降低，对河流生态系统的影响是多方面的。例如护滩工程使水生植物生长区域减小，土壤中微生物的数量种类大大减少，边坡硬化使鱼类产卵条件恶化，鸟类、鱼类以及两栖类动物栖息地被破坏甚至消失。经治理后河流中的物质交流与能量转换只在水域小范围内进行，而较难与周边的生态环境进行物质交换，使得河流生态环境的异质性大大降低，生物链变得比较脆弱，一旦其中某一环节断裂，则可能对整个生态系统带来灾难性的影响。

3维护河流生态环境的整治理念与方法

3．1适度的河道整治与合理的工程规划流域承接雨雪，孕育了河流；河流则为流域带来滋润万物的水体，输送水流、泥沙与各种养分，河流与流域互为依存，密不可分。各地的自然地理因子、气候条件和人类活动等各不相同，河流也各具特色。但所有的河流系统都有其内在规律性（河性），了解河性才能与河流系统和谐相处；了解河床演变规律及河流环境特点，才能合理规划、设计河道整治工程。河流系统具有5个基本特性，即集合性、相关性、目的性、层次性和环境适应性。河道治理应该考虑基本河性，对河道的整治是对河道自然演变的一种干扰，这种干扰应该是适度的。河道的过度整治特别是完全的渠化，从生态环境保护的角度看是不可取的。因此，河道整治的基本原则，除考虑一般性的河床演变规律、人类需求外，还要兼顾河流生态系统的基本需求与正常运转。应该给河流一定的自由度，满足河流适宜的发展空间；在河道整治工程规划时，整治工程的布局要考虑河流的自然形态与演变规律，顺应河势布设工程，特别是注意对河流的宏观控制。在局部河段既要考虑整治需求，又要避免对河道平面形态和断面特性的过大改变，合理调整河道局部边界，通过点、线、面的呼应，形成对河流干涉度最小的有效治理工程体系；在河流生境敏感区，特别注意在维护河流生态环境的基础上考虑整治工程的位置、规模与整治工程材料的使用。

3．2建设环境友好型河道整治工程基于生态和谐新理念进行河道整治，可以兼顾河道治理与维护生态环境。例如某北方河流毗邻城市河段原有河道整治工程为单纯防洪堤，控导工程体系不完善、标准低，河槽淤积萎缩，河滩成了到处是污水、垃圾的沙荒地，生态环境恶劣。调查数据表明，该区域生态系统再恢复能力比较差，生态弹性度指数仅为39．06。近年来，采用防洪整治与生态环境治理相结合的方法进行堤防治理工程建设，修建防御50a一遇洪水的高标准堤防，按设计洪水治导线进行堤防布置、建设与整治，险工段采用丁坝、块石护坡及铅丝石笼护根，一般堤段采用透水生态型护坡，迎水坡种草为主，背水坡种植灌木为主，美化了城市滨河环境，为改造滩区沙荒地，建立了大型湿地保护区，分区种植林草，改善滩区环境，还沿主槽修建不妨碍行洪的绿道，为河流综合整治提供了一个很好的范例。

3．3采用生态型河道整治工程材料在河流治理中，传统工程材料往往是破坏河流生态环境的主要因素，所使用的混凝土、浆砌块石等材料硬质渠化河道，阻断了水土交换，以至丧失河流的自净功能，破坏生态平衡；同时所采用的刚性与半刚性整治工程结构因不能适应地基的不均匀沉降和整体性不足而造成结构破坏，甚至工程失事。采用生态型河道整治工程材料，例如生态护坡，对于河流以及周边生态系统的恢复和保护会取得事半功倍的效果。

3．3．1加筋麦克垫目前常用的加筋麦克垫是新一代的整治工程护坡材料，由以聚丙烯为原料、孔隙率达到90％的护垫和高强度钢丝网格构成。这种护坡材料具有较好的柔韧性，能适应地基的不均匀沉降，具有与自然河岸类似的糙率，可以不改变河流原有阻力条件与流态。在铺设具有抗侵蚀性的护垫后，可以保护土地表面免遭雨水侵蚀，利于土壤落淤，同时保护草粒免受冲刷流失，吸收热能，增加地湿，促进植物生长。护坡植物生长起来后，有植物根系和护垫、钢丝网格的复合保护层，可以进一步提高岸坡防冲能力。这种生态护坡可以获得与混凝土护坡、浆砌块石挡墙相同甚至更优的护岸作用，同时维持了河岸自然面貌。材料的多孔隙结构依然使水土间物质交换、能量转换顺畅，河水与地下水的交换通道畅通，同时为工程竣工后植被的恢复生长提供了有利条件，有利于水土保持，维持了水的自我净化能力，为水生、陆生动物提供了栖息地、庇护所和食物来源。加筋麦克垫在洪峰期8h内，其抗冲流速能够达到6．0m／s；洪水持续时间较长（约60h）时，则抗冲流速降低为3．6m／s。这种生态护坡材料在洪峰期的抗冲能力还是比较强的，常年正常运用情况下，边岸流速一般应控制在1．5m／s以下。该材料在一些河道治理工程如护岸工程、边坡防护工程中使用，都取得了较好的生态效益。

3．3．2植生护垫及格宾网笼防护材料植生护垫是一种面积大而厚度小的结构，由六边形双绞合金属网构成，又称雷诺护垫，由间隔1m的隔板分成若干单元格，并由一定尺寸的石料填充，见图1。格宾网则是由六边形双绞合金属网制成的矩形网笼，并用石料填充；面板边缘采用更粗的钢丝，并用间隔1m的隔板分成若干单元格，见图2（a）；还有由双绞合钢丝网编制的网袋结构，见图2（b）。雷诺护垫结合格宾网的生态护坡一方面具有强生态恢复能力，一方面有较好的抗冲稳定性，其容许流速范围为3～6m／s。这种新型材料的主要技术指标与水力特性见表1。它们主要用于河道整治工程中的边岸保护，防止河岸冲刷，适当控制河势，稳定航道；其填充、安装简单，易于水下施工。

3．3．3生态整治工程材料的特点（1）柔韧性与整体性。材料的网状柔性结构能适应地基的不均匀沉降，尤其在需要抗冻胀、抗地震的地区更具优势。采用双绞合、多缠绕结合的钢筋网状结构强度高，相邻单元又绞合形成一个整体，即便出现个别钢丝断裂情况，也不会影响工程整体结构的稳定性。（2）环境亲和性。具有多孔结构的新型生态材料具有良好的透水性，有利于河流与周边环境的物质交换，材料的多孔隙结构有利于促进亲水性灌木及树木的生长，植被的恢复能更好地改善周边环境。边界阻力作用类似天然河流，有利于维护原有动植物群落的生存。（3）施工便捷且经济。材料结构独立，便于机械化操作，网状结构又利于水下施工；除钢材外，其他材料如石料等可以就地取材，成本低廉，在某河道水环境治理工程中使用这种新型材料，节约费用10％，而且基本不需要后期维护费用。

4结语

（1）河流生态系统的正常运行必须具备良好的生境与多样性的生物群落，传统河道整治工程虽然稳定了河势、航道，防止了洪水泛滥，但因对河道治理与维护河流生态系统相互协调方面的认识不足，且受传统工程材料的局限，所以影响了河流生境，对生态系统产生一些不利的影响。（2）基于生态和谐理念的河道整治必须建立在了解河性、了解河流生态系统特点的基础上，进行适度的河道整治。在河流生境敏感区给河流一定的自由度，同时整治工程尽量采用生态工程材料。（3）新型生态材料具有良好的生态恢复能力，良好的柔性及整体性。要达到最好的工程和生态治理效益，需要进行既能满足河道治理标准又有利于河流生态系统平衡的工程规划设计，选择适宜的新型生态工程材料。

作者：陈云飞 孙东坡 何胜男 单位：华北水利水电大学水利学院