生态修复理念在山区河道治理

　　[摘要]山区河流处于山高坡陡，地质构造复杂的流域，河道纵比降大，洪枯变幅大，冲刷力强，水土流失严重。本文通过介绍沂河干流沂源县城区段综合治理工程，提出了山区河道治理中的生态修复措施，并在提高河流自净能力方面进行了有益的探索，在满足行洪安全的前提下，对沂河河道进行清淤疏浚和生态治理，形成一山、一水、一路、一绿的生态景观，取得了较好的实施效果。

　　[关键词]山区河道,生态治理,探讨

　　1引言

　　生态水利工程是在满足社会经济需求的同时，兼顾生态系统健康与可持续性的水利工程。随着我国社会经济的发展，人民生活水平的提高，河流生态系统的保护与修复工作迫切需要理论指导和技术支撑。目前，人们正从过去只重视防洪抗旱的水利工程建设转向合理开发利用与生态环境保护实现可持续发展的生态河道建设上。

　　沂河是沂源县的母亲河,随着沂源县经济的快速发展，基础设施建设的逐年增加，形成了对河道滥采乱挖的局面，造成河道下切，河堤坍塌毁坏，河道行洪能力降低，制约了沂源县工农业经济的可持续发展。由于河道缺乏维护，污水横流，垃圾成堆，河道生态环境、水体自净能力遭到极大破坏。因此，对沂河进行综合治理是势在必行。

　　治理段地处山区，其河道坡降陡，洪水位高，洪枯变幅大，冲刷力强，河道的治理难度也较大。设计在对山区河道的洪水特性、洪灾类型、灾害成因、治理措施进行认真探索后，密切结合防洪工程措施与非工程措施，将河道整治，治山治水与生态环境建设，进行了全面统筹规划，达到治理河道，防治洪涝，改善生态环境的目的。

　　2基本情况

　　2.1流域概况

　　沂河又名沂水，是淮河流域沂沭泗河水系中的较大河流。位于山东省南部，江苏省北部，发源于山东淄博沂源县，流经沂源县后折向南，山东临沂市的沂水、沂南、河东、兰山、罗庄、苍山、郯城等县区，由郯城县吴家道口村入江苏省境内，经骆马湖入新沂河，抵燕尾港入黄海。全长574km，流域面积17325km2。年径流量为35.1亿m3，河床最宽处1540m，流域面积7325km2。沂河在沂源县境内长84.6km，有13条较大支流汇入沂河，县内流域面积1464km2。沂河对沂源县的经济，特别是沂源县的农业经济的发展具有举足轻重的作用。

　　沂源县位于山东省中部，淄博市最南端，属沂蒙山区，东经117°48'-118°31'，北纬35°55'-36°23'。县域总面积1735.85km2。现辖9镇4乡，14个居民委员会，626个行政村，982个自然村。总人口55.98万人，其中农业人口43.52万人。

　　流域处于鲁西台背斜鲁中隆起区中部，地跨鲁山断裂凸起，沂山断裂凸起，金星头断块凸起。县内地层较全，构造复杂，岩浆活动较弱，岩浆岩不甚发育。流域内大都是片麻岩、结晶岩、石灰岩，地表覆盖物多系松散的砂土和亚砂，而且山丘起伏坡度大，植被差，森林覆盖率低，沂河属山溪性河流，汛期雨量集中，暴雨多，强度大，水流湍急，洪水的侵蚀搬运能力强，泥沙粒径粗，推移质输沙量占的比重大。根据东里水文站30年的观测资料，沂河多年平均含砂量1.04kg/m3。沂河沂源县段泥沙淤积量超过200万m3。

　　2.2河道现状

　　建设地点

　　工程所在地位于沂源县县城城南，沂河干流段自桩号5+300～7+000，全长1.7km;其支流螳螂从桩号6+000汇入。

　　河道现状

　　1)流域水土流失严重

　　沂河属于山溪性河流，山高坡陡，河道水位暴涨、暴落，夹带泥沙较多，河床多为砂质，冲淤作用较明显，四季水流有较大差异。由于上游山丘区植被差，涵养水源的能力低，加之地面缺乏工程拦蓄，每逢降雨，极易形成山洪，洪水夹带泥沙较多，造成中下游洪灾与河道淤积，同时，沿河两岸倾倒建筑生活垃圾，间接造成了河道淤积。

　　2)河道行洪标准低，防洪能力差

　　近年来，随着经济社会的快速发展入，沂河干流沿途村庄不断侵占河道，违法开采、设障、缩河造地现象增多，人为缩小了河道行洪断面，严重阻碍了河道正常行洪。通过对现状河道进行过流能力复核，大部分河段河道行洪能力严重不足。河道现状断面为复式梯形断面，河道宽度在100～300m之间。左岸城区河段建有河堤，局部破损毁坏严重;河道右岸大部分为山体。主河槽浆砌石墙，年久失修，因河道下切、部分河段滥采乱挖，使堤基外露、坍塌,严重威胁两岸群众生命财产安全。

　　(3)生态恶化

　　河道周边企业向河道内排放污水，两岸居民倾倒垃圾，致使河道水质污染严重，采砂、缩河造地等现象致使河道自净能力减弱，生态系统恶化，同时也影响了地下水的补给。

　　3工程标准

　　沂河干流段河道设计洪水标准为20年一遇，其中螳螂河支流入口以上设计洪峰流量992.5m3/s，流入口以下设计洪峰量1867.5m3/s，堤防工程的级别为4级，主要建筑物等级为Ⅳ级。

　　4设计要点

　　4.1工程总体布置

　　设计遵循了：全面规划、综合治理，因势力导，因地制宜的原则。本治理段设计在满足行洪要求的前提下，尽可能随就原有河岸。依据河道的地势、地貌、植被的分布特点，依次在沂河干流治理段建设生态橡胶坝，使河道形成连续水面。利用橡胶坝形成宽浅水面，构建湿地。根据现状地形在支流螳螂河入口处(桩号5+700)设置河心岛(鱼舟岛),对岸山体上设计观景亭(望溪亭),再现”娟娟群松,下有漪流;晴雪满汀,隔溪鱼舟”的清奇之气。

　　4.2河道工程设计

　　4.2.1平面设计

　　在满足行洪要求前提下,结合现状河道岸线,确定河道设计控制线，对河道的岸线、堤线进行上下游、左右岸统筹布置，以多年的河床演变规律调整设计河势和流向，右岸稳定的山体段保留自然原貌，险工段采用格宾石笼护砌，保证左右岸河岸平顺连接，充分遵循其自然规律，尽量保持其天然性。设计结合现状相对稳定的分叉河段形成的河心洲，修建了分水鱼咀，调整了分流、分沙比，固定了河心岛，形成鱼形岛，保证了景观效果，开挖疏浚河道河口宽度在120～200m之间。

　　4.2.2纵断设计

　　河底比降结合现状地形条件，并根据所布置的生态坝，将河道分段来考虑，沂河干流：桩号5+300～6+500段，设计比降为1.5‰;桩号6+500～7+000段，设计比降为2.2‰;螳螂河支流段：设计比降为5.2‰。

　　4.3.3横断设计

　　横面型式根据河道现状地形、地势特点，在满足防洪要求的前提下，考虑到河道景观等因素，采用梯形及梯形复式断面型式。

　　按照“宜深则深，宜浅则浅”的生态治河原则，对河道进行生态整治。断面型式为梯形复式断面，除山体出露段保留现状象形山体自然风貌外，河道两岸根据现状地形进行缓坡化处理，坡比不小于1：3.0，对水流冲击掏刷严重的坡脚部位，即靠近河底线上下3.0m范围内，进行干砌石护砌。正常挡水位以上采用了草皮绿化，同时插播了本土植物杞柳活枝条。此护脚措施可为水底无脊椎动物提供稳定的地质。桩号6+020～6+470河道左岸需挡墙加高，砌筑在原有河道挡墙基础上进行，采用M10水泥砂浆砌MU100块石，种植爬藤植物遮挡墙、使硬质景观生态化。

　　干砌石块石粒径采用Isbash提出的公式计算

　　式中：Dn50为块石立方折算直径;V为河床流速(河床往上10%水深位置);C=0.3：低扰动(如正常水流条件);C=0.7：高扰动(如因船引起的回流);C=1.3射流条件时：为边坡系数，，其中a为坡角，为块石的内摩擦角。

　　设计在原河床砂卵石碾压密实的情况下铺设干砌石块，在块石间隙扦插活枝条，要求施工时确保块石间隙已被土壤填实，并且在块石间隙中的土体厚度至少应达到块石平均厚度的一半。

　　4.3挡水建筑物设计

　　挡水建筑物经过多方案比较选用了结构简单，节省三材(钢、木、石)、造价低，施工期短，自重轻，抗震性能好，跨度大，不影响汛期行洪、新颖美观的橡胶坝挡水方案。1#橡胶坝设计为两跨，单孔净宽56m，设计坝高3.5m，2#橡胶坝设计为单跨90m，设计坝高2.5m，两座橡胶坝的设计内压比均为1.3，坝袋充水时间按24h设计，排水时间按2h设计，排水方式为强排。垂直防渗采用了摆喷防渗墙，侧向防渗设计在岸墙后面设粘土刺墙，长度是上下游水位差3倍，厚2m。

　　该工程地处山区坡陡流急，含有大量的推移质。设计时橡胶坝时重点考虑了以下几个方面。

　　1、坝址应选择在水流平顺及河床、岸坡稳定的河段，在山区河道治理中尤为重要，这一原则可避免发生波状水跃和折冲水流，减轻坝带振动及磨损，延长坝袋使用寿命，减少管理维护费用。

　　2、因沂河洪水夹带泥沙较多，坝址选择时避开了纵坡突然变缓的河段，并将基础底板同时抬高了0.8m,底板的抬高在减少了泥沙淤积的同时，利于改变上下游水流的衔接，易于泥沙排泄，减轻了坝袋溢流振动，避免了回流和旋涡将卵石和泥沙等杂物带到下游锚固线外的底板上，引起坝袋磨损。

　　3、在塌坝时满足河道行洪要求的前提下，为保证安全，坝袋单跨跨长控制在100m以内，坝高控制在4m之内。

　　5结语

　　在满足行洪安全的前提下，对沂河河道进行了清淤疏浚和生态治理，形成一山、一水、一路、一绿的生态景观，利用生态橡胶坝坝形成宽浅的水面和人工湿地，恢复河道自净能力，改善当地居民的生活环境。将沂河沂源城区段建成水、城市、生态、文化融为一体，人与自然和谐共生的生态体系，创造一个安全、优美、休闲、亲水的生态长廊。目前工程已竣工2年，河道初步呈现了水清岸绿、交通便捷、景色优美、游客驻足的景象，

　　为山区河道的综合治理提供了一定的借鉴意义。

　　参考文献

　　1.董哲仁、孙东亚等编制.生态水利工程原理与技术.中国水利水电出版社，2007.3

　　2.高本虎编著.橡胶坝工程技术指南.中国水利水电出版社，2004.10

　　3.孙东坡、李国庆等编著，治河及泥沙工程北京：黄河水利出版社，1999.7