索溪河综合治理工程中的生态修复设计浅谈

1、I:家族龟形滩湖南省张家界市武陵源区索溪河综合治理工程可行性研究简介上海市水利工程设计研究院摘 要 本文主要通过湖南省张家界市武陵源区索溪河综合治理工程可行性研究工作的介绍，描述其主要的研 究内容、手段及成果特点，为类似工程咨询提供借鉴。关键词 张家界 索溪河 可行性 生态治理1 前言山区河道因其地形复杂多变，支流繁多，地形落差较大，而加大其生态治理工程设计和实施的 难度，特别是平时非汛期无水或少水，河床干涸，砂砾裸露，可视性较差，生态环境破坏较为严重； 而进入主汛期后，其复杂的地形往往会导致暴雨汇聚成洪水后陡涨陡落，洪峰来去汹涌，水流急、 水位高而历时短，导致河床下切，水土流失严重，同时也对

2、薄弱区域的岸脚岸坡以及其它建筑物形 成冲刷，使边坡遭受结构破坏，形成洪涝灾害，尤其是河槽急转弯段或者支河口，顶冲水流引起的 破坏更显严重。针对以上现状条件，工程安全非常重要，因此在确保工程安全的前提下，其工程措 施往往是破坏生态的行为，与生态修复的要求互成矛盾，难以协调。如何在工程设计中兼顾考虑工 程安全与生态治理之间的平衡关系，需要设计咨询单位开展大量的调查研究工作。本文主要借湖南省张家界市武陵源区索溪河综合治理工程研究，描述其研究过程和研究手段， 并在此基础上介绍其主要研究成果。2 项目背景湖南省张家界市是一座新兴的国际旅游城市，其境内的武陵源风景区为国家级的风景名胜区， 1992 年被联

3、合国教科文组织列入世界自然遗产名录的景区之一。风景区内不但自然环境优美，吸引 了全国仍至全世界每年过百万游客前来观光旅游，而且生态环境保护较好，一切以其原始生态面貌 展示给世人，是其列入世界自然遗产名录的重要原因。索溪河治理工程横穿整个张家界市索溪峪镇 （ 规划为一级旅游镇 ） ，属索水中游段，同时也是上述景区的重要组成部分，是许多分散景点的开放 式的引导和门户景区。受委托治理的该河道流域面积136km2，长约13km,平面呈东西反“ S型走向，上下游不同位置分别有三条支流汇入主流，全线河床最大落差约100m具体平面示意见下图。平面位置示意图丨 掛区3设计理念鉴于索溪河治理与整个景区建设之间的

4、相互休戚关系，咨询单位提出防洪与生态治理紧密结合 的设计理念与要求。1. 保证和满足城镇水利工程防洪、泄洪要求工程所在地的索溪峪镇位于索溪河两岸河谷，地势较低，历年受洪涝灾害困扰，现有防洪标准 约为五年一遇。一旦发生特大洪水，必将造成洪涝灾害，严重影响索溪峪镇乃至武陵源区的经济发 展，因此，设计着重考虑索溪河道泄洪要求，把保护城镇人民生命财产安全放在首位。2. 保护和恢复河流形态的多样性，满足生态环境多样性的总体边界要求对于河道工程来说，充分依托河流的自然多 样性，保持和保护河流环境的自然特征，是确保 领域内生物多样性所必须的前提条件。所以，本 次河道治理的重点任务是保持和恢复河流形态的 多样

5、性，从而保证河流生态环境的多样性。3. 河道治理应为生物生长发育创造条件河道治理中的工程措施和材料应有利于生物 生长发育，注意整理、发掘和发展我国各地的传 统治河工法和材料，开发和推广新型工艺和新型 材料，并特别注意采用当地天然材料，利于维持 生物生长发育和保持生物链平衡，保持河道生态 环境的稳定性。4. 充分利用生态系统自我修复和自我净化功能利用生态系统自我修复和自我净化功能，开发人工湿地、生物廊道、生态浮岛、种植水生植物 等经济实用技术等。通过恢复和平衡生态系统来净化水体，形成优良的水质，达到河道生态治理的 目的，并由此而形成整体河道的良性循环。4工程方案24.1工程平面及河流断面布置根据

6、规划和生态治理要求，合理布置堤线，并保持河道整体体形和河道主槽的蜿蜒性。根据河 流特点，布置巨石或生态石笼，营造浅滩深潭断面，为生物的多样性创造有利的栖息环境。经布置， 索溪河道中心线长 12.842 km。索溪河河道断面形式以复式断面为主。河道口宽一般在44180m范围，局部在岩门处最宽达344m。主槽宽度一般为 810m局部1725m,深0.51.0m。主槽的形成主要借助原有过水断面 中水流比较集中走向的节点开挖疏理而成，水流归顺于主河槽，一方面起到束水作用，保护漫滩的 稳定，另一方面也可借助主槽在枯水期形成一定的水域和水生态环境。河道纵坡在满足河道行洪要 求的条件下尽量维持河道天然坡度，

7、河道纵坡为0.2 %。24%。另外，为了减少河道冲刷、拦沙、增加水面，在原有 3座拦砂坝的基础上，在高云桥上游新设挡水坝1座，同时为了稳定河床，固定河道纵坡，沿河新建 4座潜坝。索溪河支流百丈峡、宝峰溪及文风河河床疏理和护岸工程，河道总长7.318km，护岸总长14.636km。为了拦截支河下泄泥沙，分别在百丈峡及文风河河口新设一座拦砂坝，共计2座拦砂坝。4.2水力计算与分析为了准确模拟河道水面线及水流流态，确定断面防洪高程和护砌方案，报告采用了水流数值模 型模拟。其中河道主槽及边滩分别采用不同的糙率进行模拟，河道底坡降按照计算区间现状底坡降 考虑，不扰动原有稳定的水土动力平衡和生态平衡，并减

8、少挖压工程量。计算数值模型河网概化图 及局部计算截面三维图分别见下图。257.25,262.49.-268.80 loW8.962Q2.00一 十、-su& i291.11338.1suox333.86bao-y u299.48329.177Partial GIS dataupperbaizhangxia嚨爲A17faoi baihutangxi339.11baofeng；308.13抠隅22wenf engj-310.21)47.83335.327322.80357.548yixiantianw332.26一维水流数值模型河网概化图局部计算截面三维图4.3河道生态护岸研究在保证护岸结构安全的

9、前提下，河道 护岸通过方案比较，主体方案推荐采用防 冲及生态效果均较好的混凝土格埂加干 砌石护坡护岸为主，形成物理和生物双重 效果，既能满足必须的稳定性，又能满足 现代设计的生态保护和修复的要求。该地 区石材产量大，造价便宜，可以就地取材 利用，节省了工程投资。河道主体断面如 右图。4.4防冲措施研究河床护岸护底效果E1索溪河床存在较大比降，洪峰来临时，较急的流体形成强烈的冲刷，解决好河道防冲问题，是确保治理工程成功的关键。研究推荐采用挡水坝（或拦沙坝）、潜坝等工程措施减缓河道底坡减，其设置一方面减低水流流速，最大程度上防止河床冲刷和下切，并在挡水坝（或拦沙坝）、潜坝等节点处综合考虑山区河道非

10、汛期基本无水的情况下，形成一定的水景观和水生态，同时增加水体的复氧 能力。针对河道顺直段及弯段的水流特点，采取铺设8m- 12m宽生态石笼护滩来保护坡脚，生态石笼水平放置，并联成排，即利用生态石笼的柔性原理，形成近坡脚点的滩面保护，从而可抵御水流的 冲刷，保护河岸边坡的稳定。生态石笼护滩块石之间拌和耕作土，并同时埋入水生植物的种子，后 期可与河床植青联排形成整体滩面的生态效果。4.5生态措施研究因地制宜、点线面相结合的理念，整条河道防护生态措施是本次工程研究的重点，也是难点之一。本次研究依据保护和恢复河流形态的多样 性原则，采取了比较适合地区环境的生态措施。 因势利导设置的宽窄深浅不一的主河槽

11、和挡水 坝（拦沙坝）、潜坝，即为恢复水生植物以及提 供水生动物栖息的主要生态措施之一。边坡、河 床绿化工程是河道保护和生态绿化工程的又一 有机结合措施。林带形成“春意盎然”景区、“仲夏梦系”景区、“秋色如荼”景区、“隆冬迎春”景区。河道沿线 局部地区还通过设立亲水石滩、漂流区等吸引游 客游山玩水，投身于自然的怀抱。另外，在岩门 附近利用河道凸岸河滩建设生态湿地及桃花岛 等，这些均营造出自然休闲和人文气息的双重效 果。河道两岸景观绿化设计则遵循了追求自然、 减少人工雕饰的原则，并在平面总体布置上贯彻5本可行性研究报告特点1）从“世界自然遗产”的角度对工程建设的必要性及可行性进行了充分论证;2) 工程平面布置及河流断面充分体现了保护和恢复生态河流形态多样性的设计理念；3) 河道护岸采用了与周围自然景观协调的生态护岸形式，为植物生长以及水生动物栖息创造 条件；4) 采取有效生物措施，恢复水中植物的多样性，达到修复河流生态系统的目的；5) 河道两岸景观设计充分利用了索溪峪丰富的自然资源，营造出了具有索溪峪地方特色和民 族风情的滨河景观廊道；6) 采用先进计算软件，确保河道设计成果的准确性；7) 认真而全面地对该工程进行了环境影响评价；8) 在分析工程建成后所产生的社会效益、防洪效益以及景观环境效益的基础上，对该工程做 出了准确的经济评价。6 结束语在山区城镇河