浅塘深塘结构

水生态修复技术

浅塘-深塘结构知识点2何连军副教授一、浅滩-深潭结构水生态修复技术1.浅滩-深潭的概念2.浅滩-深潭的形成3.浅滩-深潭的特点4.浅滩-深潭结构的作用5.浅滩-深潭结构的修建1.浅滩-深潭的概念

由于较陡的能坡和颗粒较粗的泥沙，河流将自然地形成深浅交替的河段，称之为浅滩和深潭。深潭是低于周边河床0.3m以上的部分，浅滩是高出周边河床0.3～0.5m的部分，且其顶高程的连线坡度应与河道坡降一致。由于深潭和浅滩以及弯曲段使河床的剪力和摩擦力的差异减到最小，因此，在那些坡度较陡和粗颗粒泥沙的河段，应把浅滩与深潭作为恢复河流的措施之一。

水生态修复技术

天然河流的河床由于水流和泥沙的相互作用，会产生不定期的冲刷和淤积，在弯曲段的凸岸处，泥沙淤积形成边滩（沙丘），凹岸则会受到冲刷形成深潭，在顺直段会形成浅滩，最终形成交替次序的浅滩-深潭序列，其平面布置图和沿深泓线的纵向剖面图如下图所示。

水生态修复技术2.浅滩-深潭的形成

水生态修复技术2.浅滩-深潭的形成

浅滩-深潭是一种普遍存在的河床地貌形态。弯曲型河道的弯顶上下端为深潭，两弯之间的过渡段为浅滩。一般在蜿蜒河道的凸岸由于泥沙淤积形成浅滩，凹岸则受到冲刷，形成深潭。顺直型河道的深潭出现于主流弯曲的弯顶处，两个深潭之间的过渡段为浅滩。

2.浅滩-深潭的形成水生态修复技术3.浅滩-深潭的特点

在自然河流中是交互存在的。浅滩和深潭的存在，使河底纵剖面表现出一系列的起伏。其空间分布服从一定的规律，相邻两深潭的平均间距大约相当于河宽的5～7倍。深潭-浅滩地形的演变具有多年及年内周期性变化，前者与来水来沙的多年周期变化有关，后者取决于年内水流状况的变化。

水生态修复技术大量研究表明，河流浅滩和深潭的位置是相对的，随河流主河槽的摆动而发生相应改变，但其次序和距离是比较固定的。河床材料组成不同，其深潭和浅滩的特点也有所差异。以砾石和圆石为主要材料的河床，为维持河道在高能量环境下的稳定，具有典型规则的深潭和浅滩间距，在浅滩区域是较粗糙泥沙颗粒，在深潭是较细泥沙颗粒。

水生态修复技术3.浅滩-深潭的特点浅滩与深潭结构可以为水生生物提供栖息、繁衍和避难的场所，是底栖动物赖以生存的最佳栖息环境。交替出现的深潭和浅滩是修复河道内生态环境的一个重要方法。除了由浅滩段增加的紊动促进河水加强充氧外，其砂砾底层是很多水生无脊椎动物的主要栖息地，也是鱼类觅食的场所和保护区。深潭还是鱼类的保护区和缓慢释放到河流的有机物的储存区。4.浅滩-深潭结构的作用水生态修复技术浅滩-深潭结构是河流经自然发育后形成的常见河道形态，有利于稳定河床和岸坡，有助于植被的良好发育和构建多样性的生物栖息地。通过修复河道系统和营造深潭-浅滩结构，消耗河流能量，减少下游侵蚀，可由浅滩段增加的紊动增加水中溶解氧量，促进河流自净功能的恢复，能同时恢复了河流的天然景观，并使河流拥有更复杂的动植物群落。4.浅滩-深潭结构的作用水生态修复技术

浅滩和深潭的存在能够增加河床的比表面积及河道内环境，有利于加快有机物的氧化作用，促进硝化作用和脱氮作用，增强水体的自净能力。同时有利于形成水体中的不同流速和生境，使附着在河床上的生物数量大大增加，增加水生生物多样性。

4.浅滩-深潭结构的作用水生态修复技术恢复河流生态系统首先需要恢复构成河流生态金字塔底边的底栖动物。只有底栖动物开始复活，以其为食物的大型动物才能开始栖息，这样才能修复河流生态系统的健康食物链。自然界中的河流的纵断面通常表现为深浅交替的浅滩和深潭，由于深潭和浅滩可产生急流、缓流等多种水流条件，能形成丰富的生物群落。因此，浅滩-深潭结构的恢复是河流生态修复的原点。水生态修复技术5.浅滩-深潭结构的修建

深潭-浅滩序列的修复和重建必须建立在对河道历史情况进行调查的基础上，并应根据河流地貌学分类，与同一流域内其它具有同类地貌特征的未受干扰河段进行类比分析。深潭与浅滩的大小及其组合应根据水力学原理和泥沙输移理论的一些经验公式来确定,按照弯道出现频率来成对设计，即一个弯曲段，配有一对深潭与浅滩,每对深潭-浅滩可按下游河宽的5～7倍距离来交替布置。

水生态修复技术5.浅滩-深潭结构的修建小结水生态修复技术浅滩-深潭结构1.浅滩-深潭的概念2.浅滩-深潭的形成3.浅滩-深潭的特点4.浅滩-深潭结构的作用5.浅滩-深潭结构的修建二、浅滩-深潭结构的修建1.浅滩恢复2.生态护底固槽3.人工鱼礁4.生态丁坝5.潜坝水生态修复技术

浅滩的恢复要选择级配良好、有棱角的砂砾料，以保证砂砾石颗粒之间相互咬合，确保浅滩的稳定。由漂石或卵石组成的河床底质粒径不宜过大，以避免在高速水流作用下失稳，并且粒径太大的底质材料也不利于形成适于鲑鱼等鱼类产卵的栖息地。

水生态修复技术1.浅滩恢复

沙质河床河流不适宜使用砂砾石材料，可用大型圆木作为浅滩材料。圆木浅滩的高度以不超过0.3m为宜，以便于鱼类的通过。可用木桩或钢桩固定圆木，并用大块石压重。在圆木的上游面安装土工织物作为反滤材料，以控制水流侵蚀和圆木底部的河床淘刷，土工织物埋深应不小于1m。

水生态修复技术1.浅滩恢复水生态修复技术1.浅滩恢复用自然材料创建浅滩

建造利于鱼类涸游的生态工程极其重要，可以通过在河床植入石块的方式来构建，既能形成河床浅滩、深潭的变化，又能在石块间形成小的生境，同时也不会对鱼类洄游形成阻隔。水生态修复技术2.生态护底固槽生态护底固槽

在河道中使用石头、混凝土块等材料创造人工鱼礁，既能形成河床深潭、浅滩的变化，又能形成适合生物生存的空间环境，为水生植物、鱼类、底栖和两栖类动物的生息提供必要空间。人工鱼礁水生态修复技术3.人工鱼礁

人工鱼礁的建造要选择合适的地点，一般选在比较平坦离岸不太远的地方，用钢筋混凝土构件制成具有圆洞形、三角形、多面体形、半球形、漏斗形等各种洞穴。鱼礁块的大小也多种多样，比如日本常用直径1.5～1.8m，高l～1.8m的圆筒形。水生态修复技术3.人工鱼礁我国的河流治理一般多采用将自然蛇形河流直线化的设计手法，河流的直线化必将导致河流具有的浅滩和深潭交替结构丧失。为了恢复河流应具有的浅滩与深潭交替的多样性河流生态环境，在设计上改变传统的河流直线化设计，可采用生态丁坝改变河流的直线形态。水生态修复技术4.生态丁坝水生态修复技术4.生态丁坝丁坝平面示意图4.生态丁坝

传统丁坝的主要功能表现在改变洪水的方向和减缓洪水的流速，从而使河岸免受水流的直接冲蚀。生态丁坝除了具有保护河岸的功能外，还能形成河流的微地形，合理配置生态丁坝能够使其附近区域产生冲刷和堆积现象，形成深潭和静水区。生态丁坝配置方向不同，发生冲刷和堆积的位置也就不同，充分利用这种现象就能使河流形态产生多样化。

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生态丁坝容易建造，根据使用材料的不同，有桩式丁坝和石丁坝两种形式。当地很多材料多可以充分利用到生态丁坝的建设中，例如石块、大的块石和原木等。水生态修复技术4.生态丁坝桩式丁坝（左）和石生丁坝（右）4.生态丁坝

生态丁坝的修建，使河流深潭数量增加，形成了深潭-浅滩结构，散落的石块为大型无脊椎动物提供了良好的栖息环境，并形成了稳定的鱼类群落，增加了生物的多样性。国外己有大量的研究证明生态丁坝对提高河流生物多样性有明显的效果。

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潜坝构建后形成结构与自然的浅滩-深潭十分相似。坝体的下游由于水流的扰动，冲刷出深潭。在流速大的河段，修建潜坝后就可以降低流速，滞留含有鱼卵的泥沙，增加无脊椎动物的繁殖机率。潜坝一般横穿河流而建,在平缓、低流速的河段常留一小槽以集中水流,利于形成浅滩-深潭结构。水生态修复技术5.潜坝石质潜坝示意图水生态修复技术5.潜坝

调查发现潜坝的修建能在短时间内增加鱼类的数量，许多国家利用此方法创造河流生物的栖息环境并取得了成功。在高流速河段，建筑物常被湍急水流冲垮，石块会冲散在河床内，这就增加河床形态的多样性，为水生生物提供了良好的栖息场所，从而提高栖息地的生物多样性。水生态修复技术5.潜坝

修建潜坝所用材料成木便宜，圆木和大的块石等许多自然的材料都可以得到充分利用。潜坝的修建要求河流比降小，最好能建在顺直的河段上。横向铺设多孔性的混凝土、