承德武烈河河道治理工程浅析

承德武烈河河道治理工程浅析

武烈河面积2180公里2，全长44公里，包括49.9公里的农田，1196.7公里的龙华，26.4公里的双桥，1067公里的承德县。武烈河是承德双桥区饮用水源区，湿地总蓄水量1.39亿m3，面积253km2，平均流量3.24m/s，年降雨量517mm，年蒸发量923mm，水质类为V类。其中双桥区为市政府所在地，现有总人口25万人，国内总产值142亿元，市内有避暑山区、外八庙等著名旅游景点，也是全国著名旅游城市。武烈河上游水土流失较严重，水土流失面积1355.44km2，占总面积的52.5%，其中轻度侵蚀783.41km2，中度侵蚀533.13km2，强度侵蚀38.9km2，分别占水土流失面积的57.8%，39.3%，2.9%，侵蚀模数1588t/km2·a。由于上游阳坡植物覆盖度最差，治理难度大，生态治理主要以治理阳坡，整治河道，保护生态环境，创造美好的城市旅游环境和适宜居住的条件。为改善山区生态环境，提高防洪减灾能力，保障山区农业生产和城市旅游建设可持续发展，在上游开展了水土保持综合治理，研究了武烈河河流生态整治技术、橡胶坝管理与补水技术、河流原状保护技术、河岸景观美化技术和湿地保护与治理技术。1注重生态保护与综合防治以景观生态学理论、恢复生态工程基本理论、生态学基本原理为指导、因地制宜、因害设防、以人为本，人与自然和谐相处，注重建设山区城市的生存环境和生活环境，在条件允许的前提下搞好流域整治与景观塑造，保护好山区有限的资源，形成一个完整的综合防治体系。在搞好本市国民经济规划的前提下，搞好山区水土保持综合治理规划，强调山、水、林、田、路综合治理，水电路配套。根据当地人口、劳力、经济收入情况，确定建设开发的规模与期限，切忌搞不切实际的开发规划。2河道清淤，合理安排橡胶坝承德市市区段河道长16.4km，河道纵坡为0.245%，设计坝高3.5m，则间距为1428.6m，则需规划12道橡胶坝。如考虑淤积，市区河段淤积宽度按150m计算，则每年淤积厚度为0.837m；如3a一清淤，尾部可能淤积厚度5.02m，淤积坡度为0.031%，设计坝高3.5m，间距为1635.5m，需规划10道橡胶坝。但从建设城市旅游景观的角度考虑，从引水、护桥、护岸、划船、溜冰诸目的出发，可适当增加武烈河橡胶坝的数量。因此，在承德市双桥区武烈河建12道橡胶坝是合适的。2.1混交树种选择将武烈河流域分为3个区，即上游源头区（承德县以上）、中游水保生态修复区（承德县界至第1座橡胶坝前）、下游景观美化区（第1座橡胶坝至第12座橡胶坝），按照上游源头开展水土保持综合治理，中游河道恢复与保护，下游河道整治与景观塑造的型式布设措施，形成一个完整综合防治体系。运用生态位理论，合理选择混交树种。在影响树林生长诸因子中，以土壤含水量最为重要；在调查树林的诸指标时，以生长高度的变化最为敏感，故以树林的高度作为当地树林生态位的特征值。见图1。从图1可以看出，5个树种中桦树生长最快，其次是刺槐，再次是栓皮栎、落叶松，最慢是侧柏。由于后面的树种生长速度快于前面的树种，使各树种错开生态位，避免树种高度之间的直接竞争，做到针叶树与阔叶树立体结合。设计了3种造林模式：(1）落叶松×栓皮栎混交林，带状混交，株行距2×2m，带距30～50m，每hm2共栽植2500株（各1250株）。(2）侧柏×落叶松混交林，带状混交，株行距1.5×1.5m，带距20～30m，每hm2共栽植4444株（各2222株）。(3）刺槐×桦树混交林，带状混交，株行距2×2m，带距30～50m，每hm2共栽植2500株（各1250株）。另外设计了鱼鳞坑、水平沟、水平阶、水平梯田、护村护地坝等水土保持工程措施。2.2解决了作为补水工程的城市旅游资源武烈河建设了12座橡胶坝（含彩色橡胶坝4座），形成了全国最大的橡胶坝群。特别是第2座为避暑山庄日补水3万m3（明渠引水流量0.5m/s，每天1.5万m3，提高水位后地下补水每天1.5万m3），解决了避暑山庄湖区的补水问题。第3、5、6座橡胶坝为彩色橡胶坝，新热河广场和承德市体育场依坝水而建，为城市旅游增加了新的景观。橡胶坝采取了深浅槽设计，即中间为深槽橡胶坝，底板高程为331.4～304m，为泄流方便清理和加深了中间河槽，便于排洪和排沙；而浅槽橡胶坝在布设河岸边，底板高程为304.8～332.9m，保持了河底河卵石的原貌，落淤少，解决了多泥沙河流的落淤问题。橡胶坝进出节阀用计算机控制，坝内压力小时自动打开节门充水，压力达到后自动关闭了门，实现了自动化管理。2.3增加河流缓冲带和植被设置了缓冲带、植物带和马蹄型湿地。缓冲带是指河道与陆地的交界区域，在河流两岸各设置一定宽度的缓冲带是最重要的河流恢复措施。缓冲能力表现为使溶解的和颗粒状营养物沉淀、结晶、非生物吸收，或由缓冲带内的植物和微生物群落消耗或转化。除了营养物质减少过程之外，缓冲带和它的植被还稳定河岸，并形成一个具有截留和拦蓄来自农业区泥沙的多样性生态环境，是保护鸟类的相对廉价的措施。设计缓冲带为5～10m，共设计缓冲带30处。一旦河流两岸留出缓冲带，可以自然地重新生长植物或重新种植，促使植物群落的形成和减少侵蚀泥沙进入河道，同时利用缓冲带植物减少来自农业区的氮和磷进入河道，达到改善水质的目的。武烈河共保留植物带36处，主要是乔灌木，农田不算在内。为解决农业点源污染问题，在农业区的排水渠进入河流前建立一个小型湿地，是一种减少入河营养物输送量的恢复措施和处理方法，让农业径流在进入河流之前流经马蹄形湿地，减缓流速，沉淀、吸收氮和磷，减少其入河量。武烈河共设置植物带12处。2.4护滩型水岸景观生物治河一般是在土堤和干砌石护面大堤上应用，实行乔灌草结合的结构。植物的根系有固结土粒的功能，茎干有增加过水断面粗糙度的功能。实施的治河模式有：(1）护岸林模式：应用于Ⅰ～Ⅲ级不同规格的人工堤防。(2）堤脚保护林模式：在天然凹岸，需要设置堤坝，配置堤脚固滩保护林。(3）护坡林模式：应用于河流堤防的内坡防护，护滩丁坝两侧要采用此种模式。(4）自然生态的河床及驳岸：软化河底及河坡，促进地表水和地下水的交换，以便调节水位，恢复河中动植物的生长，利用动植物自身的功能净化水体，使河水回归为生命系统。河底的设计采用自然土壤，为了防洪水冲刷和水生物的生存需要，在自然土壤上面铺设卵石。通过调整后的河岸边，采用自然型驳岸，用天然石块、木桩等生态材料结合植被和小的景观来护岸，为更多的水生物提供了栖息、生存、繁殖的空间。这样各种水生植物、鱼儿通过与河岸边及河底土壤缝隙的接触，使其各得其所，自由地呼吸，达到一种自然生态的平衡。2.5生态用水与工程管理武烈河湿地类型为内陆型湿地类型，由12道橡胶坝群组成的240万m2水面坝区，湖区内有独特的自然景观，且草甸、沼泽、水域多种生态系统并存，具有丰富的生物种类。目前湿地水面减少，取水量大增。缓减湿地取水量，保证其生态用水，可有效地遏制湿地萎缩，恢复并建立良性循环的生态系统，提高湿地的环境容量及承载力。目前分野生动物景观、植被景观、水景及湖面3个景观区进行保护与管理。(1）实施了武烈河补水技术。为保证武烈河橡胶坝蓄水，取水采用明流引水的方式。(2）为保证向武烈河橡胶坝供水设计引水流量为1m3/s，在滦河与武烈河汇合口附近第12道坝下游设一集水井作为供水水源，截明流采用导水渠型式，集水井尺寸为3m×8m。(3）工程输水管路为钢管，直径为600mm（第12道坝为800mm），管路尽量顺坡铺设。回填土压实系数不小于90%。钢管要做好内外壁的防腐处理，管道外防腐采用一漆三油二布，管道内防腐处理用机械内涂聚合物改性水泥砂浆。3生态效益初显(1）武烈河上游治理水土流失面积400km2，其中经济林40km2，水保林200km2，种草21km2，封禁治理137km2，水平梯田2km2；小鱼鳞坑300万个，大鱼鳞坑24万个，双层围埝12.5km，水平沟60.9km；完成谷坊坝1202座，拦沙坝15座，完成生物治河工程21.6km。这些措施有效地治理了水土流失，减少了洪水、泥石流等灾害的发生，保护了村镇安全。(2）水保林种的是洋槐、油松、火炬树、五角枫等景观树种，经济林树种以苹果、杏、梨为主。这些措施为生态旅游提供了景观景色和安全保障，取得了良好的生态效益、经济效益和社会效益。(3）通过实施武烈河调水补水工程，城市湿地的面积增加，水量稳定，功能增强，形成了名符其实的水上公园、水上乐园，开展了游泳、坐船游湖、钓鱼、滑冰旅游服务，效益显著。湿地治理与保护初见成效。近10a来，河流生态得到保护，保护长度达到50km。河流的自然弯道、缓冲带、环岛等不断增加，植物和生物的