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基于水文环境问题的河道水利规划设计

2025-03-04 61 上传者：管理员

摘要：文章针对国民生产生活与自然环境交叉所引发的水文环境问题，通过工程实例对典型问题下的河道水利规划设计进行探讨。基于重点分析水文环境存在问题，提出优化河道平面规划、改善河道断面规划、强化生态护岸规划、生物调节等方法，以期改善河道水文环境质量。

关键词：
水文环境
河道平面
河道断面
河道水利规划
生物调节
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河道水利工程以满足国民对水资源需求为立足点,兼具防止洪涝灾害､水文环境自我调节等功能[1-3]｡然而,国内陈旧河堤大范围[4]存在着河道防洪能力下降[5]､公众维护意识淡薄[6]､环境恢复力衰减[7]､区域开发不合理[8]等问题,对于河道水利工程的影响极其严重,既破坏了河堤水利工程系统功能的完整性[9],又间接影响到人们自身对美好生活的追求｡因此,为解决国内陈旧河堤存在的诸多问题,开展河道水利规划设计工作[10]｡河道水利规划设计综合河道平面规划､河道断面规划､生态护岸规划与生物调节功能于一体,充分保证国民对水资源的广大需求,确保河道水利工程的灌溉､防洪､蓄水､分流功能,提升水文环境的自我调节能力｡

1、河道水利规划工程实例

某河流向自南至北,全流域面积达1502km2,主河道长度为111km,平均坡降值为7%,落差为776m,年径流量为7.66亿m3｡整个流域东西长都为46km,南北宽度为37km,海拔高程值处于404~1200m之间,属于低中山地地形｡本文研究治理河段水流较平缓,长期的河沙淤积抬高河床高度影响汛期的河道行洪能力,加上河道两岸紧邻居民生活区和灌溉农田区,岸堤地势低洼,汛期遭遇洪水时极易出现汪洋,以致对河流两岸的居民生命安全､财产物品及基础设施造成不同程度的洪灾破坏｡基于此,本文研究该河流的水文环境问题,以“绿水青山就是金山银山”理念提出规划设计方案,促进河道水利工程系统功能提升｡

2、水文环境问题

2.1河道防洪能力下降

研究河段堤线整体为第四系冲洪积砂卵砾石､残坡积砂质粘土夹碎石等覆盖,浅表部土体结构黏性不强,工程岩土结构性质较差｡并且,堤基开挖浅表覆盖层及强风化破碎岩体边坡稳定性及抗冲刷能力差,影响河道自身水体防洪能力｡受自然环境的影响,全球范围内气候的急剧变化使得极端恶劣地质灾害事件频频发生,如暴雨､干旱､大风等,河道地表结构受到严重的影响｡受两岸居民生产生活的影响,河道附近大量硬化路面大幅度增加,地面吸收缓冲雨水的能力被削弱;河流两岸被过度的开发利用,地下水系网络连通性降低｡在自然环境和居民生产生活的共同影响下,河道两岸的疏水抗洪能力大幅度下降｡

2.2公众维护意识淡薄

随着河道水利工程的日趋完善,水利工程发挥着重要作用｡然而,社会公众仍存在着对河道生态保护､河道环境维护以及河道资源可持续利用的意识欠缺问题,主动保护河道资源意识较为薄弱｡公众缺乏对河道资源短缺的正确认识,对于河道资源浪费行为及河道环境污染问题视而不见,存在如过度使用河道资源､不合理排放生活生产废水等行为｡另外,政府在城市规划中缺乏对河道水文环境影响的全面考虑,导致水资源被不合理开发和利用,湿地､河流等自然水体遭到破坏,这种广泛的水文环境意识薄弱现象,加剧了河道资源的浪费与污染,增加了生态系统的负担忍受难度｡

2.3环境恢复力衰减

公众过度开发河道环境资源,如违规排放生活生产污染物､不科学的利用土地资源､过度硬化路面等,造成河道水文环境恢复力衰减､水域生态系统功能破坏,增大了河道水文环境自我恢复的负担与压力,造成了河道的自然恢复速度缓慢｡河道区域水资源在经济社会用水耗水比重､生态环境耗水比重逐步加大,造成地下水利用与恢复之间的平衡状态被打破,河道最小生态流量､匹配生态流量的达标比重以及湖泊､水库的最低生态水位､匹配生态流量的达标比重值逐年缩水｡尤其在评估河道的水体结构污染和水中生物状况时,出现主要污染物负荷指标超出限定值､污染物来源长时间累积于河水中未得到充分降解,使得受影响的水中生物死亡,自我恢复力进一步被削减｡

2.4区域开发不合理

不合理的土地开发与水资源开发模式,大面积林地被砍伐,河道两岸陆地天然植被覆盖率及其年际差异率逐步拉大,主要植被种类大幅度缩减,直接影响到地下水位动态变化明显,与人工生态相关联的种植作物､城市绿地､人工湿地和水域面积､种类在逐步增大,在一定程度上导致水土流失严重,进一步加剧洪水的潜在灾害危险源,很大程度上影响了研究段河道水循环和生态系统良性循环｡为此,当前河道周边环境开发建设在保护水资源､维护生态平衡方面有待进一步加大力度,亟须策划有效措施应对河道区域开发不合理面临的挑战｡

3、基于水文环境问题的河道水利规划设计

3.1优化河道平面设计

根据河道水利规划的规划导线､设计规划河宽､堤距和堤线,统筹组织､节凑化布置堤防工程､防护工程､疏挖工程､加固工程等河道规划设计工程｡坝､垛等规划设计工程端部连线确定的规划工程边界线应符合规划设计要求｡评估河势变化情况,确定河道线上的可能靠流节点,规划设计工程起讫点宜布设该靠流节点以上;在规划设计工程边界线的上端以优先考虑较大的转弯半径或选取与规划导线相切的直线退出规划导线,切勿设计成折线形式;规划工程中下段宜与规划导线相重合,规划工程中段转弯半径能稍短于上段,选择在较短的转弯段内优化河道水流方向,规划工程下端转弯半径能稍长于中段｡

3.2改善河道断面设计

河道断面工程设计遵循河道的开发､利用和保护的总体目标要求,根据河道规划设计工程任务､标准进行相应的河道断面设计｡断面设计既要符合泄洪､排涝､灌溉､生活生产供水和生态环境要求,又要符合河道水下边坡稳定要求｡河道断面河槽设计中心轴线宜于主干河流方向相契合,最大轮廓角度宜小于或等于30°;河槽开挖中心轴线宜采用连续光滑的弧线段,并且转弯段河道宜考虑复合圆弧弧线段｡存在多项任务交叉的河道断面设计应符合多项任务指标中最低的高程控制点及水位限制线,如果未经充分论证评估,不宜变更规划河道的比降｡施工时间段或河道工程运行期内存在回淤时,在断面设计中宜预留根据测算成果或勘察资料推算得出的回淤深度｡

3.3强化生态护岸设计

采用网笼结构的生态护岸设计,利用植物和其他土木工程材料集于一身,在河道岸坡上进一步强化现有的生态功能防护系统,使得岸坡的抗冲蚀､抗滑动和生态恢复能力增强,以维持河道两岸线上的生态系统平衡功能,兼具美化河道的景观效果｡网笼或石笼结构具有良好的柔性,即使河道段河床基础不均匀沉陷,也不会导致护岸内部结构遭受破坏,河堤预处理简单,施工流程简洁,结构本身透水良好,省掉另设排水过程,加上通过厚层镀锌､针对腐蚀环境中的外加PVC涂层能大幅度增加网笼的寿命｡

3.4生物调节

进行河道水利规划设计时,借助河道生长的水生生物,例如莲藕､芦苇､水草等,尽量选择当地品种,实现完善河道生态环境生物物种建设,兼具自我调节河道生物圈环境效果｡采取在岸坡上栽植树木､灌丛､青草等植被,实现固土护岸的功能｡运用植物根部网络还能充分发挥固结土壤的作用,提高斜坡表层土壤结构的抗剪切能力,增强迎水坡面的耐冲刷能力,减少坡表土壤流失的危害影响｡通过生物调节,尽可能减少对河道生态环境的破坏,让其保持原本形态,有助于提升河道生态质量｡

4、结语

河道水利规划是按照河道演变规律,针对存在的水文环境问题,采取优化河道平面设计､改善河道断面设计､强化生态护岸设计､生物调节等方法改善河道环境条件以达到与公众各项需求相平衡｡通过提高河道防洪能力､增强公众维护意识､强化环境恢复力､改善区域开发不合理问题,缓解河道水利工程的影响极其严重,既保证河堤水利工程系统功能的完整性,又推动人们自身对美好生活的追求,同时确保河道水利工程的灌溉､防洪､蓄水､分流功能,提升水文环境的自我调节能力｡

参考文献:

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[2]杨吕.探析城市河道生态治理及修复措施[J].清洗世界,2023,39(8):121-123.

[3]巩梓辰.河道疏浚技术措施在河道整治中发挥的作用[J].上海建设科技,2023(4):56-57.[4]李力.城镇河道防洪建设与生态治理的探索[J].陕西水利,2023(8):63-65.

[5]张冬梅.泰安市河道治理的经验与成效[J].山东水利,2023(8):62-63.

[6]张雪超,康晓为.河堤除险加固工程处理措施[J].吉林农业,2016(7):90-90.

[7]郝立嵩.基于生态水利工程的河道规划设计初步研究[J].现代经济信息,2016(12):316.

[8]黄月琪.基于生态水利工程的河道规划设计研究[J].陕西水利,2021(10):124-126.

[9]曾丽君.基于水文环境问题的生态水利规划策略分析[J].低碳世界,2024,14(3):118-120.

[10]肖江.中小河道生态水利规划设计的思考[J].水利技术监督,2022(2):101-104,112.

文章来源:江锦燕.基于水文环境问题的河道水利规划设计[J].水利技术监督,2025,(03):132-134.