摘 要：河流對于社會經(jīng)濟的發(fā)展具有非常重要的作用，但是近些年由于河流的污染以及河道的不當治理，造成了河流的生態(tài)功能退化，在一定程度上制約了社會經(jīng)濟的發(fā)展。本文在傳統(tǒng)河道缺陷的基礎上，主要闡述了生態(tài)河道的需水量計算、生態(tài)河道結構設計以及生態(tài)護坡的設計。 　　

關鍵詞：生態(tài)河道；結構設計；生態(tài)護坡 　　

一、引言 　　

生態(tài)河道是以安全性、可靠性、經(jīng)濟性為基礎和前提，以滿足資源、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展和多功能開發(fā)為目標，逐步形成陸域草木豐茂、生物多樣、自然野趣，水體鮮活流動、水質改善、具有多樣水生生物物種種群相互依存形成系統(tǒng)并能達到自我凈化、有自我修復能力的水利工程。 　　

二、傳統(tǒng)河道設計存在的缺陷 　　

1.河道設計直線化 　　
從生態(tài)角度看，彎曲的河流具有更高的生態(tài)效益，如減少水土流失、擴大生境面積、增加生境多樣性等。河道直線化使得洪水流量、流速及泥沙量增加、洪水壓力轉嫁到下游。許多對生態(tài)起重要作用的自然要素消失，喜歡在急流中游行的魚類減少甚至絕跡。 　
2.河道斷面設計幾何化 　
河流中的淺灘和深潭是水生生物不同生命周期所必需的生存環(huán)境，是形成多樣性河流生態(tài)環(huán)境的不可缺少的重要因素。但河道幾何斷面規(guī)則化改變了深潭、淺灘交錯的形勢，生境的異質性降低，水域生態(tài)系統(tǒng)的結構與功能隨之發(fā)生變化，特別是生物群落多樣性將隨之降低，可能引起淡水生態(tài)系統(tǒng)的退化。 　　
3.河床或河岸材料硬質化 　　
硬質化河道沒有植物根系可進入的孔隙，動物及微生物也不可能生存，割裂了水體與土壤的關系，使水系與土地及其生物環(huán)境相分離。從生態(tài)學的角度講，硬質化河道解決不了水污染問題。河流是有自凈能力的，自然的河道有大量的生物和微生物，它們都有降解污染有機物的作用，植物還可以補充氧氣，有利于防止污染。 　　

三、生態(tài)河道的水量計算 　　

1.河道內需水量計算方法 　　
（1）按 Tennant 法：這是美國目前用來確定河道生態(tài)環(huán)境用水量的一種方法，河道流量推薦值以預先確定的年平均流量的百分數(shù)為基礎。該法通常作為在優(yōu)先度不高的河段研究河道流量推薦值時使用，或作為其他方法的一種檢驗。從維持河道原有的自然景觀、兼顧水生生物保護考慮，以多年平均徑流量的 10%作為最小環(huán)境用水量。 　　
（2）最枯月平均流量法：先根據(jù)控制斷面歷年的最枯月平均流量進行頻率計算，再取 P =90%最枯月平均流量。 　　
（3）法國鄉(xiāng)村法：此法是依據(jù)河道多年平均流量來確定河段最小生態(tài)基流，規(guī)定河流最低流量不應小于多年平均流量的 1/10，對于所有河流，或者部分河流，如果其多年平均流量大于 80 m3/s 時，最低流量的下限不得低于多年平均流量的1/20。 　　
2.河道外需水量 　　
（1）農(nóng)業(yè)用水：確定灌溉用水量時，應首先確定灌溉設計保證率。灌溉設計保證率可根據(jù)水文氣象、水土資源、作物組成、灌區(qū)規(guī)模、灌水方法及經(jīng)濟效益等因素確定。 　　
（2）水土保持生態(tài)環(huán)境需水量：山丘區(qū)需要植樹造林、防治水土流失。因此需要從河道取水。需計算水土保持生態(tài)環(huán)境需水量。以某一地區(qū)某一類型植被的面積乘以其生態(tài)需水定額計算得到該種植被的生態(tài)需水量，該地區(qū)各種植被生態(tài)需水量之和即為該地區(qū)生態(tài)需水總量。 　　
（3）工業(yè)用水：工業(yè)用水指工、礦企業(yè)在生產(chǎn)過程中，用于制造、加工、冷卻、空調、凈化、洗滌等方面的用水和企業(yè)內部其它用水。對工業(yè)用水而言，耗水量是一定時期內某工業(yè)用水系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中，由蒸發(fā)、吹散、直接進入產(chǎn)品污泥等帶走所消耗的水量。 　　
（4）生活用水：城市綜合生活用水包括城市居民家庭生活用水：指維持居民日常生活的家庭和個人用水，包括飲用、洗滌、衛(wèi)生等室內的用水和洗車、綠化等室外用水；城市公共單位用水：指城市公共設施和公共建筑用水。包括機關、學校、科研、飯店、旅店、商店、醫(yī)院、影劇院、浴池、洗車、車站、碼頭、部隊等公共事業(yè)和公共建筑用水；市政、園林、河湖環(huán)境用水。 　　

四、生態(tài)河道結構設計 　　

1.河道縱斷面設計 　　
（1）構造河道蜿蜒性。與直線化河道相比，河道的蜿蜒性降低了河道坡降，從而減小了河道流速和泥沙輸移能力。在生態(tài)河道建設中，通過恢復河道蜿蜒性可增加棲息地的質量和數(shù)量，這樣更有利于河道的穩(wěn)定，并降低工程造價。蜿蜒的河道可交換和補充地下水。如果河道是直的，深的或是混凝土結構，地表水將直接流入水道，而沒有機會進行水交換及補給地下水源，且地下水位會下降。干旱可能更頻繁，因為地下水位下降，以致于植物根部不能吸收。蜿蜒性河道，營養(yǎng)物質經(jīng)過濾不會進入地下水，而且這種交換在河岸生態(tài)系統(tǒng)里將對植物群和動物群的數(shù)量和種類有很重要的影響。 　　
（2）創(chuàng)建淺灘-深潭序列。自然界中的河流的縱斷面通常表現(xiàn)為深淺交替的深潭和淺灘。由于深潭和淺灘可產(chǎn)生急流、緩流等多種水流條件，能形成豐富的生物群落，創(chuàng)建淺灘―深潭序列是生態(tài)河道設計的重要內容。根據(jù)河流的蜿蜒特性，基于自然河流的地貌特征，以及研究者給出的淺灘-深潭間距參考值。在相應位置布置淺灘和深潭，如在河流轉彎處凹岸布置河流深潭，在深潭之間過渡段創(chuàng)建河流淺灘等。一般一個彎曲段布置有一對淺灘和深潭。在典型斷面設計完成后，在滿足設計洪水流量和平灘流量的基礎上，對典型斷面進行局部調整，以形成多樣化的斷面形態(tài)，河流的淺灘、深潭處典型斷面。 　　
2.河道橫斷面設計 　　
河道橫斷面不能僅從傳統(tǒng)的河道水力學計算公式或簡化施工的角度來考慮問題，還需要結合生態(tài)學原理和地貌學原理，依自然河道地貌特征，做到河岸邊坡有陡有緩，能緩則緩；堤線距水面有寬有窄，宜寬則寬，從而構成多樣性的地貌特征。同時橫斷面還受兩岸行政關系的制約，要權衡利害，協(xié)調各方面關系�！　�

五、生態(tài)護坡的設計 　　

1.植物護坡 　　
植物護坡在生態(tài)治河中將發(fā)揮其獨特的作用和無法替代的角色。水生植物具有凈化水質，為水生動物提供棲食和活動場所，美化水面、涵養(yǎng)水源和減少蒸發(fā)等功能，另外植物可降低土壤孔隙壓力，吸收土壤水分。同時植物根系能提高土體的抗剪強度，增強土體的黏聚力，從而使土體結構趨于堅固和穩(wěn)定。植物護坡模式多樣，可大致分為：草皮護岸、樹枝護坡和水生植物護坡等。為了更合理的選取植物護坡模式我們可以把坡面分為四個區(qū)段：岸堤區(qū)、面坡區(qū)、挺水區(qū)和沉水區(qū)。 　　
2.木材護坡 　　
自然界堅硬的木頭如果建于水下岸坡底部，可完整地保持約幾十年，在水面上容易腐爛，尤其是干濕交替的部位更易腐爛。與活體植物不同，由于此類木材不會發(fā)芽，一般在使用的同時配以植被恢復措施。常見的有木樁柵欄護坡、活性木格框護坡、樹根扎捆護坡。 　　
3.石材護坡 　　
石材護坡運用的材料是天然石料。石材護岸具有成本低廉、來源廣泛、抗沖刷能力強、經(jīng)久耐用等優(yōu)點。此外，其粗糙的表面可以為微生物提供附著場所，石頭與石頭之間可成為水生植物和魚等水生動物的生存空間。常見的護岸類型有石籠護坡、半干砌石護坡、干砌石護坡、石張護坡、拋石護坡和山石護坡等。 
4.拋石護坡 　　
采用天然石材（如卵石、礫石、流石等）堆積而成的護坡結構。利用護坡石縫生長植物，借助植物的根系使護坡與其后的土壤更為緊密而形成穩(wěn)定效果。石材之間的空隙可作為天然魚巢，為多種魚類提供棲息和繁衍場所，也為水生植物提供了生存空間，從而大大增加了水體及水陸交錯帶的生物多樣性。