時(shí)間：2023-01-21 09:42:17
開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇河道整治論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
桑干河屬海河流域永定河水系，由上游源子河、恢河在朔城區(qū)馬邑匯合后為桑干河，流經(jīng)朔城區(qū)、山陰縣、應(yīng)縣、懷仁縣，在懷仁縣古家坡附近進(jìn)入大同市，經(jīng)河北省匯入永定河。朔州市界以上流域面積8618km2，省界以上流域面積為17744km2，河道長(zhǎng)度為241km，其中朔州段長(zhǎng)為124km。在朔城區(qū)東榆林村建有一座中型水庫(kù)，總庫(kù)容為6500萬(wàn)m3，水庫(kù)大壩控制流域面積3430km2。本段河道主要支流有兩條即黃水河與渾河，分別于應(yīng)縣西朱莊、懷仁縣新橋附近匯入桑干河。并在干流東榆林水庫(kù)下游羅莊、黃水河入?yún)R口下游西朱莊附近分別設(shè)有兩個(gè)水文測(cè)站。本文僅對(duì)東榆林水庫(kù)下游至懷仁縣新橋（渾河入口）段進(jìn)行初步分析，全長(zhǎng)81.3km。
本流域地處內(nèi)陸高原，屬北溫帶較干燥的大陸性氣候，干旱寒冷溫差大，降雨量少，雨期集中，降雨主要集中在7—9月份，占全年降雨量的70%左右，降水量年內(nèi)分配很不均勻，年降雨量為300—500mm，多年平均降雨量為350—430mm之間。
桑干河朔州段河道，具有平原型河道特征，兩岸平坦開(kāi)闊，河床寬淺。河道兩岸均有一級(jí)階地分布，一級(jí)階地高出河床1—2m，在安榮橋上游一帶階地高出河床3—8m，河寬約200—1500m，坡降約為0.6‰左右。河床組成物質(zhì)主要是沙壤土，泥沙平均粒徑0.2—0.7mm，中小水流河勢(shì)變化迅速，走彎嚴(yán)重，主流擺動(dòng)頻繁。各河段河道特征見(jiàn)表1。干流沿線均為第四系沖積地層。
桑干河河道特征統(tǒng)計(jì)表（朔州段）表1
河段
距離(km)
平均坡降（‰）
主槽寬度B(m)
主槽深度H(m)
河寬(m)
河相關(guān)系√B/H
壩下—安榮橋
12
0.59
200
安榮橋—西小河
16
0.62
97
1.4
350
7.03
西小河—西朱莊橋
24
0.61
120
1.2
400
9.13
西朱莊橋—新橋
19
0.86
150
1.4
420
8.75
2水文特征分析
2.1歷史洪水
桑干河洪澇災(zāi)害比較頻繁，從明朝開(kāi)始就有不少史料記載。據(jù)馬邑縣志記載：“明神宗萬(wàn)歷三年（1575年）秋七月，馬邑大雨四十日，壞城屋蘆舍千余?！鼻骞饩w十八年（1892年），桑干河上游發(fā)生了一次長(zhǎng)歷時(shí)的降雨過(guò)程，致使河道出現(xiàn)范圍很廣的特大洪水，給我省北部地區(qū)造成了大范圍的洪水災(zāi)害。
從海委審定的《永定河流域規(guī)劃報(bào)告》看，400年來(lái)，1896年（清光緒二十二年）洪水為桑干河我省境內(nèi)調(diào)查的首位洪水，據(jù)馬邑縣志記載，“六月桑干河道，四關(guān)一村為水淹，溺死男女老幼共三十七口”，尉家小堡該年調(diào)查值為5140m3/s。
本世紀(jì)的1922年、1949年、1952年、1959年、1963年、1967年均出現(xiàn)過(guò)較大的洪水，形成沿河兩岸一定范圍的洪澇災(zāi)害。
2.2水文特征及對(duì)河道影響
桑干河流域地處半干旱的黃土高原，大部分降雨集中于汛期，屬于暴雨型徑流過(guò)程，非汛期的河道徑流主要為神頭泉水（流量為4.5——6.5m3/s）及降雨補(bǔ)給，輸沙量則基本集中于汛期洪水。由于河道洪枯相差十分懸殊，平原河道呈復(fù)式河槽形態(tài)。
根據(jù)羅莊及西朱莊水文站的多年統(tǒng)計(jì)資料表明，桑干河上游的水沙系列在近四十年內(nèi)的變化很大，主要表現(xiàn)從七十年代以后徑流量，輸沙量大幅度減小，含沙量下降，詳見(jiàn)表2，河道洪水發(fā)生頻率降低。究其原因主要是：（1）六、七十年代在桑干河流域的上游干、支流興建了一系列的中、小型水庫(kù)和河道引水工程，隨著工農(nóng)業(yè)用水的逐漸增加，水庫(kù)等水利設(shè)施對(duì)徑流量的調(diào)蓄和攔截量也隨之增加，以致在枯水期經(jīng)常出現(xiàn)河道斷流。攔蓄洪水的同時(shí)也攔蓄了大量的泥沙。（2）七十年代以后，特別是九十年代，流域的枯水年份所占比例明顯增大。以西朱莊站為例，八十年代和九十年代的年平均徑流量分別是六十年代的27%和14%。
桑干河上游兩站分年代（10年）水沙統(tǒng)計(jì)表表2
年代
66—69
70—79
80—89
90—97
多年平均
徑流量（億m3/年）
羅莊站
3．584
2.387
1.605
1.367
2.037
西朱莊
3.954
1.734
1.086
0.544
1.512
輸沙量（萬(wàn)噸/年）
羅莊站
2204
522
260
262
585
西朱莊
1892
301
214
151
435
由于河道徑流量、含沙量減少，漫灘洪水出現(xiàn)的機(jī)率下降，導(dǎo)致河槽縮窄，平灘流量降低。河槽淘刷深約1.0—1.5m，呈現(xiàn)“V”字型枯水河槽。由于中、枯水所占比例相對(duì)增加，部分河段的曲率增大，致使洪水傳播歷時(shí)延長(zhǎng)。
2.3水文分析
羅莊站采用1896年及1949年兩次調(diào)查洪水，西朱莊站采用1896年及1922年兩次調(diào)查洪水，加上兩站全部實(shí)測(cè)洪水系列（還原后）分別進(jìn)行各站洪峰頻率計(jì)算，采用P-Ⅲ型分布適線，雙權(quán)函數(shù)法計(jì)算統(tǒng)計(jì)參數(shù)。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。
桑干河洪峰流量特征值表表3單位：m3/s
站名
分析時(shí)段（年）
統(tǒng)計(jì)參數(shù)
洪峰均值
極值年洪峰流量
各頻率洪峰流量
Cv
Cs/Cv
最大
最小
極值年
1%
2%
5%
10%
20%
洪峰
出現(xiàn)年份
洪峰
出現(xiàn)年份
羅莊
1952-1997
1.0
2
394
1270
1952
19.6
1986
65
1816
1541
1182
906
634
西朱莊
1958-1997
1.5
2
405
2000
1967
7.15
1986
280
2867
2321
1680
919
660
2.4各河段設(shè)計(jì)洪峰流量
東榆林水庫(kù)至懷仁縣新橋渾河入?yún)R口共有兩條較大支流匯入桑干河，即流域面積在2000km2以上的黃水河和渾河。黃水河入?yún)R口距西朱莊水文站上游1.0km處，其影響可由西朱莊站的洪水系列反應(yīng)。這樣根據(jù)主要支流入?yún)R情況將本河段的洪水計(jì)算分為二段即東榆林水庫(kù)至西朱莊段，西朱莊至新橋段，這兩段河道設(shè)計(jì)洪峰流量可由兩水文站洪水資料系列分析而得。詳見(jiàn)表4。
各河段設(shè)計(jì)洪峰流量成果表表4
分析河段
對(duì)應(yīng)水文站
設(shè)計(jì)洪峰流量
備注
2%
5%
10%
東榆林水庫(kù)—西朱莊段
羅莊站
1541
1182
906
黃水河入口
西朱莊—新橋段
西朱莊站
2321
1680
919
渾河入口
3河道特征分析
桑干河在東榆林水庫(kù)至山陰縣安榮村段的12km內(nèi)兩岸階地較高；安榮村至懷仁新橋段長(zhǎng)約69km為平原游蕩型河流，河道形態(tài)及基本特征具有游蕩性特征。
（1）河槽寬淺，河勢(shì)散亂多變
本段河道屬于平原游蕩型河流，河道比降約0.8‰，河道寬闊，平均寬度400—700m，主槽寬淺，寬約100—200m，深約1.0m。河床主要由沙壤土組成，穩(wěn)定性較差，在一般小流量尤其是中水流量下變化較大，河勢(shì)變化十分散亂。河段內(nèi)堤防工程基本上沒(méi)有。
（2）主河段河床淤積嚴(yán)重
在河道的灘地里，兩岸群眾自60年代起就種植防護(hù)林帶，主要有楊樹(shù)、酸刺柳等，使主槽寬度縮窄，僅100—200m，因此當(dāng)發(fā)生較大洪水時(shí)，洪水漫灘后，流速減緩，泥沙落淤，造成河灘內(nèi)淤積嚴(yán)重。根據(jù)羅莊和西朱莊水文站實(shí)測(cè)資料，在近30年的時(shí)間里，河床平均淤高約1.0m，年平均淤積速度約3.0cm。尤其是薛家營(yíng)水庫(kù)引水段，由于在河道筑壩取水，主河槽淤積已滿，形成了局部的懸河。
4存在問(wèn)題及規(guī)劃原則
4.1存在問(wèn)題
根據(jù)以上分析，本段河道目前存在的主要問(wèn)題有兩點(diǎn)：一是河道擺動(dòng)范圍大，河勢(shì)多變，河槽遷徙不定，危及兩岸村莊及沿河耕地的安全；二是防洪標(biāo)準(zhǔn)低，由于本段河道一直沒(méi)有進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)規(guī)劃和堤防建設(shè)，個(gè)別地段修建的防護(hù)工程也因年久失修而破壞十分嚴(yán)重。目前的防洪標(biāo)準(zhǔn)不足五年一遇。
4.2治理目標(biāo)
為沿河兩岸村鎮(zhèn)的人民生命財(cái)產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供防洪保障，為合理開(kāi)發(fā)灘涂，治理鹽堿下濕地創(chuàng)造必要的條件；
將本河段的防洪能力由現(xiàn)在不足五年一遇的標(biāo)準(zhǔn)提高到二十年一遇，理順并基本控制洪、中水河勢(shì)。
4.3規(guī)劃原則
河道現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，根據(jù)本河段的治理目標(biāo)，河床演變特點(diǎn)，因勢(shì)利導(dǎo)，統(tǒng)籌規(guī)劃，著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)；
充分利用天然節(jié)點(diǎn)和經(jīng)多年加固的護(hù)岸、控導(dǎo)工程及堤防工程，穩(wěn)定河勢(shì)，節(jié)約投資；
保證主要引水工程的引水條件和主要建筑物的防洪安全；
提高河道防洪標(biāo)準(zhǔn)與控制河勢(shì)相結(jié)合。
5規(guī)劃治理思路
5.1穩(wěn)定河勢(shì)，理順流路
桑干河朔州段洪水含沙量較高，河床質(zhì)為易淘涮的沙壤土，形成了散亂多變，河槽頻繁擺動(dòng)，河床淤積抬高的游蕩性河勢(shì)。因此，為了確保防洪，應(yīng)當(dāng)在兩岸建立防洪堤防。但桑干河的流路特點(diǎn)仍具有一般河流的流路規(guī)律，即“小水坐彎，大水趨直”，在沿途查勘中，更多更嚴(yán)重的情況是在中小流量下的坐灣，因此，對(duì)于本段河流，其治理不僅要防御稀遇的較大洪水，也要防止中小水流量造成的險(xiǎn)情，要穩(wěn)定河勢(shì)，保證流路通暢。
5.2寬河固堤，為泥沙淤積留下較大的位置
桑干河河道在來(lái)沙較大的情況下，泥沙的淤積不可避免。根據(jù)黃河下游游蕩型河道治理的措施，“寬河固堤”是治理游蕩型河流較正確的方針，即維持較寬的堤距，以較大的河道面積來(lái)調(diào)節(jié)洪水和儲(chǔ)存泥沙，以確保堤防的安全。灘地過(guò)流能力雖然不大，但其削峰和槽蓄的作用是明顯的。
本文主要介紹在城市河道綜合整治中的一些體會(huì)與思考，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，為現(xiàn)代城市河道綜合整治提出一些觀點(diǎn)，發(fā)展水利事業(yè)。
[關(guān)鍵詞]：河道綜合整治；發(fā)展思路；工程布置；生態(tài)環(huán)境；改善水質(zhì)
中圖分類號(hào)：TV147+.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
1前言
河流時(shí)刻影響著人類的生產(chǎn)和生活，它給人類帶來(lái)了有利的一面，也帶來(lái)了有害的一面。要想充分利用河流為人類造福，就必須對(duì)河道進(jìn)行綜合整治，改變河流不利的狀態(tài)，讓水害變?yōu)樗?。因此，?duì)城市河道進(jìn)行綜合整治提高堤防的防洪能力，改善水環(huán)境尤為重要，使水為人民生活更好的服務(wù)。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人民生活水平不斷的提高，國(guó)民對(duì)環(huán)境質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，特別是城市水環(huán)境改善更是關(guān)注的熱點(diǎn)，傳統(tǒng)的工程措施已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代城市發(fā)展的需求。水是生命之源，河道又是水的載體，是水環(huán)境的核心，在城市河道綜合綜合整治中主要以防洪排澇、改善水環(huán)境及景觀綠化為目的，采用加固河堤、河流生態(tài)恢復(fù)、凈化水質(zhì)、污水截流等辦法，來(lái)達(dá)到預(yù)期目的。
2國(guó)內(nèi)河道綜合整治現(xiàn)狀
過(guò)去我國(guó)許多城市都對(duì)市內(nèi)河道進(jìn)行了治理，然而多數(shù)采用的是傳統(tǒng)的工程措施，單一的以防洪為目的。經(jīng)整治后的城市河道呈渠道化，使河水的自然滲透能力下降，造成城市地下水位的補(bǔ)給不足。受人為影響，河道沿岸的植被減少，但生活污水排入量卻逐年增加，特別是近年不斷發(fā)展的住宅小區(qū)，對(duì)生活污水的截流治理不夠重視，市政排水設(shè)施大多是雨污合流，污染物直接排入河內(nèi)，導(dǎo)致河流城市段水污染加重，嚴(yán)重影響了城市景觀。
經(jīng)歷了河道整治的誤區(qū)以后，對(duì)于那些已經(jīng)被大規(guī)模防洪排水工程破壞了的自然河道，許多城市已經(jīng)充分認(rèn)識(shí)到弊病和隱患所在，開(kāi)始大力推廣自然河道恢復(fù)、生態(tài)治理與工程措施的結(jié)合。
現(xiàn)在我國(guó)城市河道治理工作已經(jīng)得到了社會(huì)廣泛的關(guān)注，并得到了有關(guān)部門(mén)的重視。水環(huán)境是人類文明、生態(tài)文明的一面鏡子。城市中河道，不但是防洪排澇的重要通道，也是城市景觀建設(shè)的重要要素和城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，直接影響著一個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)平衡，關(guān)系著廣大市民的生存環(huán)境和生活品質(zhì)。建設(shè)人與水和諧的河道生態(tài)系統(tǒng)，打造水生態(tài)良好、水景觀優(yōu)美、水文化豐富的親水型城市已成為許多城市的發(fā)展目標(biāo)。
3國(guó)外河道綜合整治經(jīng)驗(yàn)
世界上許多國(guó)家，特別是發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，其城市河道同樣經(jīng)歷了從污染到治理，再到生態(tài)恢復(fù)和建設(shè)的過(guò)程。他們?cè)诤拥谰C合整治中走了不少?gòu)澛?，也積累了豐富寶貴的經(jīng)驗(yàn)。因此，借鑒吸收國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和理念，結(jié)合我國(guó)以往治理河道的經(jīng)驗(yàn)，尋求并逐步建立符合自身自然條件、經(jīng)濟(jì)條件和社會(huì)條件的河道建設(shè)模式，對(duì)于我國(guó)城市水利發(fā)展具有十分重要的意義。
國(guó)外在這方面的研究比國(guó)內(nèi)起步要早，日本20年前就開(kāi)始提出“新水”的概念，并且在生態(tài)護(hù)坡結(jié)構(gòu)方面做了實(shí)踐；荷蘭也正在規(guī)劃和建設(shè)21世紀(jì)的人與自然和諧的水環(huán)境。
英國(guó)對(duì)泰晤士河的治理，成立了專門(mén)委員會(huì)和泰晤士河水務(wù)局，對(duì)泰晤士河流域進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃與管理，提出水污染控制政策法令、標(biāo)準(zhǔn)，給予充分的治理資金保障。并且，運(yùn)用系統(tǒng)工程學(xué)的理論與方法，制定出更科學(xué)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)各種治理方案作出評(píng)價(jià)，篩選出最優(yōu)的設(shè)計(jì)與控制方案，取得良好的治理效果。
法國(guó)為了加強(qiáng)塞納河流域水資源管理工作，成立了直接隸屬環(huán)境部的流域管理辦事機(jī)構(gòu)—流域水管局。流域水管局通過(guò)流域水資源環(huán)境的開(kāi)發(fā)和保護(hù)提供技術(shù)咨詢、調(diào)查和研究。采取生態(tài)綜合治理，控制工業(yè)污染，控制城市雨污水排放，生活污水清潔處理，濕地恢復(fù)等措施，使河水水質(zhì)有了持續(xù)改善，恢復(fù)了河道的自然生態(tài)環(huán)境。
4工程案例
在許多工程項(xiàng)目中，有成功之處，也有不足之處，河道綜合整治工程也是一樣。就以沿海城市廣州市的赤崗涌、荔枝灣涌和象拔咀涌這三條典型河道綜合整治為案例，分別進(jìn)行分析論述各自整治后的風(fēng)格特點(diǎn)，以最終形成的效果來(lái)思考將來(lái)我國(guó)城市河道綜合整治中應(yīng)該避免一些問(wèn)題出現(xiàn)。
4.1赤崗涌
赤崗涌位于廣州市海珠區(qū)內(nèi)，在廣州大橋與獵德大橋之間，西北轉(zhuǎn)東南走向，貫通珠江前航道與黃埔涌，全長(zhǎng)約2.1km。在赤崗涌穿越的區(qū)域內(nèi)有歷史悠久的赤崗塔，也有廣州新地標(biāo)廣州塔，周邊是高檔的生活區(qū)，環(huán)境優(yōu)美。曾經(jīng)的赤崗涌河道狹窄，淤積嚴(yán)重，河道水流不暢，兩岸的生活污水直接排入河道內(nèi)，水質(zhì)發(fā)黑發(fā)臭，嚴(yán)重影響了這一帶的建設(shè)發(fā)展。
從2004年到2006年對(duì)赤崗涌進(jìn)行綜合整治，分期實(shí)施，使河道的堤岸生態(tài)環(huán)境發(fā)生了徹底改變。堤岸采用的是復(fù)式斷面，岸墻在兩排松木樁之間充填塊石，頂面覆土種植喜水花草；在高程（珠基，下同）1.5m設(shè)有寬1.5m的親水平臺(tái)，上下岸坡比為1:3～1：6，岸坡種植生態(tài)植物、花草、建筑小品等供居民休憩。河道在不同區(qū)段選用不同的斷面形式，布置變化多樣，符合現(xiàn)代城市的創(chuàng)造力，見(jiàn)圖片1-2。
圖片1 圖片2
經(jīng)整治后的赤崗涌與周邊現(xiàn)代化的環(huán)境融為一體，互為相應(yīng)，體現(xiàn)出了這一區(qū)域的環(huán)境效果。但是此處只可遠(yuǎn)觀，不可近賞。由于污水截流措施不夠完善，沿河有污水排入河道，潮水退后，河底有一層層黑色淤泥，水質(zhì)并沒(méi)有大的改善，異味難聞。雖然有著優(yōu)美的綠化環(huán)境，但是也無(wú)人在此行走前來(lái)觀賞，浪費(fèi)了精心營(yíng)造的親水環(huán)境。
4.2荔枝灣涌
荔枝灣涌位于廣州市荔灣區(qū)境內(nèi)，該區(qū)是廣州的老城區(qū)—西關(guān)，有著典型的嶺南水鄉(xiāng)特色。歷史上的荔枝灣是廣州市歷史悠久的風(fēng)景名勝，素有“小秦淮”之稱。
在清末民初荔枝灣是廣州著名的旅游勝地，后來(lái)隨著廣州市區(qū)的不斷發(fā)展，河道周邊聚居了大量的居民和建起了工廠，逐步變成了臭河道。1992年因?yàn)槲廴緡?yán)重將其封閉，2010年為迎接亞運(yùn)重新挖開(kāi)，建了水閘，采取雨污截流措施，將荔灣湖的湖水引入河道，水質(zhì)變的清澈透底；岸墻用大理石貼面，河岸設(shè)置親水平臺(tái)、建筑小品和古老的荔枝樹(shù)，變成古色古香、懷舊濃厚的城中河道，配合供游人乘搭的小舟，以及河道旁邊的仿古建筑，曾經(jīng)的荔枝灣從歷史變成現(xiàn)實(shí)，還荔枝灣“一灣溪水綠，兩岸荔枝紅”的當(dāng)年風(fēng)光，為市民提供豐富的最具活力的城市濱水空間，見(jiàn)圖片3-4。
圖片3 圖片4
荔枝灣涌經(jīng)過(guò)綜合整治之后給廣州市又增加了一處亮點(diǎn)，會(huì)吸引不少外地來(lái)客到此一游，得到了廣大居民的贊賞。美中不足的是河堤岸幾乎全部采用的是人工修飾痕跡，過(guò)于工程化，沒(méi)有體現(xiàn)出生態(tài)綠化的景象，缺少自然感。
4.3象拔咀涌
象拔咀涌位于廣州市白云區(qū)金沙洲居住新城內(nèi)，該區(qū)域依山傍水、交通便捷，具備建設(shè)大型居住新城的自然和人文條件。將區(qū)內(nèi)的河道定位為在滿足城市河流應(yīng)有的防洪功能的基礎(chǔ)，以生態(tài)、景觀為表現(xiàn)的生態(tài)景觀之河，充分發(fā)揮“水”的環(huán)境價(jià)值，體現(xiàn)出金沙洲河道綠色走廊獨(dú)特風(fēng)貌。
堤線布置根據(jù)規(guī)劃區(qū)的范圍，并考慮地形、河道走勢(shì)、洪水流向、結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，景觀要求，基本順應(yīng)原河道，盡可能地體現(xiàn)親水性、經(jīng)濟(jì)性、自然性、及多樣性的目的。
河道標(biāo)準(zhǔn)橫斷面選為梯形斷面，梯形斷面的基礎(chǔ)處理相對(duì)其它形式斷面難度較小，占地相對(duì)較多，綠化面積大是其優(yōu)點(diǎn)。在景觀水位0.7m以下為400mm厚的干砌石護(hù)坡，種有水生植物；在0.7m以上為500m厚編制土袋植草護(hù)坡，并種有低矮景觀植物，坡度均為1:1.5。在堤岸上布置有休閑小路，種有景觀樹(shù)木，花草，突出生態(tài)自然，營(yíng)造寧?kù)o怡人空間，強(qiáng)調(diào)環(huán)境整體效果，以大面積綠化為主，達(dá)到“出于人工，形如自然”的景觀意境，見(jiàn)圖片5-6。
圖片5 圖片6
象拔咀涌綜合整治后雖然達(dá)到了水清岸綠的效果，水環(huán)境得到了徹底的改善，但是也有美中不足之處，由于受規(guī)劃用地的限制，總體布置形式過(guò)于單一，河堤兩岸缺乏一些休閑景觀設(shè)施，不方便游人駐足長(zhǎng)留。
通過(guò)以上三條河道綜合整治后的思考，分析各自的特點(diǎn)，有優(yōu)點(diǎn)也存在缺陷。赤崗涌堤岸環(huán)境優(yōu)美，工程措施與生態(tài)綠化有效結(jié)合，但是最關(guān)鍵的水質(zhì)沒(méi)有得到徹底的改善，功虧一簣；荔枝灣涌堤岸兩側(cè)采用仿古風(fēng)格，表現(xiàn)出了嶺南文化，過(guò)多的人工痕跡失去了生態(tài)自然的感覺(jué)；象拔咀涌采用的是堤岸以綠化為主，水質(zhì)清澈透底，感覺(jué)生態(tài)自然，由于缺乏建造供行人休憩的設(shè)施，形式單一。應(yīng)吸取各自的成功之處，避免缺陷，使在城市河道綜合整治過(guò)程中更加自然完美。
5結(jié)束語(yǔ)
城市河道綜合整治工程應(yīng)多總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)理念，符合城市發(fā)展，滿足人們對(duì)環(huán)境改善的需求。河道綜合整治在確保防洪安全的基礎(chǔ)上，重要的是采取綜合措施改善水環(huán)境，而改善水環(huán)境的核心是改善水質(zhì)，還自然清澈的水給人類。其他堤岸綠化、景觀配置、建筑小品等各種修飾都是圍繞水而展開(kāi)，這樣才能把“水、岸、景”三者融合為一體。
因此，在城市河道綜合整治過(guò)程中充分考慮河道與城市建設(shè)、生態(tài)環(huán)境、人文環(huán)境相協(xié)調(diào)，體現(xiàn)人與水協(xié)調(diào)、共益共存的治水新思維，做到斷面結(jié)構(gòu)型式變化多樣、美觀大方，保護(hù)環(huán)境和生態(tài)平衡，使傳統(tǒng)的城市水利向新型的生態(tài)水利轉(zhuǎn)變，為城市建設(shè)增添新亮點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)：
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個(gè)人簡(jiǎn)介：
姓名：羅文軍，性別：男， 出生日期：1978年12月4日
學(xué)歷：本科
職稱：水利水電工程師
論文關(guān)鍵詞：生態(tài)河道；生態(tài)系統(tǒng)；歷史文化保護(hù)型河道；浙江省
浙江省瀕臨東海，水網(wǎng)密布，河道總長(zhǎng)度為6萬(wàn)多km。獨(dú)特的浙江水鄉(xiāng)風(fēng)貌為全省的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展發(fā)揮了重要的作用。但是，由于傳統(tǒng)河道建設(shè)主要側(cè)重于考慮工程的安全和人類需求，較少考慮河道建設(shè)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響，河道生態(tài)環(huán)境問(wèn)題仍比較嚴(yán)重，河道環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀仍不容樂(lè)觀。筆者綜合應(yīng)用環(huán)境科學(xué)、生態(tài)水工學(xué)、美學(xué)等相關(guān)理論，試圖研究出一套科學(xué)、合理的生態(tài)河道的構(gòu)建體系，以指導(dǎo)浙江省歷史文化型河道建設(shè)，改善城市的生態(tài)環(huán)境，傳承河道水文化。
1現(xiàn)狀分析
抽取浙江省文化歷史保護(hù)型河道進(jìn)行調(diào)研，其中包括杭州余杭塘河、古新河、沿山河、古蕩新河；嘉興杭州塘、平湖塘、蘇州塘、長(zhǎng)水塘、老環(huán)城河、九里溪；寧波西塘河；溫州溫瑞塘河、石坦河；以及衢州、臺(tái)州、麗水等22條河道，了解河道水域面積、水系分布、水生態(tài)狀況、人文水景觀資源、駁岸情況。
通過(guò)調(diào)查與分析，目前問(wèn)題主要表現(xiàn)為：(1)人文水景觀資源雖然豐富，但沒(méi)有得到有效保護(hù)和充分的開(kāi)發(fā)利用。以水文化為主要特征的具有重要?dú)v史文化價(jià)值城鎮(zhèn)大多時(shí)過(guò)境遷。如衢州的鹿溪渠，嘉興的杭州塘，臺(tái)州的始豐溪等，未形成一個(gè)完整的保護(hù)體系，缺乏對(duì)重要的歷史文化資源加以整合利用。(2)河道水域生物群落單一，缺乏生物多樣性。按照《歐盟水框架指令》河流生態(tài)要素的標(biāo)準(zhǔn)“對(duì)以上河道進(jìn)行生態(tài)評(píng)估，評(píng)優(yōu)河道只有2條。(3)景觀工程方面，傳統(tǒng)方式造價(jià)高。在隨機(jī)調(diào)查的22條河道中，有19條河道在規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工中所用的材料為現(xiàn)澆混凝土、漿砌或干砌石塊、拋石等硬質(zhì)不透水材料，施工及養(yǎng)護(hù)成本較高。(4)缺少生態(tài)河道建設(shè)的相關(guān)規(guī)范。加強(qiáng)河道生態(tài)建設(shè)，制定一個(gè)在河道建設(shè)中加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)的技術(shù)規(guī)范是十分重要和必要的，規(guī)范應(yīng)涉及面廣泛、內(nèi)容全面，符合科學(xué)性、操作性、經(jīng)濟(jì)性要求，并且滿足工程建設(shè)的地方標(biāo)準(zhǔn)。
2構(gòu)建生態(tài)河道管理體系的措施
2．1保護(hù)性措施
由于城市發(fā)展、旅游開(kāi)發(fā)等，大量河道被侵占，河渠硬化，其完整性和真實(shí)性不斷遭到破壞。作為文化遺產(chǎn)的城鎮(zhèn)河道不僅僅包括古城鎮(zhèn)、古街巷、古建筑等物質(zhì)文化遺產(chǎn)，也應(yīng)該包括歷史上因河道發(fā)展而形成的船閘、河埠頭、橋梁、堰等水利設(shè)施。對(duì)于這些已有的歷史人文景觀，應(yīng)作為古代水文化的載體，通過(guò)綜合整治加以維護(hù)與保護(hù)。
在設(shè)計(jì)時(shí)要注重對(duì)傳統(tǒng)村莊人文景觀和自然風(fēng)貌的保護(hù)，考慮具有場(chǎng)所特征的自然因素，根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，盡量使用當(dāng)?shù)夭牧虾臀锓N，體現(xiàn)河道治理的地方特色。如美國(guó)圣安東尼奧河改造注重歷史文化資源的保護(hù)，將國(guó)家歷史公園中的四個(gè)歷史街區(qū)相互聯(lián)系起來(lái)。在南段德埃斯帕達(dá)水壩附近，修復(fù)北美最古老的水渠，作為文化和教育場(chǎng)所。對(duì)于南部河段的4處建于18世紀(jì)的教會(huì)遺址，規(guī)劃將教會(huì)遺址現(xiàn)有的道路系統(tǒng)與濱河步行道相連接，以避免局部過(guò)分突出。
2．2生物措施
在滿足工程安全的前提下，利用生物措施，通過(guò)生態(tài)工程與生態(tài)恢復(fù)方法，可以控制水土流失和土壤侵蝕，促進(jìn)整個(gè)河道生態(tài)系統(tǒng)的完善。主要措施有：(1)構(gòu)建河道上中下游生境異質(zhì)性。河流上中下游由多種異質(zhì)性很強(qiáng)的生態(tài)因子描述的生境，形成了極為豐富的流域生境多樣化條件，這種條件對(duì)于生物群落的性質(zhì)、優(yōu)勢(shì)種和群落密度以及微生物的作用都產(chǎn)生重大影響。(2)營(yíng)造水陸交錯(cuò)帶的生物棲息地。在河道治理規(guī)劃中，構(gòu)建深潭和淺灘，營(yíng)造多樣性水域棲息地環(huán)境，使之具有不同的水深、流場(chǎng)和流速，適于不同生物發(fā)育和生長(zhǎng)需求。(3)構(gòu)建生態(tài)駁岸時(shí)，要考慮生物棲息地的要求，采用自然材質(zhì)制成的柔性結(jié)構(gòu)，或者采用新的結(jié)構(gòu)型式，如石籠、魚(yú)巢磚、生態(tài)磚等。岸坡砌護(hù)盡可能采用透氣透水透孔的天然材料，使得植物生長(zhǎng)，為魚(yú)類、兩棲類、昆蟲(chóng)、浮游生物和微生物等的棲息提供從水域到陸地的連續(xù)空間。
2．3低成本景觀工程性措施
提倡“低成本”景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)，研究如何權(quán)衡短期投資和長(zhǎng)期收益，如何不以犧牲形式美感、功能使用、自然生態(tài)為代價(jià)。在設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免使用高耗能、高污染的鋼筋、水泥等硬體傳統(tǒng)材料，采用透水性好，施工養(yǎng)護(hù)成本低的材料(包括植被、土壤、磚石等)。在節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的前提下，改善河道的生態(tài)條件。
2．4制定生態(tài)河道建設(shè)的相關(guān)規(guī)范
對(duì)于歷史文化型河道，地方要加強(qiáng)立法，各地都應(yīng)該結(jié)合自身實(shí)際情況，制定切實(shí)可行的有效措施，將歷史文化名城、名鎮(zhèn)、名村的保護(hù)工作真正落到實(shí)處，以建立新型長(zhǎng)效的生態(tài)河道管理體系。
3整治案例
3．1項(xiàng)目概況
浙江省江山市廿八都鎮(zhèn)，位于浙、閩、贛三省交界處，處于仙霞嶺腹地，由潯里、楓溪、花橋三個(gè)自然村構(gòu)成。廿八都鎮(zhèn)歷史上是軍事要沖，是商貿(mào)集鎮(zhèn)，留有豐富的古建筑和多彩的傳統(tǒng)文化，具有重要價(jià)值。穿鎮(zhèn)而過(guò)的廿八都溪在境內(nèi)流程10km，流域面積73km，承擔(dān)沿河地區(qū)雨水排放以及地下水補(bǔ)充的功能(現(xiàn)狀圖見(jiàn)圖l～3)。
3．2生態(tài)河道規(guī)劃
組景序列是體現(xiàn)中國(guó)傳統(tǒng)景觀欣賞與表達(dá)模式的重要文化形式。本案延續(xù)“楓溪八景”這一文脈，借鑒傳統(tǒng)中國(guó)畫(huà)長(zhǎng)卷做法，根據(jù)現(xiàn)狀把楓溪沿河景觀分成6部分：山光潭、珠波橋、百花澗、青溪坊、秋霞圃、楓影灘。分別以山、路、水、村居、田園、植物景觀為名，構(gòu)成全景山水長(zhǎng)卷式的山水村居田園畫(huà)卷，突出楓溪之美。具體措施如下：
3．2．1保護(hù)性措施廿八都古建筑種類多、數(shù)量大，其風(fēng)格融浙、皖、閩、贛干一體，形成鮮明的地方特色。如楓溪村的水安亭橋，原為木結(jié)構(gòu)跨橋，清康熙五年毀于洪水，同治三年建成石拱橋，橋上原有亭閣18問(wèn)，現(xiàn)尚存14間，為縣級(jí)重點(diǎn)保護(hù)文物；潯里村的清文昌閣，也是保留下來(lái)的重要古亭閣。除此之外，還有楓溪橋、河埠頭等古建筑物，在楓溪河水道設(shè)計(jì)中都應(yīng)給予保護(hù)，現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)村莊人文景觀和自然風(fēng)貌特色。另外，從依存古鎮(zhèn)空問(wèn)構(gòu)成來(lái)分析，楓溪如腰帶，其急緩開(kāi)合的動(dòng)態(tài)恰和古鎮(zhèn)人文景觀耦合，構(gòu)成古鎮(zhèn)景觀意象(規(guī)劃圖見(jiàn)圖4～6)。
3．2．2景觀工程與生物措施結(jié)合(1)構(gòu)建上中下游的生境異質(zhì)性，上游有潭，主靜，文昌閣高聳潭西。下游為灘，主動(dòng)，關(guān)帝廟動(dòng)峙灘頭。中間兩彎是村落居處，緩急適中。由此，營(yíng)造出水陸交錯(cuò)帶的生物棲息地，豐富水域生物多樣性。(2)在中游清溪坊兩灣處，保護(hù)當(dāng)?shù)貤l石砌石駁岸，加砌水下種植池，種植水生植物。在岸坡防護(hù)工程上，選用具有良好反濾和墊層結(jié)構(gòu)的條石塊石和當(dāng)?shù)刈匀徊馁|(zhì)制成的柔性結(jié)構(gòu)，為植物生長(zhǎng)及魚(yú)類、兩棲類動(dòng)物和昆蟲(chóng)的棲息與繁殖創(chuàng)造條件。(3)在下游楓影灘處，利用具有透水性能的卵石、礫石等構(gòu)成河床材料，為生物提供棲息地。
【關(guān)鍵詞】河道曝氣技術(shù)；河道污染控制；生態(tài)修復(fù)
1 引言
嘉興市域內(nèi)大小河流湖蕩縱橫相連，河道總長(zhǎng)約1.38萬(wàn)km，水面積約268 km2，河道分布密度為3.5km/km2，總長(zhǎng)959km，水面積42.22km2。
根據(jù)2010年嘉興市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站對(duì)遍布全市的64個(gè)地表水監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果，僅4個(gè)斷面水質(zhì)滿足功能區(qū)類別要求（以河網(wǎng)常規(guī)斷面評(píng)判），IV類及以上水質(zhì)斷面超過(guò)80%[1]。水監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)的主要超標(biāo)項(xiàng)目有溶解氧、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和總磷。由此可見(jiàn)，嘉興市河道水質(zhì)狀況不容樂(lè)觀，如何采取有效治理措施將這些被污染的水體治清，使之達(dá)到功能區(qū)類別要求是當(dāng)前環(huán)境保護(hù)工作的一項(xiàng)迫切任務(wù)。本文將介紹一種在國(guó)外河道污染治理中廣泛采用的治理技術(shù)——河道曝氣技術(shù)。
2 河道曝氣技術(shù)簡(jiǎn)介
2.1 河道曝氣技術(shù)的發(fā)展
隨著社會(huì)發(fā)展和生活水平的提高，世界各國(guó)的河流水質(zhì)都面臨著來(lái)自工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活等方面的不同程度的污染。因此，從五六十年代起，英、德、美等發(fā)達(dá)國(guó)家就開(kāi)始考慮解決日益嚴(yán)重的河道污染問(wèn)題。其中，河道曝氣技術(shù)作為一種投資少、見(jiàn)效快的河流污染治理技術(shù)，在很多國(guó)家被優(yōu)先采用。
2.2 河道曝氣技術(shù)的基本原理
河水中溶解氧的含量是反映水體污染狀態(tài)的一個(gè)重要指標(biāo)，是維持水中生物生存及保持河湖對(duì)污染物凈化能力的重要因素， 當(dāng)水中溶解氧
2.3 河道曝氣技術(shù)應(yīng)用與分類
根據(jù)國(guó)外的河道曝氣實(shí)踐[2]， 河道曝氣一般應(yīng)用在以下兩種情況：第一種是在污水截流管道和污水處理廠建成之前， 為解決河道水體的有機(jī)污染問(wèn)題而進(jìn)行人工充氧； 第二種是在已經(jīng)經(jīng)過(guò)治理的河道中設(shè)立人工曝氣裝置作為對(duì)付突發(fā)性河道污染（如暴雨溢流、企業(yè)突發(fā)事故排放等）的應(yīng)急措施。另外，在夏季，因水溫較高，有機(jī)物降解速率和耗氧速率加快，也可能造成水體的溶解氧降低。以上兩種情況發(fā)生后，進(jìn)行河道曝氣復(fù)氧是恢復(fù)河道的生態(tài)環(huán)境和自凈能力的有效措施。
河道曝氣復(fù)氧一般采用固定式充氧站和移動(dòng)式充氧平臺(tái)兩種形式。固定式?jīng)_氧站是在需要曝氣增氧的河段上安裝的固定的曝氣裝置。當(dāng)需要長(zhǎng)期曝氣復(fù)氧，且曝氣河段有航運(yùn)功能要求或有景觀功能要求時(shí)采用固定式充氧站。移動(dòng)式充氧平臺(tái)就是在需要曝氣增氧的河段上設(shè)置的不影響河道航運(yùn)功能，并且可以自由移動(dòng)的曝氣增氧設(shè)施。國(guó)外報(bào)道較多的是曝氣船。這種曝氣形式的突出優(yōu)點(diǎn)，是可以根據(jù)曝氣河道水質(zhì)改善的程度，機(jī)動(dòng)靈活地調(diào)整曝氣船的運(yùn)行，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)、高效的目的。
2.4 國(guó)內(nèi)外河道曝氣技術(shù)治理河道的工程實(shí)踐
由于河道曝氣復(fù)氧工程的良好效果和相對(duì)較低的投資與運(yùn)行成本費(fèi)用， 成為一些發(fā)達(dá)國(guó)家在中小型污染河道乃至港灣和湖泊水體污染治理中經(jīng)常采用的方法。雖然河道曝氣在國(guó)外已經(jīng)開(kāi)展了20多年，在我國(guó)，尚未在河道大規(guī)模綜合治理中應(yīng)用過(guò)。部分歐美國(guó)家的成功經(jīng)驗(yàn)和我國(guó)已經(jīng)開(kāi)展的一些試驗(yàn)結(jié)果表明：人工曝氣復(fù)氧是治理河流污染的一種有效的工程措施[3]。
蘇州河河道曝氣復(fù)氧一期工程[4]，經(jīng)治理后，蘇州河生態(tài)系統(tǒng)逐步改善，隨著水質(zhì)的好轉(zhuǎn)， 生態(tài)系統(tǒng)同步改善。水生生物種類和底棲動(dòng)物生物量不斷增加，水體的生物毒性下降， 水中開(kāi)始有魚(yú)；德國(guó)柏林teltow運(yùn)河的純氧曝氣設(shè)施[5]，在水溫25℃，水體溶解氧濃度為6.3mg/L 時(shí)，純氧曝氣仍可使水體溶解氧濃度提高1.5mg/L；釜山港灣曝氣設(shè)施[6]治理效果顯示，曝氣能夠有效地改善水縈江河口快艇區(qū)域的水質(zhì)，可以增加DO、削減COD、改善透明度、消除臭味。
3.3.2 高效去氨氮原因分析
河道曝氣復(fù)氧對(duì)消除水體黑臭、促進(jìn)河道水生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展具有良好效果，其原理是水體中的溶解氧與黑臭物質(zhì)（如H2S、FeS等）之間發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，且具有反應(yīng)速率快的特點(diǎn)。由于黑臭物質(zhì)（還原物）的耗氧量是化學(xué)耗氧量的一部分，這部分物質(zhì)的去除亦可降低水體的化學(xué)耗氧量。同時(shí)，河道充氧可以使處于厭氧狀態(tài)的較松散的表層底泥轉(zhuǎn)變?yōu)楹醚鯛顟B(tài)的較密實(shí)的表層底泥， 因而可能減緩深層底泥中污染物向上復(fù)水體的擴(kuò)散。水體曝氣復(fù)氧有助于加快恢復(fù)黑臭狀態(tài)的河道正常的水生態(tài)系統(tǒng)。
4討論與建議
在“十五”、“十一五”期間整治的90條96段，長(zhǎng)205公里的市區(qū)河道中，主要整治措施還是截污納管、生活污水處理和底泥疏浚等傳統(tǒng)措施。有關(guān)河道的截污納管、沿河兩岸的生活污水處理、河道的有關(guān)規(guī)劃如景觀設(shè)計(jì)、文化挖掘、旅游開(kāi)發(fā)、土地開(kāi)發(fā)等的力度都在加大，但通過(guò)水生態(tài)修復(fù)技術(shù)來(lái)改善水質(zhì)的相關(guān)技術(shù)研究與應(yīng)用還沒(méi)有新的進(jìn)展。
鑒此，本論文從環(huán)境保護(hù)角度出發(fā)結(jié)合該技術(shù)提出以下幾點(diǎn)河道治理理念。
（1）在使用傳統(tǒng)措施治理河道污染的基礎(chǔ)上，為使河道的水質(zhì)達(dá)到水體功能區(qū)要求，選擇河道曝氣水生態(tài)修復(fù)措施來(lái)進(jìn)一步凈化水體；
（2）加強(qiáng)水生態(tài)修復(fù)技術(shù)的相關(guān)技術(shù)研究與應(yīng)用的投入；
（3）制定相關(guān)法律法規(guī)，在污染相對(duì)比較嚴(yán)重的工業(yè)園區(qū)內(nèi)的河道，可以借鑒“流域管理與區(qū)域管理相結(jié)合”的模式，要求相關(guān)區(qū)域的企業(yè)在保證達(dá)標(biāo)排污的基礎(chǔ)上，通過(guò)簽訂相關(guān)合作公約，與政府部門(mén)共同治理流經(jīng)園區(qū)內(nèi)的河道。比如在園區(qū)內(nèi)的河道上游安裝固定式河道曝氣裝置，保證流經(jīng)園區(qū)的水質(zhì)污染物濃度不升高；
（4）據(jù)嘉興市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站常規(guī)地表水監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)顯示，嘉興市飲用水源地涵養(yǎng)區(qū)地表水溶解氧濃度常年低于5mg/L，對(duì)污染物的凈化不利。在水源地涵養(yǎng)區(qū)安裝河道曝氣裝置可以保持河道溶解氧的高水平，進(jìn)一步凈化涵養(yǎng)區(qū)的水質(zhì)。同時(shí)，該裝置亦可作為對(duì)付突發(fā)性河道污染事件（如暴雨溢流導(dǎo)致涵養(yǎng)區(qū)水質(zhì)惡化等），恢復(fù)河道的生態(tài)環(huán)境和自凈能力的有效措施。
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論文摘要：我國(guó)現(xiàn)有水庫(kù)約8.6萬(wàn)座。這些水庫(kù)的修建給防洪、灌溉、供水、供電等方面帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，為經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展、社會(huì)的穩(wěn)定做出了巨大貢獻(xiàn)。與此同時(shí)，由于片面追求水資源利用效益最大化，水庫(kù)的修建也給生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)了巨大的影響。文章通過(guò)對(duì)水庫(kù)建設(shè)給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)的影響進(jìn)行分析，提出了相應(yīng)該的解決策略。
修建水庫(kù)作為抗洪防災(zāi)和水資源開(kāi)發(fā)利用的重要手段，一直是國(guó)民基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要組成部分。由于我國(guó)水資源分布時(shí)間、空間顯著的不均勻性，水庫(kù)的建設(shè)開(kāi)發(fā)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)過(guò)程中一直處于非常重要的地位。尤其近年來(lái)，我國(guó)水電開(kāi)發(fā)迅速發(fā)展，在帶來(lái)巨大社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，不科學(xué)的水庫(kù)建設(shè)潛在的負(fù)面影響也逐步顯露出來(lái)，如：河流枯竭、泥沙淤積、生態(tài)惡化、物種減少等。隨著公眾環(huán)保意識(shí)的日益提高，水庫(kù)對(duì)生態(tài)的影響已受到越來(lái)越多的關(guān)注。因此，通過(guò)分析水庫(kù)建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，能更好地協(xié)調(diào)處理好水庫(kù)建設(shè)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，建設(shè)生態(tài)健康水庫(kù)，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共處，實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
一、水庫(kù)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響
（一）修建水庫(kù)對(duì)河流形態(tài)的影響
河流自身的健康也是需要用水來(lái)維護(hù)的，否則就不成其河流，一定的“河道內(nèi)用水”才能保持河槽的相對(duì)穩(wěn)定。水庫(kù)攔蓄影響河道行水，以至不能滿足河槽相對(duì)穩(wěn)定的最低要求，并且壩庫(kù)下泄的河水剝蝕下游河床與河岸，使靠近壩址下游的河道偏移、河床涮深、異常的淤積物聚集等會(huì)造成下游河道萎縮，降低其行洪能力。同時(shí)大壩蓄水對(duì)河流流量的調(diào)節(jié)，使河道流量的流動(dòng)模式發(fā)生變化。筑壩使沿水流方向的河流非連續(xù)化，水面線由天然的連續(xù)狀態(tài)變成為階梯狀，使河流片段化。河流片段化的形成或加劇，使流動(dòng)的河流變成了相對(duì)靜止的人工湖泊，流速、水深、水溫結(jié)構(gòu)及水流邊界條件等都發(fā)生了重大的變化。
（二）水庫(kù)建設(shè)對(duì)河流水文特性的影響
水庫(kù)攔斷江河后，對(duì)天然河流的水文情勢(shì)產(chǎn)生了一定的影響。這種水文變化主要表現(xiàn)在河流流量、河流水位、地下水水位變化等。影響最大的是多年調(diào)節(jié)型水庫(kù)，影響相對(duì)較小的是日調(diào)節(jié)型水庫(kù)。水庫(kù)水位的變化與天然江河大不相同，這取決于不同類型的調(diào)節(jié)方式，以防洪為主要目的的水庫(kù)，其水位的變化在季節(jié)上與天然河流是相反的，水位變幅較大，汛期水庫(kù)處于低水位運(yùn)行；在汛末蓄水，水庫(kù)處于高水位運(yùn)行。與天然情況相比，增加了江河枯水期流量，減少了豐水期流量，尤其對(duì)洪峰流量有明顯的削減作用，提高了下游防洪標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，還可以提高下游工業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)灌溉的用水保證率，增加水電站的保證出力。由于流域內(nèi)的地表水與地下水有著密切的水力聯(lián)系，河流水文條件的改變也會(huì)影響到地下水的水位、水質(zhì)等。壩址上游水庫(kù)蓄水使其周?chē)叵滤惶Ц撸瑥亩鴶U(kuò)大了水庫(kù)浸沒(méi)范圍，導(dǎo)致土地的鹽堿化和沼澤化。同時(shí)，攔河筑壩也減少了壩庫(kù)下游地區(qū)地下水的補(bǔ)給來(lái)源，致使地下水水位下降，大片原有地下水自流灌區(qū)失去自流條件，從而降低了下游地區(qū)的水資源利用率，對(duì)灌溉造成不利影響。
（三）水庫(kù)建設(shè)對(duì)水質(zhì)的影響
攔河筑壩改變了河流的水動(dòng)力特性，河流因建壩而經(jīng)歷的化學(xué)、物理和生物變化會(huì)極大地改變?cè)兴|(zhì)狀況，主要表現(xiàn)為水庫(kù)水體鹽度增高、水庫(kù)水溫分層、庫(kù)中藻類繁殖加劇等。
1．鹽度的變化。大壩攔水以后會(huì)形成面積廣闊的水庫(kù)，與天然河道相比，大大增加了曝曬于太陽(yáng)下的水面面積。在干旱地區(qū)炎熱氣候條件下，庫(kù)水的大量蒸發(fā)會(huì)導(dǎo)致水體鹽度的上升。此外，壩址上游土地鹽漬化會(huì)影響地下水的鹽度，通過(guò)地下水與河流的水力交換，又會(huì)影響河流水體的鹽度。
2．溫度的變化。通常，從水庫(kù)深處泄出的水，夏天比河水水溫低，冬天比河水水溫高;而從水庫(kù)頂部附近出口放出的水，全年都比河水水溫高。
3．藻類的變化。大壩在截留沉積物的同時(shí)也截留了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)使得水庫(kù)水體更易發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。在氣溫較高時(shí)，藻類可能會(huì)在營(yíng)養(yǎng)豐富的水庫(kù)中過(guò)度繁殖，使水體散發(fā)出難聞的氣味。
二、解決當(dāng)前水庫(kù)環(huán)境問(wèn)題的對(duì)策
（一）制定切實(shí)可行的水庫(kù)流域環(huán)境整治規(guī)劃，樹(shù)立水庫(kù)環(huán)境整治典范
中國(guó)大陸水庫(kù)環(huán)境問(wèn)題日益突出，對(duì)區(qū)域未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展將產(chǎn)生重要影響。水環(huán)境治理的投入往往十分龐大，如太湖和滇池的治理已經(jīng)投入數(shù)十億元，但效果并不顯著。日本琵琶湖的治理從1972年到1992年間，總投入高達(dá)152，485，000萬(wàn)日元；巴西圣保羅附近鐵特河的環(huán)境恢復(fù)，10年間花費(fèi)了40億美元。由于水庫(kù)水資源和水環(huán)境在中國(guó)可持續(xù)發(fā)展中占據(jù)重要的戰(zhàn)略地位，現(xiàn)階段從流域整體出發(fā)，同時(shí)將水庫(kù)環(huán)境整治工作納入地方環(huán)境保護(hù)工作的重心，樹(shù)立若干區(qū)域性水庫(kù)環(huán)境整治的典范，建立不同區(qū)域不同類型水庫(kù)環(huán)境整治的模式，帶動(dòng)整個(gè)水庫(kù)環(huán)境治理工作健康發(fā)展。
（二）重視科學(xué)研究，探索水庫(kù)環(huán)境的技術(shù)難題
中國(guó)水庫(kù)眾多、分布廣泛，水庫(kù)環(huán)境問(wèn)題具有多樣性和區(qū)域差異性等特點(diǎn)，也存在不同于湖泊的自然屬性，并深受人類活動(dòng)的影響。在現(xiàn)階段，要加強(qiáng)對(duì)水庫(kù)環(huán)境問(wèn)題的科學(xué)研究，開(kāi)展對(duì)不同類型水庫(kù)環(huán)境的綜合研究，對(duì)水庫(kù)環(huán)境在人類活動(dòng)和氣候變化協(xié)同驅(qū)動(dòng)下的變化過(guò)程和機(jī)制、水庫(kù)污染物類型和來(lái)源、環(huán)境沉積學(xué)和沉積物環(huán)境質(zhì)量基準(zhǔn)等方面的科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行深入研究。面對(duì)日益增加的環(huán)境治理的需要，要加強(qiáng)水庫(kù)環(huán)境工程治理技術(shù)的研究，建立系統(tǒng)科學(xué)的水庫(kù)環(huán)境整治技術(shù)方案，強(qiáng)化方案的效益-成本分析，用最經(jīng)濟(jì)的投入獲取最佳的環(huán)境治理效果。（三）加強(qiáng)水庫(kù)流域的綜合管理政策、法律和制度體系的建設(shè)
水庫(kù)流域環(huán)境整治規(guī)劃和水庫(kù)科學(xué)研究成果轉(zhuǎn)化依賴于實(shí)施水庫(kù)流域的綜合管理，應(yīng)建立行之有效的政策、法律和制度體系，從制度上保障水庫(kù)環(huán)境的根本改善。水庫(kù)管理部門(mén)應(yīng)負(fù)責(zé)建立協(xié)調(diào)水庫(kù)流域地方政府、企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)和公眾參與的信息溝通渠道，及時(shí)發(fā)現(xiàn)水庫(kù)環(huán)境隱患和環(huán)境污染的累積效應(yīng)，采取必要措施，積極地改善水庫(kù)環(huán)境。
（四）實(shí)施水庫(kù)環(huán)境宣傳和科技服務(wù)戰(zhàn)略
中國(guó)水庫(kù)多分布在偏遠(yuǎn)山區(qū)或遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，公眾環(huán)境意識(shí)薄弱，因而加強(qiáng)水庫(kù)環(huán)境的宣傳教育工作顯得尤其主要。地方政府和環(huán)境管理部門(mén)要讓水庫(kù)流域居民認(rèn)識(shí)水庫(kù)環(huán)境的重要性，并自覺(jué)地參與維護(hù)水庫(kù)環(huán)境的行動(dòng)，認(rèn)真履行水庫(kù)環(huán)境相關(guān)規(guī)劃。管理部門(mén)要負(fù)責(zé)對(duì)水庫(kù)及周邊經(jīng)濟(jì)活動(dòng)給予必要的科技支撐，讓漁民了解正確的止富營(yíng)養(yǎng)化的技術(shù)方法，科學(xué)地進(jìn)行水產(chǎn)養(yǎng)殖；讓農(nóng)民了解水土流失的危害，有意識(shí)地采取措施減緩農(nóng)業(yè)面源污染。同時(shí)，鑒于多數(shù)水庫(kù)存在漁業(yè)養(yǎng)殖的事實(shí)，加強(qiáng)對(duì)養(yǎng)殖戶的科學(xué)技術(shù)服務(wù)，科學(xué)地減少餌料投入，也可以減少水庫(kù)營(yíng)養(yǎng)鹽的輸入，有利于水庫(kù)水環(huán)境改善。
三、結(jié)語(yǔ)
水庫(kù)在發(fā)揮調(diào)蓄區(qū)域水資源、降低洪澇災(zāi)害、獲得清潔能源等重要作用的同時(shí)，也對(duì)河流系統(tǒng)水文情勢(shì)、形態(tài)、地貌、水質(zhì)以及生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了不利影響。在當(dāng)前形勢(shì)下，我國(guó)需要對(duì)水庫(kù)的生態(tài)影響進(jìn)行深入研究，并把生態(tài)與民生理念納入到法制規(guī)范中去，同時(shí)研究建立一套生態(tài)環(huán)境經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)體系，把生態(tài)環(huán)境經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)引入到項(xiàng)目評(píng)價(jià)體系中。對(duì)未來(lái)水庫(kù)建設(shè)，要把生態(tài)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展統(tǒng)籌考慮，保證水庫(kù)開(kāi)發(fā)建設(shè)既能滿足人類的社會(huì)需要，又起到了維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和生物多樣性的生態(tài)平衡作用。
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論文關(guān)鍵詞：城市護(hù)岸發(fā)展歷史發(fā)展趨勢(shì)
縱觀人類城市的發(fā)展史，城市多選址于濱水區(qū)。這是因?yàn)楹恿髂転楣まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供便利并解決人們生活上對(duì)水的需求;而且濱水風(fēng)光能讓人們?cè)诰裆钌系玫綕M足。然而，由于水患危害，又使人類不斷地與洪水奮爭(zhēng)。在這期間城市護(hù)岸的主要功能是控制河流、防御洪水的一個(gè)重要的方法。城市護(hù)岸景觀也隨城市護(hù)岸功能的發(fā)展而發(fā)生著變化，主要有如下三個(gè)典型時(shí)期:
第一18世紀(jì)60年代以前(與自然相和諧的護(hù)岸景觀)
當(dāng)人類誕生后，直到伏羲時(shí)代，人們“逐水草而居”，“擇丘陵而處”，對(duì)洪水一直采取“躲避”的態(tài)度。到了神農(nóng)時(shí)代，經(jīng)濟(jì)有所發(fā)展，為了避免洪水的侵害，人們開(kāi)始采取主動(dòng)的姿態(tài)，創(chuàng)造出了“潺”與“埋”的防洪方法?！?潺”是“以柴木奎水”，“埋，，是奎土填筑。我們的祖先很早就開(kāi)始利用植物、木和土石等天然材料進(jìn)行護(hù)岸的建造。在我國(guó)，早在周代已有溝渠堤岸植樹(shù)的制度。戰(zhàn)國(guó)時(shí)，《管子》主張“大者為之堤，小者為之防，樹(shù)以荊棘，以固其地，雜之以柏楊，以備決水”。國(guó)外也有類似的記載，早在公元前28世紀(jì)，歐洲凱爾特人和伊里利來(lái)人采用柳枝編織籬笆的技術(shù)來(lái)進(jìn)行防護(hù)。秦漢以后，一直到宋元，由于人們對(duì)水的性質(zhì)認(rèn)識(shí)不斷深人，護(hù)岸的材料使用也更加豐富。這時(shí)出現(xiàn)了使用樹(shù)枝、林秸、石頭等捆扎而成材料作為護(hù)岸的材料。這種手法在我們現(xiàn)代叫做“柴枕法”。到了明清，據(jù)記載的護(hù)岸有拋石、柳樹(shù)護(hù)岸、山石護(hù)岸與條石護(hù)岸。尤其出眾的是明代劉天和總結(jié)堤岸植柳經(jīng)驗(yàn)，歸納為“植柳六法響。在材料應(yīng)用上，由于塊石取材方便與自然易融合，一直應(yīng)用在護(hù)岸建造當(dāng)中。
這一時(shí)期人類與自然和諧相處，城市護(hù)岸形式以自然形態(tài)為主，遵循自然河岸形式來(lái)進(jìn)行的。材料也多采用自然的山石、植物等材料，因此護(hù)岸景觀是以自然景觀為主體，體現(xiàn)了天然彎曲的河道和豐富的植物群落，護(hù)岸表現(xiàn)為城市景觀系統(tǒng)當(dāng)中的一部分，具有良性的生態(tài)循環(huán)體系。
第二18世紀(jì)60年代—20世紀(jì)初期(人工化的護(hù)岸景觀)
工業(yè)革命以后，工業(yè)化的急速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的迅速膨脹，使人們對(duì)自然的認(rèn)識(shí)發(fā)生了重大的改變。人定勝天的思想成為這一時(shí)期人類處理城市生態(tài)問(wèn)題的普遍觀點(diǎn)，人類和自然之間的天平發(fā)生傾斜。這一時(shí)期人類對(duì)于城市護(hù)岸也采用了強(qiáng)制性的措施，利用高大硬質(zhì)的防護(hù)堤遏制河水的侵?jǐn)_，應(yīng)用緊束河腰、裁直河道等措施來(lái)爭(zhēng)取更多的城市用地化。造成城市的護(hù)岸景觀環(huán)境遭到強(qiáng)烈的干擾，使其生態(tài)失衡、景色單調(diào)、親水困難，同時(shí)蓄積了更大的洪水災(zāi)害和生態(tài)災(zāi)難。
第三20世紀(jì)早期至今(城市護(hù)岸的生態(tài)景觀)
久治不愈的洪水災(zāi)害和人水相隔的痛苦，使人們不斷的反思。經(jīng)過(guò)200多年的思索終于頓悟:“天下至柔者莫過(guò)于水，而攻堅(jiān)強(qiáng)者莫能勝之，以其無(wú)以易之?！敝晾恚^而尋求人與自然和諧相處的良方。這一時(shí)期在歐洲率先進(jìn)行生態(tài)適應(yīng)性護(hù)岸的研究和實(shí)踐工作。1938年德國(guó)的Seifert首先提出了親自然河溪治理的概念;20世紀(jì)50年代德國(guó)正式創(chuàng)立了近自然河道治理工程理論，提出河道的整治要植物化和生命化，從而使植物首先作為一種工程材料被重新應(yīng)用到工程生物治理之中;20世紀(jì)70年代中期，德國(guó)開(kāi)始了真正的河流治理生態(tài)工程實(shí)踐，對(duì)河流進(jìn)行了自然保護(hù)與創(chuàng)造的嘗試，被稱之為重新自然化。二戰(zhàn)后，世界范圍內(nèi)的城市濱水區(qū)開(kāi)發(fā)熱潮，帶動(dòng)了城市濱水護(hù)岸景觀的研究發(fā)展。20世紀(jì)70年代，瑞士、法國(guó)、奧地利、荷蘭等國(guó)也在河道治理中開(kāi)始運(yùn)用生態(tài)工程技術(shù);20世紀(jì)70年代末，瑞士Zurich州河川保護(hù)局建設(shè)部的ChristainGoldi將德國(guó)的Bittmann生物護(hù)岸法豐富發(fā)展為“近自然工法”，即拆除已建的混凝土護(hù)岸，改修成柳樹(shù)和自然石護(hù)岸，給魚(yú)類等提供生存空間，把直線形河道改修為具有深淵和淺灘的蛇形彎曲的自然河道，讓河流保持自然狀態(tài)，這種方法在瑞士被稱為NaturanheWasserbau。到20世紀(jì)80年代，德國(guó)率先在世界提出了“近自然型河流”的概念，即河流規(guī)劃與建設(shè)應(yīng)以接近天然河流為標(biāo)準(zhǔn)。之后，德國(guó)開(kāi)始在自身國(guó)內(nèi)進(jìn)行這一概念的落實(shí)一與實(shí)踐。1985年丹麥開(kāi)始實(shí)施的河流復(fù)原工程?；謴?fù)原來(lái)的彎曲河道形式，在沖積平原地帶進(jìn)行濕地再造等。1989年美國(guó)的Mitsch和Jorgensn式探討了生態(tài)一程的概念并定義為“為了人類社會(huì)和其自然環(huán)境兩方面利益而對(duì)人類社會(huì)和自然環(huán)境的設(shè)計(jì)”20世紀(jì)90年代以來(lái)，美國(guó)將兼顧生物生存的河道生態(tài)恢復(fù)作為水資源開(kāi)發(fā)管理工作必須考慮的項(xiàng)目，采用了近自然工法使生態(tài)環(huán)境得以良好恢復(fù)，對(duì)河道的生態(tài)整治工程目前已經(jīng)擴(kuò)大到整個(gè)流域尺度的整體生態(tài)恢復(fù)。受這觀念的影響舊本于20世紀(jì)90年代初開(kāi)展了“創(chuàng)造多自然型河川計(jì)劃”，僅在1991年，日本全國(guó)就有多處試驗(yàn)工程，在日本建設(shè)省第九次治水五年計(jì)劃中，對(duì)于河流采用多自然型河流治理法，采用植物護(hù)岸、石頭及木材護(hù)底的自然護(hù)岸，河段盡可能利用木樁、竹籠、卵石等天然材料來(lái)修建河堤，并將其命名為“生態(tài)河堤”。不得已使用混凝土的護(hù)岸，也按生態(tài)型護(hù)堤法進(jìn)行覆造。為挽救城市河流的生態(tài)，日本政府采取了“放任自流”的辦法，使流經(jīng)城市河流兩岸重新草木蔥籠。堤壩不再用水泥板修造，而是改用天然石塊鋪砌，還給草木自然生長(zhǎng)的空間。
一、工程概況
該堤防工程位于璧山縣高峰鎮(zhèn)場(chǎng)鎮(zhèn)紅水河河段，下游端起于高峰鎮(zhèn)紅水河河口，上游止于高峰鎮(zhèn)孔雀橋處，設(shè)計(jì)河段全長(zhǎng)1036m，擬建堤防沿河道右岸單面建設(shè)，堤線全長(zhǎng)1012m。
本工程是高峰鎮(zhèn)場(chǎng)鎮(zhèn)防洪護(hù)岸工程，由高峰鎮(zhèn)政府負(fù)責(zé)籌建和管理。該工程的建設(shè)，符合璧山縣城鎮(zhèn)總體規(guī)劃和高峰鎮(zhèn)場(chǎng)鎮(zhèn)規(guī)劃，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。工程建成后使岸線變得平滑順暢、岸坡穩(wěn)固牢靠，對(duì)固化河道、穩(wěn)定河勢(shì)有積極作用，大大提高了場(chǎng)鎮(zhèn)的防洪標(biāo)準(zhǔn)，將有效的保護(hù)河道兩邊場(chǎng)鎮(zhèn)沿河商業(yè)門(mén)面、居戶和企業(yè)等居民生命財(cái)產(chǎn)安全；改善和美化場(chǎng)鎮(zhèn)周邊環(huán)境，提升場(chǎng)鎮(zhèn)的形象，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。
二、控制斷面的選取
本工程下游末端有高峰紅水河河口堰，該堰是高峰鎮(zhèn)在紅水河上的重要控制斷面，在該堰下游附近僅有高峰紅水河河口，高峰紅水河河口位于高峰紅水河河口堰下游30m，該橋?qū)π泻橛绊懞苄?，另外高峰紅水河河口堰高較高為2.7m，因此高峰紅水河河口回水對(duì)該堰行洪影響很小，故本次選取高峰紅水河河口堰為控制斷面。高峰紅水河河口堰堰寬75m，堰高2.7m，堰頂厚度1.6m，由于此堰沒(méi)有閘門(mén)，因此水流形態(tài)為堰流。
根據(jù)底坎的形狀和厚度，堰流又可分為：
(1)＜0.67，為薄壁堰流；
(2)0.67＜＜2.5，為實(shí)用堰流，又可分為折線型和曲線型實(shí)用堰；
(3)2.5＜＜10時(shí)，為寬頂堰流；
(4) 10＜,為短渠水流。
其中， 為堰頂厚度， 為堰前水頭(不包括堰前行近流速水頭)，是從堰頂起算的水深。 由于高峰紅水河河口堰頂厚度 =1.6m，根據(jù)堰流判斷，此堰水流形態(tài)為實(shí)用堰流。根據(jù)高峰紅水河河口堰的形狀，為折線型實(shí)用堰，因此可作為控制斷面進(jìn)行水面線推求。
三、控制斷面的選取及水位流量關(guān)系
利用實(shí)用堰流公式：Q=δsmB H03/2計(jì)算得到該斷面的水位流量關(guān)系。
式中：Q――流量，單位m3/s；
B――堰寬；
――包括行近流速水頭的堰前水頭；即 =H+ ；
――行近流速；
m――自由溢流的流量系數(shù)；
δs――淹沒(méi)系數(shù)，當(dāng)下游水位影響堰的泄流能力時(shí)，堰流為淹沒(méi)堰流，其影響用淹沒(méi)系數(shù)表達(dá)；當(dāng)下游水位不影響堰的泄流能力時(shí)，為自由堰流，此時(shí)δs=1.0；
g――重力加速度，m/s2。
折線型實(shí)用堰流量系數(shù)
由于高峰紅水河河口堰下游坡為1：5，堰高1.6m，因此H 0.8m時(shí)，m取0.34；當(dāng)0.8m＜H＜1.6m時(shí)，m取0.35；當(dāng)1.6m＜H＜2.13m時(shí)，m取0.37；當(dāng)H＞2.13m時(shí)m取0.38。
折線型實(shí)用堰淹沒(méi)系數(shù)表
由于高峰紅水河河口堰下游河底與堰頂高差為2.7m，因此當(dāng)H＜2.7m時(shí)，δs=1.0。當(dāng)堰上水頭大于2.7m時(shí)，根據(jù)淹沒(méi)系數(shù)表選取淹沒(méi)系數(shù)。
經(jīng)上述計(jì)算高峰紅水河河口堰斷面20年一遇洪峰流量683m3/s，相應(yīng)的洪水位為368.1m。水位流量關(guān)系曲線見(jiàn)下表。
高峰紅水河河口堰水位～流量關(guān)系線
四、設(shè)計(jì)洪水水面線基本參數(shù)的確定
1、天然河道糙率
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏測(cè)，河床由砂礫石和卵石組成，底坡尚均勻,床面不平整，兩側(cè)岸土、石壁相間，長(zhǎng)有雜草樹(shù)木，形狀較整齊，查《水力計(jì)算手冊(cè)》天然河道糙率表n 取0.038。工程前后河道糙率不變。
2、工程后河道糙率
工程后河道糙率根據(jù)《水工手冊(cè)》，結(jié)合本工程河段整治情況分析，工程河段只整修了右岸，整治后左岸堤防按照3m計(jì)，建筑材料為漿砌條石，糙率n=0.022；而河底與右岸寬仍為天然河道，故整個(gè)斷面按加權(quán)平均推算糙率為n=0.036。
3、洪峰流量
璧山縣高峰鎮(zhèn)堤坊工程的洪峰流量：P=5.0%、Q=683m3/s。
4、起始水位
本次洪水計(jì)算以高峰紅水河河口堰為起始斷面(樁號(hào)為K0+000)，經(jīng)上述計(jì)算本斷面P=5.0%、Q=683m3/s，對(duì)應(yīng)的洪水水位為368.1m。
五、計(jì)算方法
水面線計(jì)算公式：
河道水面線推算采用一維數(shù)學(xué)模型，一維恒定流運(yùn)動(dòng)方程可寫(xiě)成：
求解時(shí)考慮河道局部水頭損失后，對(duì)上式沿河道方向進(jìn)行差分離散，為：
式中：Zu、Zd-上、下游斷面水位，m；
Au、Ad -上、下游斷面過(guò)水面積，m2；
ku、kd -上、下游斷面流量模數(shù)，m3/s；
-局部水頭損失，對(duì)漸變流， =1， =0；
Δs-上、下游斷面間距，m；
Q-斷面流量，m3/s；
g-重力加速度，取9.81m/s2。
六、設(shè)計(jì)洪水水面線計(jì)算
本次洪水水面線計(jì)算，以高峰紅水河河口堰為起始斷面(樁號(hào)為K0+000)為起始水位，計(jì)算工程河段水位。
具體計(jì)算方法為：根據(jù)上述計(jì)算公式，利用實(shí)測(cè)河道橫斷面資料、確定的河段糙率及其相應(yīng)流量，按照上式從下游向上游逐段推算整個(gè)計(jì)算河段各斷面的水位。工程河段工程前后各斷面20年一遇洪水水面線計(jì)算成果見(jiàn)下表。
工程河段水面線推算成果表
七、沿程堤頂高程計(jì)算和確定
1、安全超高的確定
本工程主要建筑物級(jí)別為4級(jí)，根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》按不允許越浪的堤防工程確定安全加高值為0.6m。
2、堤頂超高的計(jì)算
堤頂超高=設(shè)計(jì)波浪爬高+設(shè)計(jì)風(fēng)壅增長(zhǎng)高度+安全加高,即Y=R+e+A。
設(shè)計(jì)波浪爬高按 計(jì)算，風(fēng)浪要素采用莆田試驗(yàn)站法計(jì)算，其中平均波高按 計(jì)算，平均波周期按 計(jì)算，波長(zhǎng)按 計(jì)算，設(shè)計(jì)風(fēng)壅增長(zhǎng)高度按 計(jì)算，由于該值很小，故在次忽略不計(jì)。
在本工程計(jì)算中：多年平均最大風(fēng)速以18m/s計(jì),風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度以300m計(jì)，安全加高以0.6m計(jì)。經(jīng)計(jì)算，設(shè)計(jì)波浪爬高為0.328m，則堤頂超高為0.928，
3、沿程堤頂高程的確定
1堤防工程生態(tài)技術(shù)必要性
隨著科學(xué)進(jìn)步，人們認(rèn)識(shí)到水利工程對(duì)于河流生態(tài)系統(tǒng)可能造成不同程度的負(fù)面影響。這主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是自然河流的人工渠道化，包括平面布置上的河流形態(tài)直線化，河道橫斷面幾何規(guī)則化，河床材料的硬質(zhì)化。二是自然河流的非連續(xù)化，包括筑壩導(dǎo)致順?biāo)鞣较虻暮恿鞣沁B續(xù)化，筑堤引起側(cè)向的水流聯(lián)通性的破壞。從保護(hù)生態(tài)環(huán)境的高度，充分認(rèn)識(shí)這種負(fù)面作用，積極采取工程措施和生物措施對(duì)于受損河流生態(tài)系統(tǒng)予以必要的補(bǔ)償，維護(hù)水域生態(tài)系統(tǒng)的功能，是流域生態(tài)建設(shè)的重要任務(wù)之一。
近年來(lái)，各地在進(jìn)行防洪工程建設(shè)和河流整治工程中，已經(jīng)采取了一些新技術(shù)和新材料加強(qiáng)河流的生態(tài)建設(shè)。比如生態(tài)型護(hù)坡技術(shù)，堤防綠化措施等。但是這些技術(shù)經(jīng)驗(yàn)還缺乏系統(tǒng)的總結(jié)，也迫切需要有關(guān)技術(shù)規(guī)范和技術(shù)導(dǎo)則的指導(dǎo)，使之更具科學(xué)性和規(guī)范化。
2生態(tài)化建設(shè)的建議
2.1有關(guān)防洪工程規(guī)劃的原則。工程經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益分析方面應(yīng)加強(qiáng)，權(quán)衡滿足人的需求的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益之間的關(guān)系，即進(jìn)行工程項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)技術(shù)及生態(tài)環(huán)境效益評(píng)估，改變現(xiàn)行的單一經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)估指標(biāo)體系。以往的治河工程著眼于河流本身，往往忽略了河流湖泊與岸上生態(tài)系統(tǒng)的有機(jī)聯(lián)系，忽視了河流周?chē)纳锶郝涞拇嬖冢渤３：鲆暳苏魏笤猩锶郝涞幕謴?fù)。因此，在進(jìn)行防洪工程的規(guī)劃時(shí)，應(yīng)明確河流與其上下游、左右岸的生物群落處于一個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)中。建議按照“河流生態(tài)廊道”的范圍，進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建設(shè)。在平時(shí)的設(shè)計(jì)當(dāng)中除說(shuō)明需進(jìn)行常規(guī)的水文、地質(zhì)的測(cè)量勘察外，還要補(bǔ)充加強(qiáng)相關(guān)范圍的生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查的要求，重點(diǎn)是生物群落(動(dòng)物、植物)的歷史與現(xiàn)狀調(diào)查，對(duì)特定的生物群落與水體的相互依存的關(guān)系有明確的認(rèn)識(shí)。
2.2堤線布置及堤型選擇河流形態(tài)的多樣化是生物物種多樣化的前提之一，河流形態(tài)的規(guī)則化、均一化，會(huì)在不同程度上對(duì)生物多樣性造成影響。因此，針對(duì)有關(guān)條款，建議補(bǔ)充或強(qiáng)調(diào)以下要點(diǎn)：在堤線布置原則中，補(bǔ)充說(shuō)明應(yīng)盡可能保留江河湖泊的自然形態(tài)，保留或恢復(fù)其蜿蜒性或分汊散亂狀態(tài)，即保留或恢復(fù)濕地、河灣、急流和淺灘。在確定堤防間距時(shí)，遵循宜寬則寬的原則，要處理好行洪和生態(tài)保護(hù)要求與土地開(kāi)發(fā)利用之間的矛盾，河槽和河漫灘不僅要能滿足設(shè)計(jì)洪水行洪要求，還要保持一定的淺灘寬度和植被空間，為生物的生長(zhǎng)發(fā)育提供棲息地，發(fā)揮河流的自凈化功能。堤型的選擇原則除滿足工程滲透穩(wěn)定和滑動(dòng)穩(wěn)定等安全條件外，還應(yīng)結(jié)合生態(tài)保護(hù)或恢復(fù)技術(shù)要求，盡量采用當(dāng)?shù)夭牧虾途徠?，為植被生長(zhǎng)創(chuàng)造條件，保持河流的側(cè)向聯(lián)通性。
2.3河流斷面設(shè)計(jì)。自然河流的縱、橫斷面也顯示出多樣性的變化，淺灘與深潭相間。因此設(shè)計(jì)規(guī)范中應(yīng)提出河道盡量要做到河床的非平坦化，采用非規(guī)則斷面。避免因規(guī)則斷面而導(dǎo)致流場(chǎng)的均一化，增加與生物的親和力，并有助于與自然風(fēng)景相協(xié)調(diào)。與上述設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)，需要推廣使用一些與非規(guī)則斷面有關(guān)的水力學(xué)計(jì)算方法和配套的實(shí)用工具或計(jì)算機(jī)軟件包。
2.4岸坡防護(hù)。在河流整治工程中，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)沖擊最大的因素是水陸交錯(cuò)帶的岸坡防護(hù)結(jié)構(gòu)。水陸交錯(cuò)帶是水域中植物繁茂發(fā)育地，為動(dòng)物的覓食、棲息、產(chǎn)卵、避難所，也是陸生、水生動(dòng)植物的生活遷移區(qū)，至關(guān)重要。因此，岸坡防護(hù)工程的設(shè)計(jì)應(yīng)從強(qiáng)調(diào)人與自然和諧的生態(tài)建設(shè)要求出發(fā)，采用與周?chē)匀痪坝^協(xié)調(diào)的結(jié)構(gòu)形式，在滿足工程安全的前提下，確保生態(tài)和景觀的護(hù)岸形式多種多樣。在典型的岸坡防護(hù)結(jié)構(gòu)中，可盡量使用具有良好反濾和墊層結(jié)構(gòu)的堆石，多孔混凝土構(gòu)件和自然材質(zhì)制成的柔性結(jié)構(gòu)，盡可能避免使用硬質(zhì)不透水材料，如混凝土、漿砌塊石等，為植物生長(zhǎng)，及魚(yú)類、兩棲類動(dòng)物和昆蟲(chóng)的棲息與繁殖創(chuàng)造條件。
2.5景觀建設(shè)。城市水域整治的景觀建設(shè)中，可以強(qiáng)調(diào)注意保留江河湖泊天然的美學(xué)價(jià)值，避免將水流置于過(guò)多的亭臺(tái)樓閣等混凝土與砌石形成的人工環(huán)境之中。水利工程設(shè)施要造成一種人與自然親近的環(huán)境，現(xiàn)代的城市景觀設(shè)計(jì)，應(yīng)更多注重生物棲息地建設(shè)。水利工程還應(yīng)為公眾廣泛參與和對(duì)兒童進(jìn)行水環(huán)境保護(hù)教育創(chuàng)造良好條件。如水生態(tài)公園等。
2.6工程施工。在工程施工中，建議強(qiáng)調(diào)施工期對(duì)生物棲息地進(jìn)行保護(hù)和恢復(fù)，避開(kāi)動(dòng)植物發(fā)育期進(jìn)行施工。對(duì)特殊區(qū)域的物種，在施工期要采取其它輔助保護(hù)措施，如它處養(yǎng)育等。取料場(chǎng)開(kāi)挖后應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)處理，以滿足美觀和環(huán)境方面的要求，要求合理設(shè)置排水、平整地形和改善有利于植被生長(zhǎng)的條件。料場(chǎng)區(qū)應(yīng)進(jìn)行植被恢復(fù)，與周?chē)坝^相一致。
2.7工程管理。為降低施工環(huán)境對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的沖擊，保障工程效果的實(shí)現(xiàn)，并延長(zhǎng)生態(tài)工程的壽命，宜強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)前期的養(yǎng)護(hù)和后期的管理，包括維護(hù)、監(jiān)測(cè)和評(píng)估，并積累數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞：生態(tài)護(hù)坡；綠化形式；城市河道
Abstract: with the development of economy and the promote of the society , the demand of the city to the river course environment has become more and more higher ,the stream banks not only achieve the basic function of the rivers, but also improve the river environment, to provide a kind and pleasant leisure space and ecological space for people, achieve the harmonious development of the man and nature. Based on the design of ecological landscape bank, this paper explores the different forms and the application of the riverbank green-planting.
Keywords: ecological slope protection; greening form; city river
中圖分類號(hào): TU318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào)：2095-2104（2012）
0 前言
在城市建設(shè)生態(tài)、景觀、文化發(fā)展的需求下，生態(tài)河道的坡岸綠化形式向多元化發(fā)展，并不再是單一要滿足功能上需求，如何使河道達(dá)到行洪排澇、堤岸改造、水系整治、水質(zhì)保護(hù)，又達(dá)到親水近水、回歸自然的效果，就要運(yùn)用不同形式營(yíng)造生態(tài)坡岸綠化設(shè)計(jì)，使河道真正成為城市的一道亮麗風(fēng)景線。
1 生態(tài)河道坡岸綠化的形式
生態(tài)坡岸是指恢復(fù)河岸天然屬性，其滲透性的自然河床與河岸基底，能夠豐富河流地貌，達(dá)到充分保證河岸與河流水體之間的水分交換河調(diào)節(jié)功能，同時(shí)具有一定的抗洪強(qiáng)度。生態(tài)坡岸保持生物的多樣性，即保持有效數(shù)量的動(dòng)植物組群，保護(hù)各種類型及多種演替階段的生態(tài)系統(tǒng)。營(yíng)造一個(gè)健康的林草符合系統(tǒng)，有利于邊坡生態(tài)正向演替，既能通過(guò)先鋒植物發(fā)揮水土保持的生態(tài)護(hù)坡功能，還能使得綠化邊坡長(zhǎng)期生態(tài)系統(tǒng)的平衡，較快恢復(fù)河道天然景觀。
1.1自然型坡岸綠化形式
自然型坡岸綠化形式即采用發(fā)達(dá)根系植物進(jìn)行護(hù)坡，達(dá)到固土保沙，防止水土流失的效果，同時(shí)滿足自然生態(tài)的需求。
1.2人工自然型坡岸綠化形式
人工自然型護(hù)岸綠化做法是在種植植被的同時(shí)，增加天然石材、木材護(hù)底的應(yīng)用形式，如在坡腳設(shè)置各種種植包、采用石籠或木樁等護(hù)岸，斜坡種植植被，實(shí)行喬灌結(jié)合，固堤護(hù)岸。
1.3土工網(wǎng)植被坡岸形式
這種護(hù)坡方式主要利用活性植物并結(jié)合土工合成材料，在坡面構(gòu)建一個(gè)具有自身生長(zhǎng)能力的防護(hù)系統(tǒng)，通過(guò)植物的生長(zhǎng)對(duì)邊坡進(jìn)行加固的一門(mén)新技術(shù)。將植物根系深入土中，形成穩(wěn)定的空間網(wǎng)墊。
1.4水泥生態(tài)植基坡岸形式
采用固體、液體和氣體三相組成具有一定強(qiáng)度的多孔性材料。固土物質(zhì)包括適合于植被生長(zhǎng)的土壤、肥料、有機(jī)質(zhì)和由低堿性的水泥、河沙組成的膠結(jié)材料等。在植基土體物質(zhì)之間，由稻草秸稈等多孔材料組成間隙，以方便植物提供充足的水分和空氣。
2 生態(tài)河道坡岸綠化的優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計(jì)原則
改善水域生態(tài)環(huán)境，保持水土、美化環(huán)境，是確保生態(tài)坡岸的河道基本功能原則和宗旨，在城市河道治理中，生態(tài)護(hù)岸已被多項(xiàng)工程所需求和采納，并在大力推廣之中。
傳統(tǒng)硬質(zhì)型坡岸形式主要考慮的是河道的行洪、排澇、蓄水、航運(yùn)等基本功能，因此坡面比較光滑、堅(jiān)硬，護(hù)岸結(jié)構(gòu)都相對(duì)簡(jiǎn)單，雖然在一定時(shí)期內(nèi)在穩(wěn)定河道、防洪排澇、防止水土流失等方面發(fā)揮了巨大的作用，同時(shí)也給水域生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了許多不利的影響，原有的平衡關(guān)系被打破，水體的自凈能力被削弱，各種水生植物也失去了一定的生存空間。硬質(zhì)型的漿砌石和混凝土護(hù)岸固然也是一種景觀，但它使河流景觀明顯附上了人工的烙印，喪失了自然色彩。
生態(tài)坡岸保留自然色彩同時(shí)，滿足人們追求自然、渴望回歸自然的愿望。它在強(qiáng)調(diào)安全性、穩(wěn)定性、景觀性的同時(shí)，兼顧生態(tài)性、自然性和親水性的體現(xiàn)，其在治理水土污染、穩(wěn)定坡岸、修復(fù)河道的生態(tài)環(huán)境；保護(hù)植物、提高生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力、改善空氣的相對(duì)濕度、降低噪音、調(diào)節(jié)氣候、美化環(huán)境等方面都有著巨大的作用。其主要設(shè)計(jì)原則為：
2.1滿足河道功能和堤防的穩(wěn)定要求，適當(dāng)減少剛性結(jié)構(gòu)，增加軟環(huán)境，保護(hù)和恢復(fù)河流的自然形態(tài)，構(gòu)建能透水、透氣、生長(zhǎng)植物的生態(tài)防護(hù)；
2.2形成生態(tài)化的旱澇調(diào)節(jié)系統(tǒng)和鄉(xiāng)土生境，滿足生態(tài)平衡要求，創(chuàng)造一個(gè)由大量鄉(xiāng)土物種構(gòu)成的景觀基底，建立良性的河坡生態(tài)系統(tǒng)，由高大喬木、低矮灌木、花草、水草、動(dòng)物鹽灘地等組成河坡立體生態(tài)體系；
2.3進(jìn)行水文分析，選用合適的植物，如鄉(xiāng)土植物的應(yīng)用，保持地域性的生態(tài)平衡，增加河道綠色，提高城市的綠地率，改善坡岸的棲息地質(zhì)量，保護(hù)生物的多樣性；
2.4合理利用土壤、植被和其他自然資源，充分利用日光、自然通風(fēng)和降水，發(fā)揮自然的自身能動(dòng)性，建立和發(fā)展良性循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng)，體現(xiàn)自然元素和自然過(guò)程，減少人工環(huán)境；
2.5坡岸結(jié)合河道地形，形成豐富變化的坡岸綠化，考慮親水性要求，創(chuàng)造可游、可賞、可聽(tīng)、可感的空間環(huán)境；
3 生態(tài)河道坡岸形式在工程中的應(yīng)用
在生態(tài)坡岸綠化的應(yīng)用中這些生態(tài)護(hù)岸形式已被大量工程應(yīng)用和實(shí)施，通過(guò)進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)，其充分改善了水域生態(tài)環(huán)境，改進(jìn)河道親水性，使河道景觀成為優(yōu)美、親切、宜人且富有活力的綠色生態(tài)環(huán)境。
哈拉沁溝河道工程是的重點(diǎn)工程，位于呼和浩特東北角東河地段，東起東河退綠后1.5公里處，南至京包鐵路，西起呼哈鐵路，北到110國(guó)道。河道長(zhǎng)度3.65公里，河道行洪斷面基本間距150米，分設(shè)兩岸內(nèi)外堤，河道中間設(shè)置3道攔河跌水，3道跌水池，池中設(shè)置了1座季節(jié)冰場(chǎng)，1座池花園，3座池中濕地。哈拉沁溝作為呼和浩特市自然環(huán)境的一個(gè)重要組成部分，其景觀設(shè)計(jì)旨在用最經(jīng)濟(jì)的途徑，創(chuàng)造充滿生機(jī)的，現(xiàn)代生態(tài)與文化游憩地，達(dá)到為城市增綠，凈化水體和營(yíng)造小氣候的目的。
通過(guò)結(jié)合地形地貌、地質(zhì)條件、材料特點(diǎn)、種植特色等控制，合理運(yùn)用生態(tài)坡岸進(jìn)行景觀生態(tài)建設(shè)，滿足了人們的審美要求，給人們提供了舒適的休閑娛樂(lè)空間的水域環(huán)境、提升城市形象、提高城市的綠色競(jìng)爭(zhēng)力。
首先，將景觀生態(tài)學(xué)的思想融入到環(huán)境設(shè)計(jì)當(dāng)中，保護(hù)生物多樣性。促進(jìn)自然循環(huán)，構(gòu)架城市生態(tài)走廊，以流暢幾何線形，強(qiáng)化帶狀空間的縱深和擴(kuò)展感； 其次， 運(yùn)用自然型坡岸綠化處理方法，通過(guò)合理的植物配置，體現(xiàn)具有當(dāng)?shù)靥厣暮拥谰G化景觀。因?yàn)楹哟泊蟛糠謺r(shí)間是枯水季，所以在不影響河道功能的前提下，河床的植物種類選擇呼和浩特鄉(xiāng)土植物，采用萱草、沙地柏、綠景天等綠化景觀構(gòu)成鋪成流暢的線型，體現(xiàn)出線型組合的韻律感。不同顏色的植物分割出的富有層次、韻律變化的護(hù)坡景觀。苜蓿是多年生草本植物，似三葉草，耐干旱，耐冷熱，產(chǎn)量高而質(zhì)優(yōu)，又能改良土壤，在護(hù)坡及河底種植紫苜蓿、黃苜蓿，交錯(cuò)種植，打造豐富的景觀形態(tài)。
最后，在有限的空間內(nèi)通過(guò)植物的生態(tài)種植最大限度的改善環(huán)境質(zhì)量，充分尊重本地區(qū)的自然生態(tài)環(huán)境，并與自然生態(tài)環(huán)境相結(jié)合，塑造出具有本土特色的文化景觀，同時(shí)兼顧到區(qū)域本身內(nèi)部的能量與生態(tài)循環(huán)，這是生態(tài)原則的本質(zhì)體現(xiàn)。在植物選擇上同時(shí)考慮交通與生態(tài)環(huán)境的密切聯(lián)系，充分發(fā)揮植物自身的生態(tài)服務(wù)功能，降低粉塵與廢氣污染，形成良好的河道環(huán)境。
4 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)生態(tài)河道坡岸綠化形式的應(yīng)用設(shè)計(jì)，把“以人為本、人水和諧、”的生態(tài)理念運(yùn)用于城市河道建設(shè)，創(chuàng)建出與周?chē)h(huán)境相協(xié)調(diào)的自然生態(tài)景觀，將景觀生態(tài)學(xué)的思想應(yīng)用到河道坡岸綠化當(dāng)中，模擬自然河道，保護(hù)生物多樣性。促進(jìn)自然循環(huán)，構(gòu)架城市生態(tài)走廊，實(shí)現(xiàn)人與自然的對(duì)話，將自然生態(tài)作為河道坡岸設(shè)計(jì)的首要元素， “尊重自然、恢復(fù)自然”的理念，使護(hù)坡工程與周?chē)h(huán)境融為一體，讓人們感受生態(tài)美、藝術(shù)美，打造成一幅詩(shī)情畫(huà)意的河道景觀畫(huà)卷。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：長(zhǎng)江航道；環(huán)境監(jiān)測(cè)；環(huán)境保護(hù)
2016年1月5日，同志在重慶召開(kāi)推動(dòng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展座談會(huì)時(shí)指出，推動(dòng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展必須從中華民族長(zhǎng)遠(yuǎn)利益考慮，走生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展之路，使綠水青山產(chǎn)生巨大生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益，使母親河永葆生機(jī)活力[1]。長(zhǎng)江航道整治作為推動(dòng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展的重要?jiǎng)恿Γ彩前选吧鷳B(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”做為核心理念予以落實(shí)，明確保護(hù)和修復(fù)長(zhǎng)江生態(tài)環(huán)境在長(zhǎng)江航道整治發(fā)展中的首要位置[2]。本文從環(huán)保效果的監(jiān)測(cè)和檢測(cè)方法入手，利用先進(jìn)的監(jiān)測(cè)、檢測(cè)儀器和設(shè)備，以某航道整治工程為依托，對(duì)長(zhǎng)江航道整治環(huán)保監(jiān)測(cè)效果做一個(gè)深入的研究，可為今后的環(huán)保監(jiān)測(cè)、檢測(cè)工作提供幫助。
1實(shí)施方案
（1）水環(huán)境監(jiān)測(cè)水環(huán)境監(jiān)測(cè)主要是對(duì)施工水域的pH值、水質(zhì)濁度等參數(shù)進(jìn)行測(cè)定。監(jiān)測(cè)方法是在各施工水域進(jìn)行水質(zhì)采樣，每月采樣1~2次，檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)、分析。水質(zhì)檢測(cè)采用的儀器包括水質(zhì)濁度儀、pH值測(cè)定儀等[3]。（2）大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)2019年9~11月分別在當(dāng)涂與無(wú)為預(yù)制場(chǎng)設(shè)置2個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，2019年12月以后在曹姑洲心灘護(hù)岸上設(shè)置1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。監(jiān)測(cè)因子為：PM2.5、PM10。PM2.5、PM10在施工時(shí)間段進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)每日記錄1~2次數(shù)據(jù)。（3）聲環(huán)境監(jiān)測(cè)2019年9~11月分別在當(dāng)涂與無(wú)為預(yù)制場(chǎng)設(shè)置2個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，2019年12月以后在曹姑洲心灘護(hù)岸上設(shè)置1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，另采用手持式噪聲測(cè)定儀對(duì)施工船舶，施工機(jī)械集中的區(qū)域進(jìn)行不定期、不定點(diǎn)監(jiān)測(cè)。在施工時(shí)間段進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)每日記錄1~2次數(shù)據(jù)。大氣環(huán)境和聲環(huán)境監(jiān)測(cè)采用大氣、噪聲監(jiān)測(cè)儀。
2結(jié)果與分析
2.1水環(huán)境數(shù)據(jù)分析
由表1可知，5個(gè)取樣點(diǎn)的水體pH值在7.2~8.1之間，最大值為2019年9月23日在曹姑洲心灘測(cè)定值，最小值分別為2019年10月7日在心灘左緣護(hù)底帶和2020年1月14日在曹姑洲測(cè)定值，所有數(shù)據(jù)均在6~9的地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)[4-5]。水體渾濁度在3~7之間，目測(cè)結(jié)果顯示，水質(zhì)較清。
2.2大氣環(huán)境數(shù)據(jù)分析
當(dāng)涂預(yù)制場(chǎng)，無(wú)為預(yù)制場(chǎng)，曹姑洲心灘3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分別如表2，表3，表4所示。由表可知，存在若干天PM2.5大于75μg/m3，PM10大于150μg/m3，大于環(huán)境質(zhì)量空氣標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求[6]。提示預(yù)制場(chǎng)在進(jìn)行拌和施工時(shí)，如果天氣干燥，會(huì)產(chǎn)生輕微污染，應(yīng)及時(shí)要求進(jìn)行灑水降塵；其他工藝對(duì)大氣無(wú)影響。此外，3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)PM2.5數(shù)值多數(shù)再35~75μg/m3之間，說(shuō)明當(dāng)?shù)乜諝赓|(zhì)量是良。
2.3聲環(huán)境數(shù)據(jù)分析
當(dāng)涂預(yù)制場(chǎng)，無(wú)為預(yù)制場(chǎng)，曹姑洲心灘三個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分別如表5所示。由表5可知，環(huán)境中監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)均低于70dB，小于建筑施工場(chǎng)界環(huán)境噪聲排放界限[7]。說(shuō)明當(dāng)涂、無(wú)為預(yù)制場(chǎng)和曹姑洲心灘護(hù)岸現(xiàn)場(chǎng)施工中產(chǎn)生的噪聲對(duì)環(huán)境沒(méi)有影響。
3結(jié)語(yǔ)
（1）通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)拋石、拋框架水域水質(zhì)pH值和混濁度的檢測(cè)和分析，由于拋石施工對(duì)江底泥沙擾動(dòng)，進(jìn)行水上拋石時(shí)施工點(diǎn)附近水質(zhì)會(huì)有少量混濁，但對(duì)取水口附近水質(zhì)無(wú)影響。（2）通過(guò)對(duì)當(dāng)涂、無(wú)為預(yù)制場(chǎng)和曹姑洲心灘護(hù)岸現(xiàn)場(chǎng)大氣的監(jiān)測(cè)和分析，預(yù)制場(chǎng)在進(jìn)行拌和施工時(shí)，如果天氣干燥，會(huì)產(chǎn)生輕微污染，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行灑水降塵；其他工藝對(duì)大氣無(wú)影響。（3）通過(guò)對(duì)當(dāng)涂、無(wú)為預(yù)制場(chǎng)和曹姑洲心灘護(hù)岸現(xiàn)場(chǎng)噪聲的監(jiān)測(cè)和分析，施工中對(duì)噪聲無(wú)影響。（4）施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可為項(xiàng)目正常開(kāi)展提供保障前提。因此，采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)理過(guò)程中越來(lái)越值得重視。
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關(guān)鍵詞：黑臭河道 污染 生物生態(tài)
中圖分類號(hào)：X22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973(2010)09-110-02
1、黑臭河道的表現(xiàn)及成因
隨著城市化、工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，城市河道生態(tài)系統(tǒng)承受的壓力也越來(lái)越大，臟、亂、差問(wèn)題日益突出。在河道治理和管理過(guò)程中，由于過(guò)于強(qiáng)調(diào)防澇、泄洪作用，而忽視了生態(tài)、景觀等其它功能，導(dǎo)致河道成了毫無(wú)生機(jī)與活力、缺乏美感的“臭水溝”，既有礙于城市景觀、破壞城市形象，更影響了沿河居民的生活居住條件，直接威脅著人們的生存環(huán)境和身體健康。城市河道的綜合治理，對(duì)于維護(hù)城市生態(tài)平衡、優(yōu)化城市景觀、改善人居環(huán)境具有重要意義。當(dāng)前，城市河道污染主要表現(xiàn)為黑、臭等。所謂的黑臭河道是指河道特別是城市河道的水體經(jīng)過(guò)污染源侵入，酸雨、初期雨水、大氣中的揚(yáng)塵、生活垃圾的侵入，長(zhǎng)期積累在河底的淤泥及淤泥釋放的有害物質(zhì)沒(méi)有及時(shí)處理：水體缺少必要的循環(huán)，溶解氧過(guò)低，缺少水生動(dòng)物、植物生存的環(huán)境，水體逐漸失去自凈能力，加上河道底泥長(zhǎng)期未清，使底泥不斷釋放分解為N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，水體顏色逐漸變綠，藻類瘋長(zhǎng)，最終導(dǎo)致“水華”現(xiàn)象，產(chǎn)生異味，容易發(fā)黑發(fā)臭。
對(duì)于黑臭河道的整治，首先要了解黑臭河道的成因，一般來(lái)講，黑臭河道主要有以下一些原因造成：
1.1 生活廢水進(jìn)入河道
生活廢水是指炊事、洗滌、沐浴等，伴隨人的生活而向公共水域排放的污水。這些廢中都含有大量的P元素，極容易導(dǎo)致水體的富營(yíng)養(yǎng)化。如果不加處理和限制，是這些污水直接排入城市河流中，將會(huì)嚴(yán)重使河道污染，這是造成黑臭河道的原因之一。
1.2 初期雨水夾帶的污染物質(zhì)
降雨初期，大量地表上的污染物隨著地表徑流匯入雨水管網(wǎng)，進(jìn)而攜帶雨水管網(wǎng)內(nèi)沉積的污染物，最終排入水體，形成對(duì)河道的污染。
1.3 工業(yè)污水排放
工業(yè)污水是指工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水和廢液，其中含有隨水流失的工業(yè)生產(chǎn)用料、中間產(chǎn)物、副產(chǎn)品以及生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污染物。工業(yè)廢水造成的污染主要有：有機(jī)需氧物質(zhì)污染、化學(xué)毒物污染、無(wú)機(jī)固體懸浮物污染、金屬污染、酸污染、堿污染、植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)污染、熱污染和病原體污染等。隨著環(huán)保意識(shí)和環(huán)保執(zhí)法力度的加強(qiáng)，工業(yè)污水直排入河道現(xiàn)象逐步減少，但仍存在零星、小規(guī)模企業(yè)偷排等現(xiàn)象，尤其是分散的食品加工、餐飲、洗衣等企業(yè)，無(wú)獨(dú)立的污水處理系統(tǒng)，就近將生產(chǎn)廢水排入城市雨水管網(wǎng)，形成對(duì)河道水質(zhì)的沖擊。
2、關(guān)于城市黑臭河道治理的一些措施
由于城市的現(xiàn)代化建設(shè)迅速發(fā)展和市政設(shè)施建設(shè)的滯后，生活污水和生產(chǎn)污水直接排入城市中或其周邊的河流，造成河流水體的富營(yíng)養(yǎng)化。因此，城市河流污染以及河流黑臭問(wèn)題逐步提到日常工作中。近年來(lái)，我國(guó)一些城市進(jìn)行城市黑臭河道的整治工作，并且取得了一定的效果。目前來(lái)講，常見(jiàn)的處理方式我們可以分為物理法、化學(xué)法和生物生態(tài)，它們分別是根據(jù)污染源的不同而進(jìn)行的治理方式。
2.1 物理法
2.1.1 人工增氧
有機(jī)污染嚴(yán)重的河流由于有機(jī)物分解耗氧。河流會(huì)變成缺氧或者無(wú)氧狀態(tài)。致使河道自凈能力下降，水質(zhì)惡化，正常的水生生態(tài)系統(tǒng)遭到破話。通過(guò)在適當(dāng)位置向河道水體進(jìn)行人工曝氣增氧，可以提高水中溶解氧，增強(qiáng)河道自凈能力，消除黑臭現(xiàn)象。人工增氧的方式有多種，如曝氣增氧、跌水增氧等等。
2.1.2 河道清淤
長(zhǎng)期受到嚴(yán)重污染水體的底泥中沉積由大量的污染物。如N、P等，在一定條件下，這些污染物會(huì)從底泥中釋放出來(lái)，造成水質(zhì)惡化。通過(guò)實(shí)施清淤疏浚，可以將底泥中的污染物移出河道生態(tài)系統(tǒng)，能顯著降低內(nèi)源磷負(fù)荷。
2.1.3 引水補(bǔ)水
引水沖污和換水稀釋是湖泊凈化經(jīng)常采用的措施，在湖泊富營(yíng)養(yǎng)化治理中有應(yīng)用實(shí)例。對(duì)污染較嚴(yán)重并且流動(dòng)緩慢的河流尤其是長(zhǎng)期缺乏補(bǔ)充水源的城市內(nèi)河較為適用。此方法可以在短時(shí)間了將河道內(nèi)的污染物濃度和總量降低，提高河道水體的溶解氧，恢復(fù)部分自凈能力；并可以置換河道死水區(qū)、非主流區(qū)的重污染河水。但通過(guò)此方法，水體內(nèi)的污染物僅轉(zhuǎn)移到下游，并末得到有效降解。
2.2 化學(xué)處理
化學(xué)除藻是控制藻類生長(zhǎng)的快速有效方法，在滇池治理中得到了應(yīng)用。城市河道出現(xiàn)嚴(yán)重的水華現(xiàn)象時(shí)也可以將其作為應(yīng)急除藻措施。這種方法操作簡(jiǎn)單，可以在短時(shí)間內(nèi)取得明顯的除藻效果，提高水體透明度。但此方法不能將N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)清除出水體，不能從根本上解決水體富營(yíng)養(yǎng)化。
2.3 生物生態(tài)技術(shù)
生物生態(tài)凈化技術(shù)是現(xiàn)代處理城市河流污水的主要方式，由于成本低廉，環(huán)保效能好，符合現(xiàn)代社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)保的理念，因此比傳統(tǒng)的截流和清淤方式更具有可行性。
生物生態(tài)水體修復(fù)技術(shù)主要思路是利用天然存在的微生物，主要目標(biāo)是恢復(fù)和增加水體的自凈能力。在科學(xué)的人為的干涉下，在一定的生存環(huán)境條件下，經(jīng)過(guò)原位培育，增加微生物活性能力，通過(guò)微生物生命活動(dòng)，將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物，逐步恢復(fù)水生生態(tài)系統(tǒng)，恢復(fù)水體的自凈功能。生物生態(tài)水體修復(fù)技術(shù)治理污染水體方法很多，如建造人工濕地、生物氧化塘、生物濾床、生物激活劑等，但其核心內(nèi)容就是利用載體將有益微生物培育成優(yōu)勢(shì)群落，激活其活性能力。
由于水體污染成因不同，有害物質(zhì)的成份也多樣性，在治理污染水體的技術(shù)上采用單一的技術(shù)是很難治理污染的水體，必須有針對(duì)性的、采用綜合性的技術(shù)。在具體的實(shí)踐當(dāng)中，根據(jù)水體的污染程度和水體所含化學(xué)元素的不同，配合一些化學(xué)處理方式，得到更好的效果。
同時(shí)，生物生態(tài)凈化技術(shù)可以有效的使水體生物達(dá)到趨利避害，比如“水葫蘆”的水生植物處理受富含有機(jī)污染的水體，取得了一些好的經(jīng)驗(yàn)和效果。水葫蘆，學(xué)名風(fēng)眼蓮。50多年前從南美的巴西引進(jìn)來(lái)的，是外來(lái)物種。它喜歡高溫濕潤(rùn)，在攝氏25～35度下生長(zhǎng)最快，而且速度驚人，通常情況下在8個(gè)月內(nèi)就能從10棵增至60萬(wàn)棵，是公認(rèn)的生長(zhǎng)最快的植物之一。在適宜的條件下，每5天就能繁殖新株，也能開(kāi)花堅(jiān)固產(chǎn)生種子而進(jìn)行有性繁殖，一枝花大約結(jié)300粒種子。一公頃水面的水葫蘆就能擠滿200萬(wàn)株，重達(dá)300多噸。這種植物在水中有著特殊的屬性，如果平時(shí)不加節(jié)制的生長(zhǎng)，會(huì)過(guò)分繁殖而導(dǎo)致水資源的污染，但是由于水葫蘆具有快速、極強(qiáng)、多效的凈水能力，而且投資少，是一種比較經(jīng)濟(jì)的污水處理方式。
水葫蘆的這種驚人的增殖速度造就了它超強(qiáng)的凈化水質(zhì)本領(lǐng)，它的吸污能力在所有的水草中是最強(qiáng)的，研究表明，水葫蘆凈化污水體系中約5平方米可處理1噸污水，龐大的須根不斷地吸收水中的污染物。植物學(xué)家們總結(jié)了許多研究成果后認(rèn)為：水葫蘆在生長(zhǎng)過(guò)程中需要大量的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在適宜條件下，一公頃水葫蘆能將800人排放的氮、磷元素當(dāng)天吸收掉。更令人稱奇的是：水葫蘆還對(duì)重金屬離子，例如：汞、鎘、鉈、銀、鈷、鍶、鉛等應(yīng)對(duì)自如，對(duì)農(nóng)藥和其他人工合成化合物等有極強(qiáng)的富集能力。它對(duì)石油廢水中的有機(jī)污染物清除率可達(dá)95％以上，而且還會(huì)向四周環(huán)境分泌出殺菌因子，令腐生菌、大腸桿菌的數(shù)量大大降低，水葫蘆發(fā)達(dá)的根系所分泌出的物質(zhì)，可有效降解毒殺酚、滅蚊靈、氰等多種有機(jī)毒物。利用水葫蘆凈化污水可以說(shuō)是一種成本低廉、節(jié)約能源、運(yùn)轉(zhuǎn)成本低、再生輕易、效益較高的簡(jiǎn)便易行方法。
3、成本費(fèi)用比較
綜合以上分析看來(lái)，生物生態(tài)技術(shù)在運(yùn)行費(fèi)用上占有明顯的優(yōu)勢(shì)，而且成本低廉，易于操作。更重要的是，這種方式能夠使城市環(huán)境更加優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)自然系統(tǒng)的有效循環(huán)。因此，生物生態(tài)凈化方式在處理城市黑臭河道中應(yīng)加強(qiáng)應(yīng)用。
同時(shí)，我們應(yīng)該注意到，各種有效的處理方式只是建立在治理的層面上，因此應(yīng)加強(qiáng)污染源的控制，從源頭上解決污染才是真正的治理之道。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：正交網(wǎng)絡(luò) 數(shù)學(xué)模型 河勢(shì) Hermite函數(shù) 邊界層 SIMPLER算法
1 河勢(shì)貼體網(wǎng)格
河道平面二維數(shù)學(xué)模型網(wǎng)格生成方法研究中兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是：(1)網(wǎng)格與河道擬合的貼體問(wèn)題；(2)二維網(wǎng)格、控制方程和數(shù)值方法三者之間的匹配問(wèn)題。目前，常用的河道二維正交網(wǎng)格生成方法是邊界擬合坐標(biāo)系方法，即河道Thompson法[1]，它主要是通過(guò)物理平面(天然河道平面)與變換平面(數(shù)模計(jì)算平面)之間Poisson方程邊值問(wèn)題數(shù)值解實(shí)現(xiàn)二維正交網(wǎng)格的生成。
式中：x，y為物理平面網(wǎng)格坐標(biāo)；ξ，η為變換平面網(wǎng)格坐標(biāo)；D為物理平面區(qū)域。
河道Thompson法存在的主要問(wèn)題有：(1)二維網(wǎng)絡(luò)主要考慮與河道岸線的擬合，多數(shù)情況下與河道的河勢(shì)或主流線之間的擬合不理想；(2)復(fù)雜洲、灘及岸線河道邊界、非恒定流動(dòng)岸和數(shù)值求解引起的動(dòng)邊界等情況下，網(wǎng)格與河道岸線之間的擬合同樣會(huì)出現(xiàn)實(shí)際偏離；(3)控制方程變換引起的數(shù)值求解困難和數(shù)值誘發(fā)耗散問(wèn)題；(4)對(duì)于常見(jiàn)的寬、窄相間的河道平面形態(tài)，二維網(wǎng)格不均勻間距可能導(dǎo)致的數(shù)值計(jì)算精度問(wèn)題；(5)與河道一維斷面數(shù)學(xué)模型的嵌套和聯(lián)合存在接口困難等等。
為了盡可能地避免河道Thompson法的上述問(wèn)題和困難，本文提出了河勢(shì)貼體河道平面二維正交網(wǎng)格生成方法。采用這一網(wǎng)格生成方法及相應(yīng)的河道二維數(shù)學(xué)模型，不僅可以進(jìn)行天然河道大多數(shù)邊界條件下的水深平均平面二維水流、泥沙及溫排和污排等計(jì)算分析及應(yīng)用研究，而且還為長(zhǎng)河段河道二維及一、二維嵌套數(shù)學(xué)模型的研究和應(yīng)用提供了新思路。
2 網(wǎng)格生成方法
張瑞瑾教授[2]認(rèn)為：河道水流的流態(tài)(或河勢(shì))具有很廣的含義，一切標(biāo)志河道水流總體傾向的現(xiàn)象，都被納入這一概念之中。將河流動(dòng)力學(xué)中基本和核心的河勢(shì)概念，引入到河道二維網(wǎng)格生成方法及其河道二維數(shù)學(xué)模型的研究之中，具有更加堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)和物理基礎(chǔ)。
河勢(shì)貼體網(wǎng)格生成方法的總體思想為：放棄傳統(tǒng)的網(wǎng)格生成方法中嚴(yán)格要求網(wǎng)格與河道岸線相擬合的思路，采用Hermite三次插值函數(shù)[3]，生成河道沿程縱向與河勢(shì)或主流線相擬合的河勢(shì)擬合線(曲線)，并使得河寬方向橫向網(wǎng)格線(直線)與網(wǎng)格控制斷面相吻合，從而構(gòu)造出平面二維正交四邊形網(wǎng)格。由此生成的二維網(wǎng)格，一方面避開(kāi)了河道復(fù)雜和變動(dòng)的洲、灘及河岸岸線，另一方面體現(xiàn)了控制河道水流運(yùn)動(dòng)的河勢(shì)概念。
2.1 Hermite插值函數(shù)
Hermite插值函數(shù)不僅要求插值節(jié)點(diǎn)上的函數(shù)值相等，而且還要求節(jié)點(diǎn)處一階甚至高階導(dǎo)數(shù)相等。兩個(gè)插值節(jié)點(diǎn)情況下的Hermite三次插值函數(shù)可表述如下[3]：
需要滿足的節(jié)點(diǎn)條件為
函數(shù)表達(dá)式為
系數(shù)表達(dá)式為
式中：H3(x)，H3′(x)為Hermite三次插值函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)；α，β為插值系數(shù)；x，y，m分別為插值節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)、函數(shù)和一階導(dǎo)數(shù)。
2.2 網(wǎng)格生成步驟
河勢(shì)貼體河道平面二維正交四邊形網(wǎng)格生成方法包括如下三個(gè)步驟。
2.2.1 確定網(wǎng)格控制斷面和節(jié)點(diǎn)
選取研究河段的進(jìn)出口斷面、河段內(nèi)水位/水文站點(diǎn)或測(cè)流斷面、河勢(shì)控制斷面以及需要重點(diǎn)研究河段的控制斷面等作為網(wǎng)格控制斷面；在所選取的網(wǎng)格控制斷面上確定網(wǎng)格控制節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)可以任意選取在控制斷面的左右岸、深泓點(diǎn)、主流點(diǎn)、中心點(diǎn)等處，所選擇的網(wǎng)格控制節(jié)點(diǎn)即為數(shù)學(xué)上Hermite三次插值函數(shù)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)。
2.2.2 生成河勢(shì)擬合曲線
利用上述Hermite三次插值函數(shù)，可以生成一條既通過(guò)網(wǎng)格控制節(jié)點(diǎn)，又垂直于網(wǎng)格控制斷面的河道縱向網(wǎng)格控制曲線。通過(guò)多次調(diào)整網(wǎng)格控制斷面和節(jié)點(diǎn)，使得所生成的網(wǎng)格控制曲線與研究河段的河勢(shì)或主流線相擬合，將最終生成的河道縱向網(wǎng)格控制曲線確定為河勢(shì)擬合曲線。這一步是河勢(shì)貼體網(wǎng)格生成方法的關(guān)鍵和核心。
2.2.3 構(gòu)造平面二維網(wǎng)格
選取和調(diào)整縱向和橫向網(wǎng)格間距，構(gòu)造由平行于河勢(shì)擬合曲線的曲線簇和垂直于河勢(shì)擬合曲線的直線簇(包括網(wǎng)格控制斷面)的河勢(shì)貼體平面二維正交四邊形網(wǎng)格。
3 河道二維數(shù)學(xué)模型
河勢(shì)貼體河道平面二維正交四邊形網(wǎng)格生成方法與邊界層坐標(biāo)系下水深平均流體力學(xué)控制方程[4]以及合適的數(shù)值方法(如SIMPLER算法[5])之間聯(lián)合使用，可以建立河道二維數(shù)學(xué)模型。本文給出了河道二維水流泥沙數(shù)學(xué)模型的控制方程和數(shù)值方法。
3.1 二維水流泥沙控制方程
采用邊界層坐標(biāo)系下簡(jiǎn)化的河道二維淺水控制方程和泥沙對(duì)流擴(kuò)散方程[4，6]
式中：x，y，t為邊界層坐標(biāo)系下平面二維坐標(biāo)和時(shí)間坐標(biāo)；R為x軸沿程曲率半徑；U，V為流速分量；h，Z為水深和水位；g，n，vt為重力加速度常數(shù)、河道糙率和紊動(dòng)粘性系數(shù)；S為含沙量；S為水流挾沙力；εs為泥沙擴(kuò)散系數(shù)；α為泥沙恢復(fù)飽和系數(shù)；ω為泥沙沉速。
上述控制方程中二階導(dǎo)數(shù)項(xiàng)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化和合并；當(dāng)R∞時(shí)，上述控制方程可轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)系下水深平均平面二維水流泥沙控制方程；有關(guān)定解條件和參、系數(shù)函數(shù)或方程(如水流挾沙力公式等)與直角坐標(biāo)系下二維水沙數(shù)?；疽恢耓7，8]。
3.2 數(shù)值求解方法
圖1 葛洲壩樞紐至磨盤(pán)溪河段河勢(shì)圖(1997年9月河道地形)
圖2 葛洲壩樞紐至磨盤(pán)溪河段河道二維水沙數(shù)模河勢(shì)貼體正交四邊形網(wǎng)格
圖3 葛洲壩樞紐至磨盤(pán)溪河段二維水沙數(shù)模計(jì)算的流速等值線
二維水流控制方程的數(shù)值離散和迭代求解基于SIMPLER[5]算法，泥沙對(duì)流擴(kuò)散方程的數(shù)值離散和迭代求解基于有限控制容積法[5]，離散方程迭代求解方法具體包括以三對(duì)角追趕法(TDNA法)為核心的逐行法和高斯塞德?tīng)桙c(diǎn)迭代法，并配合塊修正和欠松馳修正技術(shù)等。計(jì)算過(guò)程中采用了動(dòng)邊界模擬技術(shù)，具體處理措施包括：每次迭代根據(jù)二維網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的計(jì)算水深值，均要判斷和區(qū)分水域和陸域節(jié)點(diǎn)；對(duì)于陸域節(jié)點(diǎn)采用邊界隔墻法[5]處理，并讓陸域節(jié)點(diǎn)始終保持一個(gè)較小的富余水深等。
4 應(yīng)用實(shí)例
河勢(shì)貼體網(wǎng)格生成的主要目的是為河道平面二維數(shù)學(xué)模型的研究提供二維計(jì)算網(wǎng)格及離散節(jié)點(diǎn)。作為應(yīng)用實(shí)例，本文給出了葛洲壩樞紐至磨盤(pán)溪近壩河段(圖1)二維網(wǎng)格生成的具體過(guò)程及二維水流泥沙數(shù)學(xué)模型研究的部分成果。該項(xiàng)研究的主要目的是分析論證葛洲壩下游壅水工程措施(如胭脂壩左汊布設(shè)潛壩)的壅水效果及其對(duì)防洪和航運(yùn)的影響，而采用壅水工程措施的主要目的是為了解決三峽工程運(yùn)用初期枯水位時(shí)葛洲壩下游引航道通航水深不足問(wèn)題。
依據(jù)上述河勢(shì)貼體網(wǎng)格生成方法及步驟，首先選取B0(壩軸線)，Y34(廟咀)，Y37(宜昌)，Y39，Y41(寶塔河)，Y44，Y46，Y49和Y50(磨盤(pán)溪)共9個(gè)河段河勢(shì)控制或水文/水位斷面作為網(wǎng)格控制斷面，選取9個(gè)斷面的中點(diǎn)作為網(wǎng)格控制節(jié)點(diǎn)；然后，由Hermite三次插值函數(shù)生成了本河段的河勢(shì)擬合曲線AB(圖1)；最后，通過(guò)確定縱向x，橫向y的網(wǎng)格間距，構(gòu)成本河段河道平面二維計(jì)算網(wǎng)格(圖2)。
最終生成的二維計(jì)算網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)為137×41，河勢(shì)方向(x方向)網(wǎng)格間距為100～200m，斷面方向(y方向)網(wǎng)格間距為50m。
采用生成的河勢(shì)貼體河道平面二維正交網(wǎng)格，利用上述的河道二維水流泥沙數(shù)學(xué)模型，即可進(jìn)行葛洲壩樞紐至磨盤(pán)溪近壩河段的二維水流泥沙數(shù)模計(jì)算分析研究。計(jì)算程序?yàn)樽跃帯癏ELIU11”程序，有關(guān)研究?jī)?nèi)容及成果請(qǐng)?jiān)斠?jiàn)長(zhǎng)江科學(xué)院“九五”三峽工程泥沙問(wèn)題研究子題分報(bào)告：“葛洲壩樞紐下游近壩段整治二維水流泥沙數(shù)學(xué)模型研究”。本文僅給出了宜昌流量13500m3/s時(shí)該河段二維數(shù)模計(jì)算的流速等值線(圖3)和1993年11月1日至1997年8月31日沖淤驗(yàn)證計(jì)算中的沖刷部位等值線(圖4)。
5 討 論
本文提出的河勢(shì)貼體河道平面二維正交網(wǎng)格生成方法具有如下幾個(gè)主要特點(diǎn)：
(1)引入河流動(dòng)力學(xué)的河勢(shì)概念，凸現(xiàn)了河道二維數(shù)學(xué)模型研究中的主要矛盾，避開(kāi)了河道岸線擬合這一復(fù)雜但相對(duì)次要的矛盾；
(2)生成的二維正交網(wǎng)格與邊界層坐標(biāo)系下河道水深平均流體力學(xué)控制方程及相應(yīng)合適的數(shù)值方法(如SIMPLER算法)三者之間匹配較好；
(3)網(wǎng)格保留了河道一維斷面形式，為長(zhǎng)河段河道二維以及河道一、二維嵌套數(shù)學(xué)模型的嵌套和聯(lián)合提供了便利的二維網(wǎng)格和一、二維接口條件；
(4)生成的二維網(wǎng)格具有河寬方向上分布均勻，河勢(shì)方向上可調(diào)整性大，操作上簡(jiǎn)便易行等優(yōu)點(diǎn)；
(5)該網(wǎng)格生成方法不適用于強(qiáng)彎及鵝頭型分汊等平面形態(tài)的少數(shù)河段。
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