苦溪河發源于重慶市巴南區,全長25.2km,流域面積83.4km²,由南向北貫穿茶園新區流入長江。有跳蹬河、攔馬河(雞公嘴河)、梨子園河等支流匯入。苦溪河具有山區性河流的典型徑流特征:一是徑流年內、年際變化較大。二是洪水暴漲暴落,匯流時間短。河床由砂卵石層與沖積粉質粘土組成,兩岸坡由殘坡積粉質粘土或殘坡積粉質粘土加新近人工填土構成,天然岸坡一般較平緩,穩定性較好,人工堆積岸坡較陡,穩定性較差,暴雨洪水期岸坡崩滑嚴重。
苦溪河地理位置
在苦溪河生態治理工程中, 通過各種增加河流形態多樣性的措施來改善河流生境多樣性,從而進一步改善河流生物群落的多樣性狀況。在河道縱向形態方面,遵循河流的自然地貌特征,盡力保持河流的自然蜿蜒形態,并避免傳統的直線化設計,通過一系列工程措施提高河流的空間異質性。在河道斷面的選擇上,采用多樣化的復合式河道斷面形式。在護岸設計方面, 盡量采用有利于植物生長的多孔、透水的護岸材料。在景觀美學方面,充分保留原有的湍流瀑布等自然景觀,并修繕保留現存古橋,構筑具有親水理念的景觀河道,為市民提供良好的親水休閑空間和優美的人居環境。
苦溪河治理工程總體布置
第一步,確定基本岸線方案,沿建堰壅水后的兩岸水邊線布置一級馬道,一級馬道靠河側邊緣即為岸線控制坐標;第二步,通過逐段分析,對篩選出的一些河段采取一定的工程措施,尋求防洪安全、生態修復與經濟建設用地的平衡點,以綜合效益最大化為判別標準,確定局部河段的最佳岸線方案;第三步,將基本案線方案與局部河段的最佳岸線方案組合,形成推薦岸線方案。
由以上步驟確定的推薦岸線方案具有以下特點:宜彎則彎,基本保留了河流的自然形態,避免了河流形態的直線化、規則化問題,使其蜿蜒性得以延續;河流兩岸岸坡距離寬窄相間,由整治前的10~30m變為40~300m;為濕地、河灣、急流和淺灘的保留和建造創造了條件。
考慮到苦溪河多年平均流量較小,縱坡較陡的特點,通過壅水堰的設置將窄深式河道變得寬闊,增加水景面積,并可形成急流與淺灘相間的河流地貌特征、跌水與瀑布相映的景觀,同時增加曝氣作用以加大水體中的含氧量。根據地形地質條件,在樁號3+115、3+925、4+180、5+740 處,布置了踏水橋、勝利橋、陡坎、汪家石塔四級壅水堰,踏水橋堰后坡為多級跌水,勝利橋堰后坡為1∶5緩坡,陡坎堰下接天然陡槽,汪家石塔堰后坡設觀景廊道。
提水式曝氣機,增氧造景
根據河流地貌特征,沿河布置了總面積為27940m²的河濱濕地、河心濕地及湖濱濕地,在濕地內種植睡蓮、馬蹄蓮、香蒲等水生植物,從而可利用自然生態系統中物理、化學和生物的三重共同作用來實現對河流污水的凈化,并能緊密結合自然景觀建設。根據景觀生態學中綴塊—廊道—基底的空間景觀模式,為了增加河流景觀空間異質性,應有足夠數量大小相間的綴塊,把大綴塊與小綴塊合理搭配是提高空間異質性的重要途徑。
蜿蜒性是自然河流的重要特征。河流的蜿蜒性使得河流形成主流、支流、河灣、沼澤、急流和淺灘等豐富多樣的生境。由于流速不同,在急流和緩流的不同生境條件下,形成豐富多樣的生物群落,即急流生物群落和緩流生物群落。
在苦溪河整治段的縱斷面設計中,在滿足土地利用要求及河流岸坡沖刷安全的前提下,盡力保持了河流的自然蜿蜒性,并完全保留了建堰壅水后深潭與淺灘相間的自然狀態,既避免了河流形態的直線化,減小了水利工程對河流生態系統的脅迫,增加了自然美感,也節約了工程投資。
在苦溪河整治段的橫斷面設計中,采用多樣性較好的復合斷面型式,并根據過洪能力、岸坡穩定、現場條件等因素進行局部調整。在這種斷面形式中會出現深潭與淺灘交錯的布局。
典型斷面
淺灘的生境中,光熱條件優越,適于形成濕地,供鳥類、兩棲動物和昆蟲棲息。積水洼地中,魚類和各類軟體動物豐富,它們是肉食性候鳥的食物來源,鳥糞和魚類肥土又促進水生植物生長,水生植物又是植食鳥類的食物,形成了有利于珍禽生長的食物鏈。深潭的生境中,太陽光輻射作用隨水深加大而減弱。紅外線在水體表面幾厘米即被吸收,紫外線穿透能力也僅在幾米范圍。水溫隨深度變化,深水層水溫變化遲緩,與表層變化相比存在滯后現象。由于水溫、陽光輻射、食物和含氧量沿水深變化,在深潭中存在著生物群落的分層現象。
淺灘-深潭示意圖
在馬道設計方面,根據河流親水性、路面滲透性、棲息地完整性等方面的需求在水邊設置了一級馬道或二級馬道。經實驗,滿足游人觸水要求的臨水邊與常水位之高差宜在0.1~0.25m的范圍內,所以將一級馬道沿各級壅水堰正常水位以上0.2m布置,為寬2m的休閑小道。為減少退水時河流飄浮物在馬道上的沉積,在垂直水流方向宜有一定坡度,同時考慮到人們行走的舒適度,沿垂直水流方向設5%的坡度。
在堤體填筑方面,盡可能不采用混凝土和漿砌石等剛性材料,如果局部地段因堤體穩定需要而必須采用剛性材料(或利用原建擋墻)時,將其高程控制在一級馬道以下。
在岸坡坡比選擇方面,應盡可能利用河流的自然岸坡,以保持岸坡的生境多樣性。在苦溪河整治段的設計中,人工邊坡采用緩坡設計,結合邊坡穩定、土地利用以及親水性等方面的要求來確定坡比,土質和平場棄渣堆積邊坡取為1∶3.5, 巖質邊坡視巖性及風化程度取為1∶1.5~1∶2.0,當自然坡比大于上述坡比時保持自然坡比。
岸坡防護設計中盡量采用有利于植物生長的多孔透水材料,特別注意采用當地天然材料,以保證水、土、氣之間的相互聯系,保持河流的橫向連通性,并減小發生生物入侵現象的可能性。綜合考慮抗沖性能與工程造價等因素,5年一遇洪水位與一級馬道間采用0.3m厚的石籠護岸,石籠內充填塊石,為利于植物生長,在石籠塊石中間扦插植物枝條,充填土壤,并在表層覆以耕作土同時撒播狗牙根草籽。
石籠示意(單位:m)
5年一遇洪水位與二級馬道間采用混凝土框格植草護岸,混凝土框格采用C25預制,斷面寬0.2m,高0.25m,框格間距2.5m,呈正方形45°布置,框格內進行植草,草種配置為麥冬、紫鴨草以及金心蘭;一級馬道以下保持自然狀態或素石支護;二級馬道以上為1∶3坡度的城市景觀帶,馬道靠河測植垂柳,間距為5m, 馬道外側植一排小灌木,灌木窩距0.25m。
在重慶市苦溪河的生態治理中,從岸線布置、沿河建(構)筑物布置、河流縱橫斷面設計、岸坡防護設計等方面解決了防洪安全、河流縱向形態多樣性、斷面形態多樣性以及河流內棲息地多樣性等問題,初步實現了提高河流生境及生物群落多樣性,促進人水和諧的工程目標。河流生態治理的綜合性非常強,需要科研、設計、施工等多方面因素的共同參與,并根據工程實際情況建立適應性管理機制,對工程實施過程進行及時調整。
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