【河道生态治理水土保持技术】横向拦、蓄水及截污设施
北京的排水、洪河道,多为季节性河流,雨季水位暴涨,枯水期水位暴落,污水横流。因此拦、蓄水及截污设施的修建,一方面可将雨季的洪水蓄积,进行美化治理,营造水景观,同时还可将污物截留,减少对下游河道的污染,另一方面拦、蓄水设施的修建可以使干涸的河床出现涓涓细流,滋养生灵,是让干涸河床变成细水长流的有效方式之一。
北京市常见的河道横向拦、蓄水设施主要有橡胶坝、溢流堰、跌坎等;常见的截污设施有水生植物、拦污带等。橡胶坝多用于城镇排水河道,如坝河、南沙河等;溢流堰、跌坎多见于山区、郊野河道。
橡胶坝,又称橡胶水闸,是用高强度合成纤维织物做受力骨架,内外涂敷橡胶作保护层,加工成胶布,再将其锚固于底板上成封闭状的坝袋,通过充排管路用水(气)将其充胀形成的袋式挡水坝。坝顶可以溢流,并可根据需要调节坝高,控制上游水位,以发挥灌溉、发电、航运、防洪、挡潮等效益。
橡胶坝是北京市常见的拦、蓄水设施,在清洋河、坝河、南沙河、潮河等城区河道上多建有此设施。工程实施后,坝袋上游水量充足,按规划实现了梯级蓄水,宜于营造水面景观和进行两岸滩地的景观绿化,使干涸的河道恢复生机和活力,但却降低了坝袋下游的水量,坝袋下游一般仅有几股细流,不利于下游植被生长和生态恢复。
(1)设计原则:坝址选择除要依据橡胶坝特点和运用要求,综合考虑地形、地质、水流、泥沙、防震要求、环境影响等因素,除经过技术经济比较后确定外,还应考虑施工导流、交通运输、供水供电、运行管理、坝袋检修等条件。宜选在断面相对顺直、水流流态平顺及岸坡稳定、填方相对较小的河段;根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000,确定橡胶坝建设等级;依据河道回水长度及回水深度的要求,在满足防洪要求的基础上,合理确定坝顶高程。
(2)适用范围:多用于城镇河道,采用彩色坝袋,造型优美,线条流畅,可为城镇建设增添一道美丽风景,也可用于郊野需营造水面景观的河道;不宜选在水流冲刷较大和淤积变化大,断面变化频繁的河段。
(3)典型实例:妫水河、永定河。
图 橡胶坝应用实例
跌坎是为减缓水流和消能,以及增加流域河况的多样性营造景观,而在河道中适宜地段,以大块石等构筑的拦水设施。跌坎能减缓水流流速和消能,提高河段的防洪能力,缓和水流对河床的冲刷,还能局部改变冲流方向,使水流产生跃动的波浪和跌水,增加曝气效果,提高水中溶氧量,从而增强河溪的自净能力。
通过调查北京市郊野大中型河道多将河道内的自然砂石、卵石堆起形成跌坎;小型水系多采用植被袋,生态砖等材料码放形成跌坎。
(1)设计原则:跌坎是构筑于河道中的横向构造物,应尽量采用大型天然石块;设计跌坎应避免全断面阻绝,影响过水断面,应多留高度适中的流水路,以利于水生动物上下域的迁移;跌坎应嵌入护岸底部,以抗击水流冲击;河床坡度较陡处可作连续设置,形成阶梯式落差,使上游流速降低,增加泥沙沉降,使其具有拦砂及稳定河床的功能;所用石块不能选用统一规格,一般不使用浆砌,因此埋跺石块应力求稳固;跌坎的高低、宽窄应视河流流速和水深情况而定。
(2)措施设计:
图 跌坎措施设计图
(3)适用范围:多用于山区水流平缓、水位低的河道,为安全稳固起见,可在关键的局部段使用浆砌,并将重点石块粘接,再将其他石块堆垛期间;也可用于城镇河道营造景观和郊野河幅较窄河道截流;不适用于水流湍急处或河床坡度较陡处。
(4)典型实例:怀沙河、凉水河。
图 跌坎应用实例
三、溢流堰
溢流堰是河道中常用的拦水、泄水建筑物,具有拦沙、消能、调蓄水位等作用。城镇河道中的溢流堰主要作用是保持河道具有一定的水位,以满足城镇河道生态建设用水和景观用水。
(1)设计原则:明确河道的防洪标准,上游来洪流量、洪水频率与堰下游河道洪水组合频率,据此确定堰的设计过流量;明确河道灌溉所需最低水位,以确定堰下游的河道水位及水深,确定堰的出流情况,并按此时堰顶过流确定消能防冲措施的长度、深度。
(2)措施设计:
图 溢流堰设计图
(3)适用范围:多用于山区平缓地带河道或 河幅较窄平原河道郊野段拦蓄雨季洪水、供生产用水或营造水面景观;不适用于河床较宽阔的河道。
(4)典型实例:清水河
图 溢流堰应用实例
四、截污设施
通过在无通航要求的排水、风景观赏河道内栽植芦苇、荷花、睡莲、荇菜等水生植物,吸附水中的有害物质、净化水体、阻逆漂浮物等或通过修建截污设施等拦截污物,改善水质。
(1)设计原则:依据河道所处区域、水质、污染物来源等选择植物或工程截污措施;应用植物净化水体时要根据水深、水质、水流大小等选择合适的植物种类;应用工程措施拦污时,注意拦污设施不能影响河道主体功能的发挥。
(2)适用范围:适用于城镇排水、风景观赏、郊野村落集中段河道。
(3)典型实例:清河、通惠河
图 截污设施应用实例