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很多农村地区的河道采用硬质护岸技术,需要对其进行生态化改造。目前有针对硬质坡式护岸的原位植生式生态化改造护岸结构(专利CN208649992U),可直接在硬质护岸的表面进行生态修复,使护岸结构具有透气、透水等性能,并渗透植物生长所需的营养,从而恢复河岸的植被,为生物提供良好的栖息场所。另外乡村河流由于流经多处村镇农田,往往承接大量生活污水、尾水及面源污染物,可应用多单元岸坡型湿地水质净化技术(专利 CN208292818U)处理。
4.河道内栖息地改善技术
河流地貌形态的多样性决定了沿河栖息地的有效性、总量及复杂性,也影响与植被相关的遮阴效应和水温效应。研究表明,河流生物群落物种多样性与栖息地异质性存在正相关关系。在河流廊道尺度上,不同类型栖息地的空间异质性为种群动态、种间关系、群落演替以及干扰传播等多种生态过程提供了基础。这种空间异质性主要表现为两个方面,一是水文和水力学因子时空分布及其变异性;二是地貌上各种成分的空间配置及其复杂性。河流栖息地包括河道内栖息地、滨河带栖息地、河漫滩栖息地以及季节性洪水湿地等,自然河流是与各栖息地保持良好连通的有机物高效利用系统。河流环境中的结构设计可能涉及较多的特定场地分析,因此一般无法建立通用的设计程序,需根据场地和河道条件、面临的风险及复杂程度确定评估最大冲刷深度、材料尺寸、水力条件等设计要素选取最为适合的计算方法和工具。
(1)砾石和砾石群
砾石和砾石群已经在北美农村地区成功地用于改善鱼类栖息地,在河道中放置单独的砾石或砾石群会产生不同的水深、基质和流速,从而增加河床栖息地多样性。砾石应以随机模式放置,以复制自然水流条件,且不会显著改变整体水流状态。通过将砾石的水力影响保持在较低或中等水平,产生局部冲刷, 同时将意外风险,如河床或河岸过度冲刷、碎屑堆积、上游沉积和回水、较高的水面雍高以及增加的河道切滩风险降至最低。因此,不允许巨砾堵塞河道,且其应在河道断面中保持相对较低的位置。美国俄勒冈州高速公路部门建议,在河流横截面上砾石的放置应不能阻塞超过1/3 的通道面积,合理限制值应在20%到30%。联邦高速公路管理局建议,如果河道的坡度小于3%,低流量时河流过流能力减少应不超过1/5。
(2)生态堰坝
生态堰坝是一种低矮的结构,通常由跨越河道宽度的砾石和圆木组成。放置大块木材和圆木能加速带有河岸森林河流的自然恢复,也可用于提高切滩河道的稳定性,同时提供额外的栖息地效应。形成石堰的巨石通过在单个岩石之间聚集水来改变水流的方向,在平面上形成一个指向上游的拱,其最低点位于拱的顶端。这种结构可以通过对河道深泓线重定向,控制河道的断面形状或改变和维护其宽深比,防止护岸侵蚀,同时创建一个适宜鱼类栖息床的冲刷池,将低流量集中到更深、更窄的河槽,以改善平底河床中的鱼类通道,回水上游增加浅滩水深,并实现自然分选沉积物。除了其他用途外,石堰还可以用于控制陡坡下切。应尽量选择有棱角的岩石,因为它能够紧紧地锁在一起,以防止在高速水流冲击下发生移动。
(3)河床基质重构
当目标河段位于水库大坝下游,由于水库拦水拦沙,使得下游河道的来沙大幅度减少,就有必要对河床基质材料进行重新铺设。铺设原则是:①具有足够的稳定性,保持河道泥沙冲淤平衡。竣工后经长期运行,河流纵坡及横断面都不会发生重大变化。②提高河流栖息地质量,为保护物种提供良好的栖息地条件。③提高美学价值,创造优美的水景观环境。基质铺设的一般步骤包括调查评估基质现状基质材料构成、类型(卵石、砂砾石、沙质土、砂黏土、淤泥等)、材料特征(粒径、角状、嵌入程度)等,根据河床基质的历史状况和发生的退化如渠道化、淤积、建筑垃圾倾倒,确定河床稳定性及河势稳定性,选择同一流域未被干扰的河段,比照参考其河床基质材料状况,同时明确生物种群清单及其栖息地需求,确定河道修复目标。深潭-浅滩序列是自然蜿蜒性河的主要特征,深潭的基质是颗粒较细的泥沙,浅滩河床是由粗砾而密实的卵石构成,修复时宜根据浅滩急流段铺设砾石和卵石,尤其是具有尖角的砾石应具有相当比例以利于砾石之间咬合。在急流河段布设大卵石、大漂石可以形成一系列小型堰坝鱼梁,创造适宜的鱼类栖息地。
5.生态文化景观构建技术
在景观美学功能区营造自然景观,利用河湖水域岸线空间创造亲水环境,使河湖成为休闲、运动、科普、文化教育的公共空间,充分发挥农村水系独有的美学和文化功能。河湖景观应明确河流—湖泊—湿地流域总体格局中的空间景观定位,保持湖泊景观与廊道景观、湿地景观的有机融合,形成既联系又各具特色的自然景观格局。河湖滨岸应采用景观协调性较好的护岸形式,植物搭配主次分明,富于四季变化,增添岸坡绿色,避免采用单调的传统混凝土或浆砌石护岸结构,同时满足道路、人行步道通行要求。尽量减少商业设施和建筑物, 避免对自然景观的破坏或环境污染。在景观美学功能区,适当布设亲水平台、栈道以及观鸟台和小型自然博物馆等设施。对于建有多个鱼塘的河湖滨岸带可改造为多塘湿地。将鱼塘的塘埂拆除至水面以下仅保留塘基,并利用拆除石料就地形成缓坡微地形。塘内每间隔一定距离清理塘基,使塘内外沟通,塘基呈散落状分布。底泥污染较重的鱼塘应先清淤,并种植挺水、浮叶及沉水植物。
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