拦河坝改建中的河流生态修复途径

江河治理　ＣＨＩＮＡ　ＷＡＴＥＲ　ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ　拦河坝改建中的河流生态修复途径　杨万志，刘玉珍　（辽宁省水利水电科学研究院）　摘要：通过拦河闸坝工程对生态的正面和负面影响的分析，根据河坝在改建中促进河流生态修复的目标，提出　对污染河流水质修复．可采用阶梯式面板坝、网石笼坝、栅网消能和箱砾式引水等四种途径；对河流水生态进行　修复，可采用设过鱼孔和拦鱼网两种措施。　关键词：河流：生态；修复　Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｏｆ　ｒｉｖｅｒｓ　ｉｎ　ｄａｍ　ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ／／Ｙａｎｇ　Ｗａｎｚｈｉ，Ｌｉｕ　Ｙｕｚｈｅｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ　ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ａｎｄ　ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｉｍｐａｃｔｓ　ｏｆ　ｄａｍ　ａｎｄ　ｗｅｉｒ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｔｏ　ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｉｍ　ｏｆ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｏｆ　ｒｉｖｅｒｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅｓｅ　ｓｔｕｒｃｔｕｒｅｓ。Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｗａｔｅｒ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｏｌｌｕｔｅｄ　ｒｉｖｅｒｓ，ｆｏｕｒ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｓｔｅｐｐｅｄ　ｆａｃｅ—ｐｌａｔｅ　ｄａｍ，ｄａｍ　ｗｉｔｈ　ｃｒｉｂ　ｗｏｒｋ　ｆｉｌｌｅｄ　ｗｉｔｈ　ｓｔｏｎｅ，ｇｒｉｄ　ｅｎｅｒｇｙ　ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｂｏｘ　ｗａｔｅｒ　ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ　ａｒｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｗｏ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　ｆｉｓｈ　ｐａｓｓ　ａｎｄ　ｆｉｓｈ　ｗｅｉｒ　ａｒｅ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｉｖｅｒ　ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒｉｖｅｒｓ；ｅｃｏｌｏｇｙ；ｒｅｃｏｖｅｒｙ　中图分类号：ＴＶ６４＋Ｘ１７　文献标识码：Ｂ　文章编号：１０００一ｌ１２３（２００６）１６—００１５—０２　辽宁省除大小水库的拦河坝之　生态条件．供水直接为人的生存服　物的生长；带有小型水电站的拦河　外．目前在各种河道上建有各种拦河　务．大多数灌区已成为鱼米之乡，显　坝．也可起到以电代柴和以水电代火　闸坝２７００多处．其中为灌溉引水用　然是对生态的改善。　电的作用。　的拦河闸坝达２６００多处．灌溉农田　②居住环境改善：大多数拦河闸　２．负面影响　４０多万ｈｍ　。这些坝中临时性和半永　坝枢纽已形成了新的生态与环境．成　①河道水量水质变化：在桔水季　久性的（砂、石、柴坝类）近１９００处，　为区域性的景观工程；引水至村镇　节由于拦河闸坝蓄水、引水．下游河道　永久性拦河闸坝７５０多处。在当会河　内．也为村镇内居住环境的改善起到　正常生态用水减少．水质也易产生富　流生态问题日受关注之时，这些拦河　了明显的作用。　营养化，河道纳污能力降低。　闸坝何去何从？　③对灌区的气候调节：拦河蓄水　②阻塞河道鱼类洄游：部分拦河　水面、引水渠及灌溉区的空气湿度、　坝未设过鱼通道．鱼类、两栖类水生　一、拦河闸坝对生态的影响　温度等得到了调节．造就了优良的小　生物繁殖受阻，部分鱼类等水生生物　拦河闸坝对生态的影响是使建　气候条件。　通过引水闸游到各级渠道或田间，造　设地的生态与环境发生了变化，部　④防止水土流失：多泥沙河流的　成鱼类等水生生物死亡。　分影响或打破了原有的生态平衡，　拦河坝，将大量泥沙引入灌区，引洪　③淹没损失：小型拦河闸坝一般　而逐渐产生了新的生态平衡。这种　淤地改良土壤。　设计防洪标准较低，遇大洪水时，易　变化具有双重性，即正面影响和负　⑤保护生态的替代效应：拦河闸　造成上游一定范围内的滩地淹没，甚　面影响。　坝建设出现新的深水区和浅流区，替　至造成上游河堤决１３淹地。　１．正面影响　代了原河道的深潭和浅滩；过坝水流　④对多泥沙河流拦河闸坝上游　①灌溉供水：灌溉改变了灌区的　的掺氧净水作用有利于鱼类等水生　易产生泥沙淤积．下游易产生河道下　收稿日期：２００６—０７—２０　作者简介：杨万志（１９６０一）。男，辽宁省水利水电科学研究院，教授级高级工程师。　１５　寻　圃　＊　８　维普资讯 http://www.cqvip.com

江河治理　ＣＨＩＮＡ　ＷＡＴＥＲ　ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ　切，影响河流生态的稳定恢复。　拦河闸坝＿Ｔ程大部分对生态的　正面效应是主要的，不是拦河闸坝　不好不该建，而是由于过去设计者　对拦河闸坝的负面影响不注意、不　重视，没有去认真地解决，才造成不　少遗留问题。现在，我们应针对具体　的拦河闸坝进行具体分析，找出主　要问题，在拦河闸坝改建中认真予　以解决　二、拦河闸坝改建中河流生　态修复的目标　目前大多数学者认为：对河流生　态恢复，应在承认河流开发现状的基　础上，进行河流生态修复，在权衡满　足经济社会需求与满足生态健康关　系上，采取两者并重的立场。对于拦　河闸坝来说，其生态修复的目标，不　是大量的拆坝，使河流恢复到某种　原始状态，也不是创造一个全新的　生态系统，而是立足于拦河闸坝修　建后的河流生态系统现状．在拦河　闸坝改建中针对其主要的负面影　响，积极的想办法创造条件，为河流　生态修复作出贡献　发挥生态系统　自我恢复功能，使河流廊道生态系　统逐渐得到恢复，促进其具有健康性　和可持续性。　对于拦河闸坝工程对生态系统　的胁迫问题，应该采取现实的科学的　态度，而不是回避的态度；兼顾整体　效益的态度．而不是强调局部经济利　益的态度。要承认并且深入研究现有　拦河闸坝的负面影响。在新建和改建　拦河闸坝中，充分论证其对于生态系　统的影响，在设计中要从整体布置到　局部结构设计进行认真的比较．充分　利用过坝水流的能量，为净化水质、　保持河流水生态平衡等方面创造条　件，为河流生态修复作出贡献。为此，　就需要我们在拦河闸坝新建和改建　毋　圃　中，吸收生态学知识，努力做到水利　＊　堂　工程学与生态学的结合，改变过去那　量　种为单纯的某种经济效益而规划设　Ｏ　１６　计的方法，努力满足工程的经济效益　和生态效益的共同需求，尽量减少拦　河闸坝对河流生态的胁迫，促进河流　生态健康。　三、拦河闸坝改建中河流生　态修复的途径　多年来，基于传统的水利工程设　计规范所建成的拦河闸坝，造成了不　同程度的河流生态受损，人工干预修　复已不可避免。拦河闸坝改建中河流　生态修复的途径．就是要围绕拦河闸　坝对生态的负面影响，通过工程技术　手段消减其负面影响，达到河流生态　修复的目的。　１．污染河流水质修复的途径　（１）曝气法的应用　我国受污染的河流众多．利用拦　河建筑物泄流水能实现河水曝气，　加速水体复氧过程，提高水体的容　氧水平．恢复水体中好氧微生物的　活力，使水体自净能力增强。各种拦　河闸坝在水流过坝（闸）和消能过程　中，皆有一定的曝气作用，但消能形　式不同其曝气效果不同。按掺气量　的多少划分，一般来说挑流多于面　流，面流多于底流。一般中小型拦河　闸坝大量采用的是底流式消能工，　多不能实现挑流消能。对于污染河　道上的拦河坝，从净化河水的角度　看，应尽量采用掺气量较多的面流　式消能工。　①阶梯式混凝土面板坝。是一种　典型的面流消能坝型。从横断面看，　该坝一般由上、下游隔水墙，沙砾石　坝心和阶梯式面板组成。面板多采用　装配式混凝土板，板块间阶高在２０ｃｍ　左右，坝下游侧设石笼式海漫。　它的特点是将过坝水流变成薄　层水流，阶梯状破碎而下，在海漫段　枯水季节也多呈薄层水流状态，从而　使污染河水在过坝中掺人大量氧气，　通过曝气达到净化河水的效果。　②栅网跌水消能工。是在过水堰　下游侧设置一层或两层钢筋混凝土　水平栅网。它的特点是将过堰水流转　变成薄层面流，再通过栅网破碎下　降，从而使污染河水在消能过程中大　量掺气，起到曝气净化水质的作用。　它的另一个特点是可使漂浮污物截　留于栅网上，可用人工或机械及时清　除，防止漂浮污物冲到河道下游继续　污染河水。　（２）砾间接触氧化法的应用　砾间接触氧化法一般是根据河　床生物膜净化河水的原理进行设计　的，通过人工充填的砾石，使水与生　物膜的接触面积增大数十倍．水中污　染物在砾间流动过程中与砾石上附　着的生物膜接触沉淀，进一步被生物　膜作为营养物质而吸收、氧化分解．　从而使水质得到改善。　山丘区河流砾石资源丰富．在污　染河流上的临时性和半永久性拦河　坝改建中，可考虑采用下列途径净化　河水。　①网石笼拦河坝。将原过水沙石　坝面修整成１：１０左右的泄流面．在挡　水面和泄流面上采用复合土工膜防　渗，在土工膜上设置网石笼。网笼材　料可选用喷塑铁丝网或塑筋网，做成　边长２￣４ｍ，厚度３０～５０ｃｍ的网笼，将　５～２０ｅｒａ直径的卵石装入网笼中封好。　在枯水流量条件下，水流通过堰　顶进入石笼内，可起到砾间接触氧化　作用：在过流量较大时，笼面水流形　成薄层流，污水也可以起到曝气氧化　作用。　②混凝土箱砾式引水。对有条件　采用暗涵式引水的地方．可采用扩大　式混凝土箱涵，箱内放置卵石，河水　通过拦污栅和进水闸进入砾箱内，　以卵石为填料，在其表面形成生物　膜对河水进行净化。　净化后的污水可以通过泄水闸回归　河道，也可以直接接人灌溉渠道作为　灌溉用水和环境用水。　２．河流水生态修复的途径　过去在拦河闸坝设计中侧重考虑　的是保证引水安全，（下转第１４页）　维普资讯 http://www.cqvip.com

理论前沿　ＣＨＩＮＡ　ＷＡＴＥＲ　ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ　泊功能损害程度总体有所下降的趋　２．治理对策　（３）因地制宜实施湖泊水环境整　势，尤其以一般居住环境用水的改善　（１）树立可持续发展观念，妥善利　治工程　最为明显，但乌梁素海湖泊功能整体　用湖泊资源　湖泊是一个复杂的环境生态系　的损害程度还是相当严重的。　要树立一种新的发展观和价值　统，大型湖泊不同区域的水环境存在　三、结论与治理对策　观，兼顾眼前与长远利益，经济发展与　较大的差异，在乌梁素海水环境治理　环境保护相协调。要加大宣传力度．提　过程中，要做好调查研究，在科学论证　１．评估结论　高公众的环境保护意识．在措施上要　的基础上实施治理工程。　●　通过污染损失率评价法将乌梁素　采取限制污染排放和治理相结合。　参考文献：　海湖泊功能损害程度与水质评价统一　（２）加强湖泊环境的管理和规划　『１１内蒙古自治区环境监测中心站．　起来，使评价结果具有了明确的物理　首先要进行湖泊水环境的动态监　１９９９—２０００年内蒙古自治区环境状况　意义，而且可以利用乌梁素海各水域　测，将限制污染物质进入湖泊与对湖　公告【ＲＪ，１９９９—２００２．　监测的水质数据，分别计算各点的综　泊进行整治统一规划。①在河套灌区　［２］詹姆斯等．水资源规划经济学［Ｍ］．　合损失率。这就比单纯以某种污染物　内积极开发绿色农业、生态农业，控制　北京：水利电力出版社．１９８４．　的浓度分布更能科学、直观地区分出　农药、化肥等农用化学品的使用量。减　［３］朱发庆等．东湖水污染经济损失研　每个水体的总体污染状况，方便地确　少面源污染。②对该地区较发达的造　究Ｕ］．环境科学学报，１９９３，１３（２）．　定不同功能水体的污染区或污染带。　纸业等工业废水的排入一方面严格执　［４］朱发庆，吕斌．湖泊使用功能损害　为鱼类保护区、饮用水源保护区、游泳　行水污染管理条例、排污许可证、收费　程度评价　上海环境科学，１９９６，１５　区等的保护提供了有效手段。　等限制性法规，另一方面要出台优惠　（３）．　乌梁素海是世界范围内半荒漠　政策，鼓励企业进行绿色生产。③加强　［５１黄进勇，王兆骞．水体污染经济损　化地区极为少见的具有很高生态效　旅游区内游船的管理，根据环境容量，　失估算模型及其应用Ｕ］．生物数学学　益的大型多功能湖泊，其湖水质量好　控制船只数量。严禁在水域内排放油　报，２００３，１８（１）．　坏必然对该地区经济产生较大影响。　污．在港内设油污处理装置。积极推广　【６］郝伟罡，李畅游，高瑞忠等．乌梁素　从分析结果来看．乌梁素海水已不适　电瓶船，减少漏油造成的危害。④按照　海水环境质量现状评价【Ｉ１．环境科学　宜作为饮用水源和游泳用水，作为旅　流域内各区县距离乌梁素海的远近程　与技术，２００５，２８（增刊２）．　游娱乐用水及渔业养殖用水也已受　度与污染状况及影响结果。对临河区、　『７１王金南．环境经济学——理论・方　到中等程度损害，湖泊功能整体损害　杭锦后旗、五原县等区县提出生活污　法・政策【Ｍ］．北京：清华大学出版社，　程度相当严重。　水控制与处理目标。　１９９４．　责任编辑李建章　（上接第１６页）而忽略了河流的生　对于有冲砂、泄洪闸的拦河坝，　水生物通过过鱼孑Ｌ口或溢流坝面进　态用水和生态平衡。多不设泄洪、冲　可将闸门改造成门板底部带孑Ｌ口或　入下游河道。拦鱼网可用孑Ｌ径小于　砂闸口，部分永久性单一型拦河坝也　在闸底槛上增设槽口的冲砂闸。　ｌＯｍｍ的喷塑铁丝网，围绕进水闸前　仅设ｌ～３孑Ｌ冲砂闸。这类单一型拦河　增设专用过鱼孑Ｌ口。在枯水季节　设置　●　坝在辽宁省是数量最多的一类。也是　可以保证鱼类等水生物安全过坝和　参考文献：　造成河流生态失衡最严重的拦河闸　洄游，又可以保证下游河道最基本的　Ｉ１１廖世杰．水利工程中生态问题与生　坝类型。在此类拦河坝改建中，可从　生态用水要求。防止下游河道发生断　态水利－Ｔ－，ＮＪ１．广西水利水电，２００６（１）．　以下两个方面考虑河流生态修复。　流。同时在汛期可以起到输送泥沙、　【２１水利部国际合作与科技司．当代水　④增设过鱼孑Ｌ口。对于无冲砂、　减少泥沙在坝上游侧淤积的作用。　利科技前沿『Ｍ１．北京：中国水利水电　泄洪闸的单一型拦河坝，应在坝体底　②引水口前设拦鱼网。大部分灌　出版社．２００５．　流部位增设过鱼孔口，孑Ｌ　Ｅｌ的大小可　溉用的拦河闸坝是通过进水闸自流　【３１董哲仁．试论生态水利Ｘ－程的基本　根据下游河道生态用水和鱼类等水　引水，在输水季节大量的鱼类和水生　设计原则Ｕ］．水利学报，２００４（１ｏ）．　生物过坝要求设置．一般小型坝可采　物，通过进水闸进入渠道游至田问．　【４１何旭升．河流人工强化净水工程技　晋　圃　用不同管径的塑料管或混凝土管．将　致使大量鱼类等水生生物死亡。为　术与净水护岸方案Ｕ］．水利水电技术，　＊　兰　出口设在下游侧的消力池或稳定冲　防止鱼类等水生物进入渠、田．应在　２００５（１１）．　量　坑内。　引水口前设置拦鱼网，促使鱼类等　责任编辑李建章　ａ＇　１１４