河流形态修复方案：基于地形条件与土地利用规划的多样性恢复

2023-06-25 理论教育版权反馈

【摘要】：因地制宜原则河流形态多样性恢复应结合河流两岸土地利用、区域经济发展规划和河流地形条件进行。中水河槽宽窄相间，窄段为单一河槽水深较大，宽段有沙洲将水流分为若干股的河道。这类河道的演变特点为沙洲与河岸线不断移动变形，分流比与分沙比产生相应变化，导致主支汊道周期性兴衰交替。河道的弯曲系数仅略1，整体形态较顺直。

1.河道形态修复重要性

在水流过程中，涨落的水流通过泥沙的侵蚀、输移和堆积，形成一条弯曲的天然河流。河流的蜿蜒性，使河流具有干流、支流、河湾、落水、深潭、泛滥区等多种形态和独特的河流地貌，也形成了丰富的滨水景观，成为鱼、鸟、两栖动物、昆虫等生物的栖息地。这些地貌结构更有利于河流的稳定、消能、净水和生物多样性保护，也有利于减少灾害和突发洪水。天然河道多为弯道型，可减弱洪水冲击力，保证河床稳定，缓解下游压力。

但随着城市的发展，大部分河道被人为改造利用，包括筑坝、筑堤、天然河道渠化、削弯、调直等，在这些改造过程中，河道的地貌特征发生了很大甚至根本性的变化，降低河流形态多样性，极大地改变了河流的水利和生物条件，导致河流稳定性降低，自净能力降低，生物多样性降低，洪水强度增大，损害的加重和其他不利后果。因此，改善河流形态和多样性是城市河流生态恢复的关键。

2.城市河道形态修复原则

（1）安全行洪原则

在城市河势恢复中，要在不违反河流安全行洪有关法律法规的基础上，满足河流行洪要求，保证一定洪水的安全行洪，修复河势。

（2）联通性原则

它可以分为水平连接和垂直连接。修复横向连接的关键是恢复洪水区的脉动流。天然河道主要由三部分组成：主河道、洪水区和高原边缘过渡带。季节性洪水给洪水区带来了丰富的营养物质，形成了独特的洪泛平原生态系统。然而，人类通过筑堤来限制河道的洪水，切断了河道与洪水区之间的联系。纵向连通的关键是避免河床材料硬化，采用生态护坡方式，使河流纵向连续流动。

（3）连续性原则

自然条件下的河流是一个线性连续系统，它不仅指地理空间和水流的连续性，而且指生态系统中生物过程和物理环境的连续性。大坝的修建严重阻碍了河流的连续性，堵塞了河道，改变了河流的流向。因此，有必要优化大坝结构，改进大坝运行方式，减少大坝对河流连续性的影响。

（4）蜿蜒性原则

河道切割平直，河底平坦，滩内水头堆积区和消能消能区消失，大大减少了大型无脊椎动物和鱼类的栖息和产卵场所。

（5）稳定性原则

河道的稳定性是指河床纵向冲淤平衡，横向不发生摆动。

（6）因地制宜原则

河流形态多样性恢复应结合河流两岸土地利用、区域经济发展规划和河流地形条件进行。由于河道两侧居民区和工业区密集，位于城市和河段的河道在河道开发空间上受到限制。因此，在满足行洪标准的基础上，对城区段河道进行以景观规划为主的恢复。可在水体和河岸种植部分植物，采用生态护岸砖、净水石笼等生态护坡形式，尽可能多地营造栖息地，保持河流的垂直连通性；对于距离较远、经济不发达的河段，应根据河道地形情况，根据天然河道的要求，尽可能多地进行整治。

3.河道平面形态分类

通常，天然河道在平面上有顺直、弯曲、分汊、游荡四种类型，随着自然环境的变化会发生变化，一般有弯曲和微弯曲的趋势。一般来说，河道有两种或两种以上的类型，但由于城市的发展和水利工程的变化，大部分河道是直的。

顺直型河道。在平面上相对平直，河道两侧有交错的深潭浅滩。当这类河段受到冲刷时，其边滩相应向下游移动，深潭浅滩也同步向下游移动^[13]。

弯曲型河道。由于重力和离心惯性力的作用，曲流河段的水位沿横曲线变化，凹面水位高于凸面水位，这也决定了弯道水流的结构特征。随着曲流程度的增加，河道长度增加，曲流系数增大。凹岸崩退，凸岸相应於长^[14]。弯曲的河道可以降低洪水的流速、缓冲洪峰，以及降低洪水对护岸冲刷程度。它起到了保障河道防洪安全的目的，减轻了水流对河道护岸的侵蚀。同时，弯曲的河道有助于营造丰富的生物栖息环境，为动植物提供栖身之所，提高生物多样性，并为营造近乎天然的河道奠定了景观基础^[15]。

分汊型河道。中水河槽宽窄相间，窄段为单一河槽水深较大，宽段有沙洲将水流分为若干股的河道。这类河道的演变特点为沙洲与河岸线不断移动变形，分流比与分沙比产生相应变化，导致主支汊道周期性兴衰交替。这类河道多存在于河谷宽阔且组成物质沿程不均匀，上游有节点或稳定边界条件、流量变幅不过大含沙量不过高的河流中。这类河道因水流分散水深较小，主支汊兴衰交替不稳定等也常给水利水运建设带来一些问题，需要进行一定整治^[16]。

游荡型河道。河槽断面宽而浅，江心多沙洲，水流散乱，沙洲迅速移动和变形，主流位置迁徙不定的河道。平面上水流散乱呈辫状，心滩密布，变动不定的河道。以中国河南省境内的黄河下游段及永定河下游等河段为典型。河道的弯曲系数仅略1，整体形态较顺直。横断面十分宽浅，水流散乱，主槽摆动幅度和摆动速度均很大，河势变化剧烈。游荡型河流大都处于强烈淤积状态，故河床不断抬高。

4.河道竖向的连通性

河流纵向可分为表层、中层、底层和基层。表层是指与外界空气接触的含氧量较高的部分。大多数好氧生物生活在这一层，为河流生态系统提供基本的物质能量。在中下层，随着河水深度的增加，光照减弱，与外界的联系越来越少，含氧量也在逐渐减少。由于生境条件的变化，有许多不同的生物群落。基层主要是指河床的一部分，其物质结构、营养物质种类和能量将对整个河流生态系统产生巨大影响。

河床物质是河流生态系统的中心枢纽，控制着河流生态系统物质和能量的信息交换。也是河流发展演变史上最重要的见证，也是地表水与地下水最直接、最重要的联系。河床中不同粒径的物质相互结合，形成了丰富多样的生境条件，为各种生物提供了繁殖和栖息环境。河床生物数量远多于中、底层生物，是河流生物循环的重要组成部分。

河流形态修复方案：基于地形条件与土地利用规划的多样性恢复

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