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海勃灣水庫環境演化及生態AG娱乐登录石籠保護方案

時間:2015-07-30 16:08 作者:晟江AG娱乐登录網thepeellive.com 點擊:

摘要:海勃灣水庫泥沙淤積嚴重,并隨著水庫的運行將逐漸形成高灘深槽型水庫。為了應對海勃灣水庫泥沙淤積對湖區生態環境的影響,在生態護岸建設方而,為使岸坡穩定和拓展城市發展空間,海勃灣水庫右岸采用AG娱乐登录石籠防護方案,其優點是抗沖刷力和對不良地基的適應能力較強,同時為親水植物的生長創造條件;在植物種類選擇方而,應優先考慮大型水生植被,以便于管理和提高景觀效果,對于植物群落,應進行搭配種植,以發揮其在關化環境、凈化水質、抑制藻類生長等方而的作用。

1、海勃灣水庫調節庫容變化趨勢:
   海勃灣水利樞紐位于內蒙古烏海市城區西側,是黃河干流上以防凌、發電為主的大型水利工程,河流泥沙含量很高,建壩后水庫淤積問題十分嚴重。李友起等[1]研究表明,海勃灣水庫調節庫容從初始的4.87 億m3縮減至0.57 億 m3時才能實現沖淤平衡,但這一過程大概需要50 a。值得一提的是,調節庫容變化趨勢呈非線性狀態,總體上分為3 個階段: 第一階段為水庫運行前10 a,這一階段水庫淤積現象最為嚴重,在此期間調節庫容會驟減至約 1. 87 億 m3; 第二階段為水庫運行前10 ~20 a,在此期間調節庫容減小速率會降低,降至約0.96 億 m3; 第三階段為水庫運行前20 ~50 a,調節庫容雖在減少,但總體趨于沖淤平衡,在此期間調節庫容會減至約0.57 億 m3。

2、水庫環境變化過程分析:
   為了有效排沙和防洪,海勃灣水利樞紐采用蓄清排渾方案。汛期當上游來水含沙量小于 3 kg/m3時,水庫在正常蓄水位 1 076 m 運行; 當上游來水含沙量大于3 kg/m3或日平均來水流量大于 1 500 m3/s 時,水位降至 1 074 m 運行; 當來水含沙量大于 10 kg/m3或日平均來水流量大于 2 700 m3/s 時,水庫水位降至1 069 m 泄水排沙。非汛期來水較少或含沙量較低時,雖然水庫淤積速度較慢,但卻是庫區淤積的主要來源。當上游來水量較大或含沙量較高時,水庫會開閘泄洪,水流將在深泓( 主河槽) 運行,除上游來沙會被挾帶出庫外,深泓內平時沉淀的泥沙也會被沖刷出庫區,這可維持深泓不抬高,但岸灘部位泥沙會逐年積累,并最終形成高灘深槽型水庫。經推算,水庫運行20 a 時泥沙淤積量達5.45 億t,運行50 a 時泥沙淤積量達6.41 億t,即隨著時間的推移,灘面比降將逐漸減小,濕地生態環境將逐步形成。深泓、岸灘淤積隨時間變化情況見圖1、圖2。
圖2 海勃灣水庫岸灘泥沙淤積縱剖面

圖2 海勃灣水庫岸灘泥沙淤積縱剖面

3、水庫生態環境保護方案:
   傳統河道治理側重于滿足蓄水、灌溉、排澇等水利功能。硬質護岸材料( 砌石、混凝土) 的優點是抗沖刷能力強,穩定性好; 缺點是生態性不足,割裂了土壤與水體的關系,易使河流變得渾濁或水面氧化,導致許多植物不能正常生長。經統計,當河流采用硬質襯砌材料防護時,沿河水生物種減少約 50%,而整個生物種類數量減少可達70%[2]。近年來,隨著人們生態保護意識的增強,讓河流正常“呼吸”已成為治理河道的共識。現代生態河流是指以恢復河流的天然形態為目的,盡量減少人為因素或硬質材料對河流的束縛,因此在對海勃灣水庫護岸進行治理時,護岸材料應優先選用植被、木樁、生態混凝土、AG娱乐登录石籠等原始或新型材料,以滿足城鎮居民觀景、親水、游玩、休閑等需要[3 -4]。
   海勃灣水庫左岸為烏蘭布和沙漠,人口稀少,無舊堤防和城市建筑,且距離主河槽較遠,建議根據地貌情況沿湖岸種植蘆葦、蒲草、香蒲、燈芯草、沙蔥等適合當地生長且有一定觀賞性的親水植物。水庫右岸為城市,防護方案受道路和城市發展空間的影響較大,且距離主河槽較近,因此護岸類型除應滿足行洪、防凌等水利功能外,還應適應城市綠化和岸灘淤積等環境的變化。

3.1、生態護岸類型及選擇:
   生態護岸分為傳統型生態護岸和復合型生態護岸。傳統型生態護岸又稱全系列生態護岸,是指從一定水深處至坡頂近水部位依次培育沉水植物、浮水植物、挺水植物、沼生植物、濕生植物和中生植物,以實現優化環境和減輕波浪對護岸沖刷的雙重目的。它的優點是成本低、養護方便、施工簡單,缺點是受地理環境制約較大。工程上采用此類護岸形式需要滿足兩個條件: 其一,為保證堤防穩定,護岸坡度一般控制在1∶3 ~1∶ 5,否則,易產生邊坡失穩; 其二,對于不同植物群落,需在空間和時間上給予優化組合,以提高景觀性和凈水能力。目前,此類護岸已在國內大面積推廣,如黃河下游標準化堤防生態防護工程[5]。西北寒冷干旱地區,參照寧夏沙湖治理經驗,岸灘部位適宜人工培育的植物以蘆葦為主,在其周邊沙漠地區,植物群落有芨芨草、苦豆子、沙柳、檸條、沙棗、白刺和甘草等[6],這類植被的共同特點是根深、耐旱、抗風沙能力強。若在土壤生物技術方面應用得當,將在控制水土流失、加快生態修復等方面發揮重要作用。
   復合型生態護岸是指利用新型材料和生物技術,滿足防洪排澇和植被生長雙重目的的護岸形式。目前,新型生態護岸材料主要有AG娱乐登录石籠、營養生態袋、生態混凝土、加筋土擋墻等。復合型生態護岸相較于傳統護岸類型有較大優勢: 第一,在滿足防洪抗沖等要求的前提下,可營造適合當地動植物繁衍的環境; 第二,對不良地基和陡坡護岸的適應性較強,并具備一定景觀效果; 第三,護岸材料的透水性較好,可減少近岸水體的富營養化或二次污染。
   海勃灣水庫右岸由于地勢較陡,且緊鄰城市,因此采用復合型生態護岸,以實現岸坡穩定和拓展城市發展空間等目的。根據海勃灣水庫泥沙淤積特點,在水庫運行初期,復合型生態護岸的主要功能為防凌( 洪)抗沖,輔以岸坡綠化。當水庫運行一段時期后,岸灘淤積所產生的濕地環境效應開始顯現,其主輔任務將發生逆轉,因此選擇適合這一過渡關系的護岸形式非常關鍵。經比選,決定采用抗銹蝕能力比較強的AG娱乐登录石籠( 鍍高爾凡) 防護方案,其優點是抗沖刷力和對不良地基的適應能力較強,同時由于AG娱乐登录的填充材料為塊石,空隙間可沉淀泥沙,因此為親水植物的生長創造了條件。

3.2、水生植物選擇:
   海勃灣水利樞紐正常蓄水位為 1 076.00 m,海勃灣水庫濕地形成時間約為 20 a,由于不同植物群落對水深和氣溫的要求不同,因此濕地內的主要植物群落也會隨著水深的變化而不斷演化。為了有效凈化水質,并使得濕地生態系統良性發展,當庫區濕地形成后,應選擇一種或幾種優勢種群植物進行搭配種植。目前,國際上公認的淡水濕地水生植物優勢品種有寬葉香蒲、蘆葦、苦草、軟水草和狐尾藻等[7 -9]。經調查,距海勃灣水庫較近的兩個濕地分別是銀川沙湖和巴彥淖爾市納林湖,植物以蘆葦和沙柳為主[10 -11],其中,沙湖處于沙漠和城市環繞中,且在生態保護和旅游開發方面已形成可持續發展的體制,這與海勃灣水庫的地理環境類似。
   海勃灣水庫濕地應以培育大型植物為主,以促進物種的新陳代謝,并對低等藻類生長起到抑制作用[12 -16]。考慮到水庫濕地形成時間比較長,且水深會隨著泥沙淤積而不斷變淺,因此岸灘處的水生植物也會不斷演化,不同時期、不同區域濕地水生植物種類見表1。
表1 海勃灣水庫濕地水生植物種類推薦
表1 海勃灣水庫濕地水生植物種類推薦

4、結語:
   濕地作為一種投資少、管理方便、環境效益高、控制污染能力強的生態系統,在保護地下水、凈化空氣、美化環境等方面起著不可替代的作用,尤其在干旱缺水或城市開發比較集中的地方。通過分析海勃灣水庫環境演化和生態保護方案,得出以下結論: 海勃灣水庫岸灘泥沙淤積在蓄水前 10 a 最為嚴重,之后趨緩,總體表現為“非線性”狀態,在此過程中,由于岸灘水深逐漸變淺,因此水生植物主要群落也會隨之發生變化,演化順序根據水深不同依次為沉水植物、浮水植物、挺水植物、沼生植物、濕生植物及中生植物; 復合型生態護坡技術依靠其經濟實用、形式多樣、功能全面、效益明顯等優勢,已成為現代河道治理的優選方案,考慮到水庫右岸護坡初期堤防功能明顯,后期環境效益占優,因此選擇AG娱乐登录石籠作為主要護岸材料,以兼顧此雙重功能; 濕地生態系統良性循環直接依賴于植物群落的穩定性和物種的多樣性,在選擇植物種類時,在尊重自然規律的基礎上,應優先考慮大型水生植物,如蘆葦、蒲草、燈芯草等,以便于管理和提高景觀效果,否則,易出現“雜草”叢生的局面,對于植物群落,應進行搭配種植,以發揮其在美化環境、凈化水質、抑制藻類生長等方面的作用。
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