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河道生态修复技术及其在防洪排涝中的应用

施萌
  
工程技术探索
2025年2期
河北建设集团生态环境有限公司 河北 保定 071000

摘要:随着城市化进程加快,河道生态系统受损与防洪排涝矛盾日益突出。本文系统梳理河道生态修复技术体系,深入剖析植被缓冲带构建、生态护岸技术、湿地恢复等技术在防洪排涝中的应用方式,探讨生态修复与防洪工程协同作用机制。研究发现,生态修复技术通过增强河道调蓄能力、提升岸坡稳定性,可有效缓解洪涝灾害压力,为实现人水和谐提供新路径。

关键词:河道生态修复技术;防洪排涝;应用

河道作为陆地生态系统与水域生态系统的关键纽带,兼具生态调节、防洪排涝、水资源供给等多重功能。然而,工业化与城镇化进程中,河道硬化、植被破坏、水体污染等问题频发,导致河道生态系统退化,防洪排涝能力下降。传统工程措施如修筑硬质堤坝、拓宽河道虽能短期内提升防洪能力,但破坏了河道自然生态功能,加剧洪涝灾害风险的恶性循环。在此背景下,融合生态理念与防洪需求的河道生态修复技术成为研究热点。通过生态修复技术恢复河道自然形态与生态功能,不仅能改善水生态环境,还可从根源上提升河道防洪排涝能力,实现生态效益与社会效益的统一。

1河道生态修复技术体系概述

1.1植被修复技术

植被修复技术通过在河道周边种植适宜的植物群落,恢复河道生态功能。其核心在于依据区域气候、土壤条件,选择耐水湿、根系发达的植物品种。草本植物可快速覆盖地表,减少水土流失;木本植物则能稳固河岸,增强岸坡抗冲刷能力。植物群落的构建需遵循生态位原理,形成多层次、多样化的植被结构,不仅可拦截地表径流、净化水质,还能为水生生物提供栖息地,促进生态系统的生物多样性。植被的蒸腾作用可调节局部气候,降低地表径流峰值,对防洪排涝起到重要作用。

1.2生态护岸技术

生态护岸技术摒弃传统硬质护坡形式,采用柔性结构维持河道生态连通性。其技术原理是利用自然材料或仿自然结构,如石笼、植物纤维垫、生态混凝土等,构建具有透水性、生物亲和性的护岸结构。这类护岸既能抵御水流冲刷,保障岸坡稳定,又允许水体与土壤间的物质交换,促进水生生态系统与陆地生态系统的物质循环。生态护岸的孔隙空间为微生物和小型动物提供生存环境,增强河道自净能力,同时在洪水期可通过结构孔隙消能,降低水流对岸坡的冲击力,提升防洪安全性。

1.3湿地恢复技术

湿地恢复技术通过重塑河道周边湿地生态系统,提升河道综合功能。湿地作为“地球之肾”,具有强大的蓄水、净化和生态缓冲功能。在河道生态修复中,通过恢复湿地的水文条件、地形地貌和植被群落,可有效调节洪水径流。湿地植物的根系网络和土壤介质能够滞留洪水,延长洪水下泄时间,降低洪峰流量。同时,湿地的过滤作用可去除水体中的污染物和营养物质,改善河流水质,为防洪排涝创造良好的生态基础。

2河道生态修复技术在防洪排涝中的作用机制

2.1增强河道调蓄能力

生态修复技术通过多种途径增强河道调蓄洪水的能力。湿地恢复与河道形态修复能够扩大河道水域面积和蓄洪空间,植被修复和生态护岸则可减缓地表径流速度,延长雨水入渗时间。植物根系和土壤的相互作用形成天然的“海绵体”,增加土壤的蓄水能力。河道内的浅滩、深潭和湿地等生态结构,在洪水期可临时储存洪水,降低洪峰流量,缓解下游防洪压力。这种自然调蓄功能与传统水利工程的调蓄设施形成互补,提升区域整体防洪能力。

2.2提升岸坡稳定性

生态护岸和植被修复技术显著提升河道岸坡的稳定性。生态护岸结构通过柔性材料的相互嵌固和植物根系的固土作用,增强岸坡的抗剪强度。植被的根系如同天然的锚杆,深入土壤中,将松散的土体连接成整体,防止岸坡坍塌。在洪水冲击下,生态护岸可通过结构变形和植物的缓冲作用消耗水流能量,减少对岸坡的侵蚀。稳定的岸坡不仅保障了河道行洪安全,还避免了因岸坡坍塌造成的河道堵塞,维持河道畅通。

3河道生态修复技术在防洪排涝中的应用方式

3.1植被缓冲带的洪水拦截与削峰

在河道两岸构建多层植被缓冲带,本质上是通过模拟自然生态系统的垂直结构,构建具有梯度拦截功能的立体屏障。基于水动力学与生态工程学的交叉理论,上层高大乔木的枝叶通过冠层截留效应,削弱降雨动能达30%-50%,显著降低雨滴对地表的直接冲刷力;中层灌木群落凭借交错的枝干结构,形成对地表径流的初次阻滞,减缓水流速度;下层草本植物以密集的根系网络与枯落物层,强化土壤渗透性能,使雨水入渗速率提升2-3倍。这种多层级植被系统通过延缓产流时间、削减径流总量,可将洪峰流量降低15%-25%。在极端洪水条件下,植被的弹性阻水机制能够有效分散洪流能量,通过枝叶的柔性变形与根系的固着作用,避免洪水对河岸的集中冲击,从而形成对下游防洪体系的缓冲保护。其作用机理不仅体现在物理拦截层面,更通过植物蒸腾作用与土壤水分调节,重构流域尺度的水文循环,实现对洪水过程的动态调控[1]。

3.2生态护岸的洪水消能与岸坡保护

生态护岸技术突破传统硬质工程思维,采用仿生学原理构建具有自适应能力的柔性防护体系。石笼、生态袋等结构通过孔隙透水特性,形成“压力释放阀”效应:洪水期水流渗入岸坡,使坡面静水压力与动水压力达到动态平衡,有效降低滑坡风险。护岸表面的不规则几何形态与材料非均质性,可诱导水流产生紊动涡流,通过机械能向热能的转化,实现洪水能量耗散。当流速超过3m/s时,生态护岸结构的孔隙率与粗糙度可使水流能量衰减达40%以上。植物根系与土工材料的复合加固作用,形成“生物-工程”协同加固效应,使岸坡抗剪强度提升30%-50%。在洪水脉动荷载作用下,生态护岸的柔性结构通过材料的可逆变形吸收能量,避免刚性结构的应力集中问题,同时其透水透气特性促进水生生态系统的物质交换,维持河道生态廊道功能,实现防洪安全与生态健康的双重目标[2]。

3.3湿地系统的洪水调蓄与错峰

河道周边湿地系统的恢复,本质上是重建具有时空尺度调控能力的自然蓄滞洪单元。基于生态水文学原理,湿地复杂的地形地貌与植被根系网络构成多级滞洪空间,洪水进入湿地后,受植被摩擦阻力与地形起伏影响,水流运动转化为低速渗流,使洪水演进速度降低60%-80%。湿地土壤的高孔隙率与有机质含量,使其蓄水能力达到普通土壤的3-5倍,可临时储存大量洪水。通过延长洪水下泄历时,湿地系统能够实现与下游河道的错峰调度,将洪峰削减幅度提升至30%-40%。更重要的是,湿地植物与微生物群落构建的复合净化系统,对洪水中的泥沙、污染物进行拦截降解,使洪水含沙量降低50%以上,化学需氧量削减20%-30%,显著改善洪水水质。这种“调蓄-净化”一体化功能,既减轻了下游防洪设施的压力,又降低了洪水对受纳水体的污染风险,形成流域防洪与生态保护的协同效应[3]。

结语

河道生态修复技术在防洪排涝中展现出独特的应用价值,通过植被缓冲带、生态护岸、湿地系统等多种修复方式,从洪水拦截、消能、调蓄到疏导的全流程发挥作用。这些技术不仅提升了河道的防洪排涝能力,还实现了生态系统的修复与重建。在未来的河道治理中,应进一步深化生态修复技术的应用,注重不同技术的协同配合,结合区域特点制定科学方案,为实现人水和谐、保障城市防洪安全提供可持续的解决方案。

参考文献

[1]鲁斌.生态修复技术在河道岸坡水环境综合治理中的应用[J].水利科技与经济,2022,28(06):90-94+98.

[2]汪立峰.河道生态修复工程中亟待解决的问题及生态修复策略[J].水土保持应用技术,2022,(03):15-17.

[3]王键.多方位生态修复技术在河道水环境治理工程中的应用[J].皮革制作与环保科技,2022,3(08):116-118.

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