概況
由于每年用在河道整治上的納稅人的錢都相當(dāng)可觀,流域治理修復(fù)已經(jīng)成為德意志聯(lián)邦政府的重要工作內(nèi)容。十多年前,德國南部的巴登-符騰堡州啟動(dòng)了“巴登—符騰堡州多瑙河的整體規(guī)劃”項(xiàng)目,其綜合規(guī)劃目標(biāo)是恢復(fù)州內(nèi)多瑙河流域受損河流生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和生態(tài)過程,合理利用水資源,減輕洪澇災(zāi)害損失,維護(hù)水生態(tài)系統(tǒng)健康,修復(fù)河流自然生態(tài)和自然景觀。河流綜合整治觀念變得日益重要,是德國政府對(duì)現(xiàn)有河流修復(fù)技術(shù)中存在問題的反思。
背景分析
自19世紀(jì)以來,為了提高內(nèi)河航運(yùn)能力,德國在易北河、多瑙河以及萊茵河等主要河道進(jìn)行了大規(guī)模改造,產(chǎn)生了一系列負(fù)面環(huán)境影響。天然河流形態(tài)被極大改變,蜿蜒曲折成為直線或折線型,河道橫斷面形狀也規(guī)則化,許多生物賴以維持生存的自然形態(tài)和水生生境消失。河流的自然面積極大壓縮,水文過程的可持續(xù)性遭到破壞,加之沿河流域的污染排放嚴(yán)重,因而造成河道淤積、自凈能力下降、水質(zhì)污染加劇、生物多樣性下降、土地貧瘠化和河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能下降等問題。失去正常河流功能的河道嚴(yán)重影響了沿河城鄉(xiāng)居民的正常生產(chǎn)生活。
存在的問題
由于德國境內(nèi)多瑙河的河道裁彎取直和渠化,這一段河道存在的問題是河道流程顯著縮短,導(dǎo)致近年來河水在豎向上嚴(yán)重侵蝕,河流生態(tài)系統(tǒng)平衡破壞,河流水質(zhì)惡化。河流整治目標(biāo)設(shè)定包括恢復(fù)河流和河漫灘的物理及水文動(dòng)力,河流再次彎曲化,重新確定自然水位和河流河谷的水位波動(dòng),以及改善動(dòng)植物的棲息地條件等。
亮點(diǎn)措施
1.重塑淺灘深潭自然河流結(jié)構(gòu)
從多瑙河所在流域的整體性出發(fā)考慮,首先對(duì)河道水系的基準(zhǔn)情況進(jìn)行調(diào)研。通過詳細(xì)的水文生態(tài)、河流水力學(xué)特性、生物多樣性調(diào)查等,然后進(jìn)行綜合性的指標(biāo)分析和計(jì)算,包括河道形態(tài)的確定、穩(wěn)定性計(jì)算、生態(tài)需水量確定、河流河谷的水位波動(dòng),生態(tài)護(hù)岸的構(gòu)建等,使河流的各組成要素接近自然河流的指標(biāo);谶@些資料,規(guī)劃該段河流修復(fù)的構(gòu)想是重塑一段約2.6km長的有凹岸和凸岸、淺灘和深潭、沙灘和沙洲的自然河灣,以涵養(yǎng)水源、降低河水流速、削弱洪水的破壞力,為各種生物提供必要的生存場(chǎng)所。
淺灘跌水區(qū)的數(shù)字水文地形模型
淺灘跌水區(qū)的平面圖與剖面圖
低流速的淺灘跌水區(qū)域與深潭靜水區(qū)的結(jié)合能夠滿足河流防洪設(shè)計(jì),同時(shí)也會(huì)較好地支持該地域的水域生態(tài)系統(tǒng),尤其是魚類的洄游。
具有淺灘和深潭交替結(jié)構(gòu)的自然河流狀態(tài)
2.建設(shè)巨石固床斜坡生態(tài)魚道
魚道又稱過魚設(shè)施,是使洄游魚類繁殖時(shí)能順流或逆流通過河道中的水利設(shè)施總稱,F(xiàn)代魚道多是采用漿砌石或混凝土的構(gòu)筑設(shè)施,如池堰式、池孔式、丹尼爾式、豎孔式等,在設(shè)計(jì)時(shí)主要針對(duì)1~2種主要經(jīng)濟(jì)魚類的特征,而很少考慮其他水生生物、有機(jī)碎屑等在魚道建設(shè)后能否在流域上下游輸移和交換;也沒有考慮魚道與兩岸環(huán)境之間的融洽性。
混凝土構(gòu)筑的魚道
此外,絕大多數(shù)魚道的環(huán)境與自然環(huán)境相差甚遠(yuǎn),而建造中使用的抗凍劑、早強(qiáng)劑等添加劑在水中的緩慢釋放,對(duì)誘魚效果和魚類健康都有負(fù)面影響。近20年來,由于現(xiàn)代魚道的運(yùn)行效果有限,它的有效性和必要性受到質(zhì)疑。生態(tài)魚道正是對(duì)原有魚道概念的拓展,它不僅應(yīng)具有過魚的功能,還有通過機(jī)質(zhì)、泥沙和其他水生生物的功能,以及在橫斷面上恢復(fù)河流廊道(生態(tài)交錯(cuò)帶)的功能。因此,生態(tài)魚道是有效提高河流連接度與連通性,維持整個(gè)流域生態(tài)正常有序運(yùn)行的手段。
巨石固床魚道施工過程
針對(duì)已有問題,選取的設(shè)計(jì)構(gòu)思是近自然式的巨石固床斜坡。它們與河岸景觀修復(fù)融合,建立起“陸地—河岸帶—河道”完整的斷面生態(tài)模式,與河岸帶的植被共同重構(gòu)河流廊道,提高景觀的連通。最終生態(tài)魚道的形態(tài)是近1700塊巨石沿著河水落差方向排列,猶如張開的漁網(wǎng)形狀,每一塊巨石都重達(dá)1.6t,而邊長至少1.5m。
近自然式的巨石固床斜坡
啟示與借鑒
德國埃爾廷根-賓茨旺根段多瑙河河流修復(fù)工程以新的理念、先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)和量化方法研究、設(shè)計(jì)河流景觀并進(jìn)行施工,將水力學(xué)的研究、河流景觀設(shè)計(jì)和景觀建造等不同過程環(huán)環(huán)相扣,在保證多瑙河防洪安全的前提下,對(duì)恢復(fù)水質(zhì)、維護(hù)和修復(fù)河流自然生態(tài)和自然景觀具有良好的效果。為河流修復(fù)多學(xué)科之間的交叉提供了參考,也同樣提醒著我們河流修復(fù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,需要多方面協(xié)調(diào)共同完成,這樣的治河才經(jīng)得起時(shí)間的檢驗(yàn)。
現(xiàn)在的德國段多瑙河,融入自然的河流
觀點(diǎn)
在河流修復(fù)工程中,水力學(xué)研究、生態(tài)學(xué)研究、景觀設(shè)計(jì)以及景觀施工在不同的關(guān)注層面、不同的工程階段發(fā)揮著各自的重要作用。只有各個(gè)專業(yè)有機(jī)結(jié)合才能整體性修復(fù)受損的河流,再現(xiàn)自然的、能自我調(diào)節(jié)的生態(tài)系統(tǒng)。然而通常來說,學(xué)科之間實(shí)質(zhì)意義上的交叉還十分困難,造成了現(xiàn)有大部分的河流景觀設(shè)計(jì)很難形成對(duì)河流生態(tài)環(huán)境的整體考慮和量化分析,僅停留在景觀的一般美學(xué)意義上,而忽略了河流的自然性、生態(tài)性,使得河流的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降,河流的生物多樣性降低。造成學(xué)科之間分離的主要原因就是缺乏有效的技術(shù)手段。
原標(biāo)題:德國的河流環(huán)境治理
來源: 北極星節(jié)能環(huán)保網(wǎng)訊 搜狐網(wǎng)