关+于在堤防工程规范中增加生态建设内容的建议.doc

DOC格式论文，方便您的复制修改删减关于在堤防工程规范中增加生态建设内容的建议（作者:_单位: _邮编: _） 摘要：随着科学进步，人们认识到水利工程对于河流生态系统可能造成不同程度的负面影响。这主要表现在以下两个方面：一是自然河流的人工渠道化，包括平面布置上的河流形态直线化，河道横断面几何规则化，河床材料的硬质化。二是自然河流的非连续化，包括筑坝导致顺水流方向的河流非连续化，筑堤引起侧向的水流联通性的破坏。从保护生态环境的高度，充分认识这种负面作用，积极采取工程措施和生物措施对于受损河流生态系统予以必要的补偿，维护水域生态系统的功能，是流域生态建设的重要任务之一。 关键词：堤防工程规范生态建设 一、我国堤防工程规范增加生态技术内容的必要性 1998年大洪水后，为满足堤防工程设计和施工的要求，我国先后颁布了堤防工程设计规范（GB50286-98）和堤防工程施工规范（SL260-98）。规范的颁布实施，对于指导我国的堤防工程建设起到了重大作用。但是这两个规范也存在着一定的局限性，主要是对于堤防工程的环境效应和生态补偿重视不够。 随着科学进步，人们认识到水利工程对于河流生态系统可能造成不同程度的负面影响。这主要表现在以下两个方面：一是自然河流的人工渠道化，包括平面布置上的河流形态直线化，河道横断面几何规则化，河床材料的硬质化。二是自然河流的非连续化，包括筑坝导致顺水流方向的河流非连续化，筑堤引起侧向的水流联通性的破坏。从保护生态环境的高度，充分认识这种负面作用，积极采取工程措施和生物措施对于受损河流生态系统予以必要的补偿，维护水域生态系统的功能，是流域生态建设的重要任务之一。 近年来，各地在进行防洪工程建设和河流整治工程中，已经采取了一些新技术和新材料加强河流的生态建设。比如生态型护坡技术，堤防绿化措施等。但是这些技术经验还缺乏系统的总结，也迫切需要有关技术规范和技术导则的指导，使之更具科学性和规范化。 二、对堤防工程设计和施工规范修订的几点建议 结合目前规范修订工作，从河流生态恢复技术要求出发，提出如下几点建议，作为堤防工程设计与施工规范修订参考。 1、有关防洪工程规划的原则 （1）在堤防工程规划设计总则中，应补充工程经济效益和环境效益分析方面的条款，权衡满足人的需求的经济效益与环境效益之间的关系，即进行工程项目经济技术及生态环境效益评估，改变现行的单一经济技术评估指标体系。 （2）以往的治河工程着眼于河流本身，往往忽略了河流湖泊与岸上生态系统的有机联系，忽视了河流周围的生物群落的存在，也常常忽视了整治后原有生物群落的恢复。因此，在进行防洪工程的规划时，应明确河流与其上下游、左右岸的生物群落处于一个完整的生态系统中。建议按照“河流生态廊道”的范围，进行统一规划、设计和建设。 （3）在与工程勘察有关的条款中，除说明需进行常规的水文、地质的测量勘察外，还要补充加强相关范围的生态系统调查的要求，重点是生物群落（动物、植物）的历史与现状调查，对特定的生物群落与水体的相互依存的关系有明确的认识。 2、堤线布置及堤型选择河流形态的多样化是生物物种多样化的前提之一，河流形态的规则化、均一化，会在不同程度上对生物多样性造成影响。因此，针对有关条款，建议补充或强调以下要点： （1）在堤线布置原则中，补充说明应尽可能保留江河湖泊的自然形态，保留或恢复其蜿蜒性或分汊散乱状态，即保留或恢复湿地、河湾、急流和浅滩。 （2）在确定堤防间距时，遵循宜宽则宽的原则，要处理好行洪和生态保护要求与土地开发利用之间的矛盾，河槽和河漫滩不仅要能满足设计洪水行洪要求，还要保持一定的浅滩宽度和植被空间，为生物的生长发育提供栖息地，发挥河流的自净化功能。 （3）堤型的选择原则除满足工程渗透稳定和滑动稳定等安全条件外，还应结合生态保护或恢复技术要求，尽量采用当地材料和缓坡，为植被生长创造条件，保持河流的侧向联通性。 3、河流断面设计 自然河流的纵、横断面也显示出多样性的变化，浅滩与深潭相间。因此设计规范中应提出河道尽量要做到河床的非平坦化，采用非规则断面。避免因规则断面而导致流场的均一化，增加与生物的亲和力，并有助于与自然风景相协调。 与上述设计相对应，需要推广使用一些与非规则断面有关的水力学计算方法和配套的实用工具或计算机软件包。 4、岸坡防护 在河流整治工程中，对生态系统冲击最大的因素是水陆交错带的岸坡防护结构。水陆交错带是水域中植物繁茂发育地，为动物的觅食、栖息、产卵、避难所，也是陆生、水生动植物的生活迁移区，至关重要。因此，岸坡防护工程的设计应从强调人与自然和谐的生态建设要求出发，采用与周围自然景观协调的结构形式，在满足工程安全的前提下，确保生态和景观的护岸形式多种多样。 在典型的岸坡防护结构中，可尽量使用具有良好反滤和垫层结构的堆石，多孔混凝土构件和自然材质制成的柔性结构，尽可能避免使用硬质不透水材料，如混凝土、浆砌块石等，为植物生长，及鱼类、两栖类动物和昆虫的栖息与繁殖创造条件。 5、景观建设 城市水域整治的景观建设中，可以强调注意保留江河湖泊天然的美学价值，避免将水流置于过多的亭台楼阁等混凝土与砌石形成的人工环境之中。水利工程设施要造成一种人与自然亲近的环境，现代的城市景观设计，应更多注重生物栖息地建设。水利工程还应为公众广泛参与和对儿童进行水环境保护教育创造良好条件。如水生态公园、河流小型博物馆等。 6、工程施工 在工程施工中，建议强调施工期对生物栖息地进行保护和恢复，避开动植物发育期进行施工。对特殊区域的物种，在施工期要采取其它辅助保护措施，如它处养育等。 取料场开挖后应进行适当处理，以满足美观和环境方面的要求，要求合理设置排水、平整地形和改善有利于植被生长的条件。料场区应进行植被恢复，与周围景观相一致。 7、工程管理 为降低施工环境对生态系统的冲击，保障工程效果的实现，并延长生态工程的寿命，宜强调加强前期的养护和后期的管理，包括维护、监测和评估，并积累数据和经验。 8、河流生态恢复技术设计手册 由于河流生态恢复和生态工程技术在我国是一个新生事物，很多技术人员对此还不熟悉。需要与规范相配套，编写并发布专门的河流生态工程设计手册，涉及规划、设计、施工和管理等各方面的内容。 附件：1、国外部分国家堤防设计规范有关生态环境内容2、国外部分技术手册或导则介绍3、河流生态工程设计典型案例图片附件1：国外部分国家堤防设计规范有关生态环境内容 从上世纪70年代开始，发达国家科技界和工程界针对水利工程对于河流生态系统产生的负面影响，提出了如何进行补偿的问题，在此基础上产生了河流生态恢复的理论与工程实践。河流的生态工程在德国称为“河川生态自然工程”，日本称为“多自然型建设工法”，美国称为“自然河道设计技术”。与之相对应，一些发达国家在河道整治工程和堤防工程设计施工规范中增加了有关河流生态建设的内容，或者颁布了专门的河流生态工程设计导则，这方面的经验值得我们借鉴，现择要摘录如下。 1、美国陆军工程师团堤防设计与施工 据美国陆军工程师团于2000年4月发布的堤防设计与施工（工程师手册）（EM1110-2-1913），其第四章取料场总体布置内容里，提出了环境方面的要求，摘录如下： “环境方面，取料场开挖后的处理应满足美观和环境方面的要求，这已经成为标准的做法。处理的程度将根据工程的类别和位置而变化。一般是靠近城市地区或旅游开发区要比人口稀少的农业地区更加认真地处理。最低要求的处理是合理布置排水、平整地形和改善有利于植被生长的条件。在实际可能的情况下，料场区应进行植被恢复，与周围景观相一致。如果全然可能的话，背水侧的料场区应该保留成片的树木，开挖后不应留有孔洞、沟槽或突变的坡度。恢复植被的生长对于迎水侧和背水侧的料场挖坑都是很重要的，因为这不仅仅是美观而且是作为防冲蚀的保护。柳树对沼泽地区的干燥是大有帮助的。迎水侧的料坑不应挖得很深，以免被恢复的草皮在长时间浸水时被淹死。 在第八章几个特殊问题里，专门提出了堤防植被管理问题，提出：“为了防护、美观以及保护自然资源，堤防及其周围的植被（树木、灌木、草）也是设计中应该考虑的重要部分。只要不削弱堤防系统的完整性及其功能，不妨碍堤防的运行、维护以及抗洪能力，植被可以结合在堤防系统中。一个包括有结构工程师、地基工程师、植物学家、规划师的多学科队伍参与评估植被设计或建议。在设计过程中，可能需要与当地政府、州政府以及土著美洲人部落协调，EM1110-2-301和ER500-1-1是包含植被政策的两个文件，它可适用于PL-84-99项目下的联邦堤防和非联邦堤防”。 2、荷兰河道堤防设计导则 在荷兰1991年发布的河道堤防设计导则的总则中，提出了“综合设计”的概念。该设计方法强调应尽可能服从环境要求，密切注意风景、历史文化和生态环境。 在概要中，说明了设计的基本出发点，即主要考虑防洪安全措施，堤防的管理和维护，风景、历史文化和生态环境及有关费用问题。 在第二章设计出发点，提出“设计堤防断面应满足的要求可归纳为以下几点：堤防应满足规定的防洪要求，又易于管理和维护；同时还需满足风景、历史文化和生态环境要求；而且建设费用与效益之间应有合适的比例”。在该章第2节对风景、历史文化和生态价值进行了阐述，摘要如下： （1）河流地形与堤防的存在密切相关。首先，蜿蜒性的堤防本身就是一道风景线，由于堤防决口而形成的侵蚀坑及其它风景要素也是风景“画”中的组成部分。这些风景还包括牛轭湖、粘土坑、排水沟、堤防上的建筑物、农场和其它植物。风景画中一重要的组成部分是坝坡上、排水沟、侵蚀坑、牛轭湖两侧盛开的鲜花。各风景要素的结合因地而异，因此各河道区域的风景各有千秋，每一个风景点均有其特色。这千姿百态的风景蕴含着很大的价值，许多风景要素还有着重要的植物学意义和历史文化意义，从而使得这一人造风景在世界上几乎是唯一的，而且具有高度的国际价值。因此，每一河堤的加固必需对此慎重对待，以免破坏这难得的风景。 （2）堤防的施工也导致了河道区域建筑物型式的巨大变化。过去建筑物大多集中在自然高地，但堤防取代了高地的功能。因此，沿河堤两侧建成了许多建筑物，它们保存至今。在地势较高处或堤防附近，也发现了一些花园、城堡、要塞、大的农舍和许多别墅，这些别墅大多呈“T”字型或“V”字型。建筑群不仅具有重要的历史文化意义，而且也构成了风景线的一部分。 （3）从生态环境来说，河道区域也有其特别之处。明显的特点之一是所谓“河谷植物”的特殊种类。河道区域野生植物中约20%（250种）具有河区植物特征，8%（100种）主要局限于大河区域。坝坡上的草地、灌木和堤防边缘的篱芭也具特色。再者，堤防排水沟、弓形湖以及侵蚀坑四周的水生、浅滩和沼泽地植物也有很大的植物学价值。植物学和风景价值的密切关系清楚地阐明在这里。如果读者想得到关于河堤风景、历史文化和植物学意义方面的有关资料，请参阅河堤委员会报告的附录1。 在第三章有关设计中已有情况的调查里，提出要调查“沿堤防风景、历史文化和生态环境的有关资料”。在第12章第3节，论述了有关植被的问题，摘要如下： “堤防上以及附近的植物多少对堤防的正常运行有所影响，这已在文献3中讨论。建议防洪设施上尽量不种植灌木和树。下列考虑对于新种植计划的制订是重要的。 作为堤防主要挡水部分的外坡、堤顶不应种植树木，以刺激草皮的生长。堤防前滩粘土覆盖层上不能出现因树木深根、死树所形成的穿孔。堤防内坡渗流出逸区域不应种植树木，以防止形成集中渗流而发生渗透破坏。 如果需要，可在坝后反压平台上种植树木，但不应产生影响堤防挡水能力的孔洞。如进行附加培土，可允许种植浅根灌木和低矮树（如果树）。深根和枝叶茂盛的树木对堤防的安全非常不利，这是因为高水位期间，树根处的有效应力很低，风的作用很可能使树木倾斜或完全倒塌，从而危及堤防安全”。 3、德国技术标准防洪堤 据德国1997年11月颁布的技术标准防洪堤（DIN19712），考虑到最新的科学知识和实践经验，这个技术规范包括了有关自然保护与生态环境方面的内容。提出:“在确定防洪堤安全标准时，对公共的利益，如自然景观、城建、社会方面的要求以及河滩生态系统保护等也要予以考虑”。 在防洪堤纵向布置一节，提出“一个流畅的弯曲变化的防洪堤纵向布置及多样变化的横断面有助于与自然风景相协调”。 第12章，专门论述了植被的问题，摘录如下： “从防护目的出发，防洪堤应具有的功能对于植被规划具有重要作用。相应地要对堤身和滩地进行规划和形态设计。这时要将防洪堤作为河流风景的一部分来看待。 如果河滩地上没有被河岸树林覆盖或没有其它的生态植被覆盖，可作为绿地来加以利用。在充分开发利用的河谷地区，欠开发利用的防洪堤和河滩地，对动植物提供了充分的生态空间，此区域内避免用作耕地”。 4、日本建设省河川砂防技术标准（案）及解说（设计篇一） 日本在1997年颁布了建设省河川砂防技术标准（案）及解说，在其设计篇有关河道护岸工程的设计一节，提出“护岸往往设置在重要的河边，周围有生态和自然景观等环境，因此护岸应采用与周围自然景观协调的结构形式。当然，能够确保生态和景观的护岸形式多种多样，可使用石头、木材、植被等。在设计新材料护岸时，应确保水流作用下的结构安全。此时，并不要盲目地追求护岸的安全性和耐久性，以致其余量偏大，而是选择能够适应河流长期演变的结构形式，与河滩地和丁坝组合在一起保护护岸结构的安全，这才是勘察设计的目的。” 5、美国防洪墙、堤防和土石坝景观植被和管理导则美国陆军工程师团在2001年1月发布了防洪墙、堤防和土石坝 景观植被和管理导则(Guildelines for Landscape Planting and Vegetation Management at Floodwalls, Levees, and Embankment Dams) (EM 1110-2-301)。在总则中阐述了植被的目的在于保障自然环境和人 居环境的和谐统一，对结构进行加固，控制沙尘和侵蚀，提供隐蔽场所或消除不满足需求的特征，为野生动物提供临时的栖息地，创建一个舒适的娱乐环境等。植被应保持自然特征，避免园林化。 在该导则中，规定了不应进行植被和避免植物根系发育的区域，以保障建筑物的安全。如在堤防的内外坡脚，均不允许进行植被，但植草可以例外，这样在维护和抢险时，可以方便快速到达该区域。不允许存在植物根系的区域（图2-1，图3-1，图3-2） 为植物根系可能发育的最远端与建筑物表面之间的空间，该区域底面应是按照稳定和防渗安全要求所设计的堤防、土坝和防洪墙断面的外边缘。对景观植被规划中所选择的植物根系特性必须有清晰的了解，要说明对所选择植物的种类、栽培变种、无性系等充分认知的重要性，以保障植物根系不会穿过无根区。可以在无根区的边界位置使用土工膜之类的障碍结构防止植物根系的侵入，但不应影响地下水和渗流水的通过。 在导则的3-1节有关堤防的内容中，提出一般情况下，堤防为碾压填土结构，常设有内部排水或对堤基进行防渗处理。当在已建堤防上进行景观建设和植被恢复时，其内部水平排水和/或堤脚排水必须延长，如图2-1。 （原载 水利部科学技术委员会咨询与建议2004年第6期） 附件2：国外部分技术手册或导则介绍 1、英国河流恢复技术手册 英国河流恢复技术手册（ Manual of River Restoration Techniques）发布于2002年4月。在1995年Cole Skerne河生态恢复技术总结的基础上，融合其它不同类型河流上15个工程的技术经验而编写完成。主要内容包括：河流蜿蜒性的恢复，牛轭湖生态功能的加强，直线化河段的生态加强，河道岸坡生态防护，河床高程及水位和径流的调控，洪水管理，洪泛区湿地特征的创建，公众和人畜接近设施的建设，河流排水设施的强化，河道浚挖泥土的利用，河流的改道。本手册结合实际工程，对上述各方面的背景、设计和实施方案进行了详细阐述，从而把工程建设与生态恢复需求有机融合。该手册目前在英国河流整治工程中起到了很好的指导作用。 2、澳大利亚河流恢复手册 澳大利亚水和河流委员会于2001 年4 月出版了河流恢复-澳大利亚西部河流的自然保护、恢复和长期管理导则（River Restoration A Guide to the Nature, Protection, Rehabilitation and Long-term Management of Waterways in Western Australia） 。其目的在于为指导社区、地方政府机构和个人从事河流恢复和修复工作提供基本知识。在澳大利亚河流恢复工作是新生事物，理念和方法也在不断的变化，因此手册的出版也采用动态的方式，每一章单独成册，以便随时修改。手册主要内容包括：河流和流域水文，河流演变，河流分析，河流生态，植被，稳定河势，规划和管理，其它信息资源。 3、美国陆军工程师团水道试验站河流调查与河岸加固手册 意识到因河岸侵蚀而导致的环境和经济损失的严重性，美国环境保护署（EPA） 委托美国陆军工程师团水道试验站（WES） 研究并于1997 年出版了这本河岸防护手册。该项工作主要由海岸和水力学实验室的技术人员负责完成，内容涉及河流地貌学与河道演变的基本知识，河流系统的地貌评价，河岸加固方法综述，适于不同区域特点的加固技术选择，侵蚀防护的一般原理，侵蚀防护的护面工程，抛石防护设计方法，河岸侵蚀控制生态工程技术，侵蚀的非直接防护技术，用于侵蚀防护的植被措施，加固工程的施工，加固工程的监测和维护。对与生物栖息地有关的问题也给予了介绍。 4、河流恢复工程的水力设计 美国陆军工程师团于2001年9月出版了河流恢复工程的水力设计（Hydraulic Design of Stream Restoration Projects，ERDC/C