河流弯曲性的重塑

(一)河流弯曲性的重塑

弯曲性是城市河流的一个重要特征。所有天然河流都是弯曲的,没有直线或折线形状的天然河流。在自然的长期演变过程中,河流的河势也发生了变化,河流演变过程中弯曲和自然切割两种形式交替出现。尽管如此,蜿蜒或微弯仍是河流的趋势形态。

蜿蜒的自然环境使河流形成了干流、支流、河湾、心滩、落水、深潭等多种生境,形成了丰富的滨水植被,为鱼类、鸟类、两栖动物、昆虫等提供了栖息地,形成了丰富的景观类型。此外,河曲的形成可以减弱和消耗洪水的冲力,从而保证河床形态的稳定,降低下游河段的压力。[4]日本在双井川下游的再曲流试验表明,曲流段的水深、流速、河床物质等物理环境发生了变化,河流断面和纵断面更加多样化,具有储存颗粒有机质、提高初级生产力、增加鱼类多样性和栖息地等优点。[5]

石头口门水库位于松花江第一支流银马河中游。2016年,考虑到整个河岸不稳定,汛期冲刷崩塌严重,有关部门对河道进行了修复。允许土地利用的河段,应当保持河流原有的蜿蜒性,尽量恢复直河道的蜿蜒形态。

在德国索姆河生态修复中,对河道进行了曲流改造,增加了湿地、浅滩、水坑等自然要素。结合儿童娱乐、餐饮、健身活动,丰富河道自然形态,增强河滨活力。

为尽可能防止侵蚀,提高水流稳定性,对传统河道采取人工干预措施。相反,城市河道多样性的恢复是基于通过干预河床来影响水流流态的基本原理。在河床重建过程中,可以人工恢复那些因渠化而被消灭的天然河流的典型动态过程,最大限度地激发河床的动态变化,创造使水流变化的因素,产生漩涡区等多种水流形式,慢流区和射流区。提高河流自动力的措施有抛石、丁坝和堤防三种。

1.河流抛石

河道抛石是指在平坦河道中放置石块和木桩,从而增加河流结构的复杂性和水流条件的多样性,从而改变水流方向和流速的障碍。河道抛石有三角形、菱形、半圆形等多种形式,可以创造不同的水深、泥沙和流速条件,为生物提供良好的栖息和栖息环境。

2.丁坝

(1)石丁坝(https://www.daowen.com)

石质丁坝是一种不透水丁坝,它是用碎石或干碎石或灰浆砌在填土表面。适用于河床砾石、流速较快的河流。石丁坝可以改变水流的速度和方向,保护河岸不受侵蚀。同时,丁坝之间的泥沙淤积,使河势和河岸自然形成。

(2)桩式丁坝

桩式丁坝是将木桩打入河床,减缓水流速度,使河流中的悬浮物沉积,从而在其周围形成浅滩。桩式丁坝在减少河床局部冲刷、施工简单、维护方便等方面效果明显,在各类河道整治和海塘维护工程中具有很大的优势。

(3)混凝土丁坝

混凝土丁坝采用不规则混凝土砌块。丁坝水下部分主要由抛石组成,丁坝水下部分由覆土结构组成。混凝土丁坝可以减缓河流势能,使泥沙淤积,为洪水时的水生动物提供庇护所。

(4)短丁坝

短丁坝是河流中一种局部突出的小型结构,用于改善河流的曲流,广泛应用于城市河流中。在城市中小河道生态修复中,由于城市周围的制约因素较多,河流本身的流量较小,当河道不能大规模改造海岸线时,一些局部小突起结构可与景观改造相结合,改善河道弯曲度,形成一定的缓流区,改善河道形态和生态环境。

3.堤堰

它是一种由石头和其他元素构成的跨河结构,可以控制河床的侵蚀和泥沙淤积,有助于形成多种河床形态。在流速较高的地方设置堤防可以降低流速,在平坦地区设置堤防可以使水流集中,有利于形成深潭和浅滩结构。在传统的水利工程中,堰通常是溢流堰,有一定的垂直落差。鱼不会在眼泪里游泳。在生态修复中,堰的重建恢复了河流的纵向连续性,鱼可以在洞穴中游泳。在恢复河流形态多样性的同时,也保证了生物的生存环境。在德国重建伊萨河时,溢流堰被改造成了一个连续的石堤。