河流對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有非常重要的作用，但是近些年由于河流的污染以及河道的不當(dāng)治理，造成了河流的生態(tài)功能退化，在一定程度上制約了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。本文在傳統(tǒng)河道缺陷的基礎(chǔ)上，主要闡述了生態(tài)河道的需水量計(jì)算、生態(tài)河道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及生態(tài)護(hù)坡的設(shè)計(jì)。 　　

一、引言 　　

生態(tài)河道是以安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性為基礎(chǔ)和前提，以滿足資源、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展和多功能開發(fā)為目標(biāo)，逐步形成陸域草木豐茂、生物多樣、自然野趣，水體鮮活流動(dòng)、水質(zhì)改善、具有多樣水生生物物種種群相互依存形成系統(tǒng)并能達(dá)到自我凈化、有自我修復(fù)能力的水利工程。 　　

二、傳統(tǒng)河道設(shè)計(jì)存在的缺陷 　　

1.河道設(shè)計(jì)直線化 　　
從生態(tài)角度看，彎曲的河流具有更高的生態(tài)效益，如減少水土流失、擴(kuò)大生境面積、增加生境多樣性等。河道直線化使得洪水流量、流速及泥沙量增加、洪水壓力轉(zhuǎn)嫁到下游。許多對(duì)生態(tài)發(fā)揮重要作用的自然因素消失，喜歡在急流中游行的魚類減少或消失。
2.河道斷面設(shè)計(jì)幾何化
河道中的淺灘和深潭是水生生物不同生命周期所需要的生存環(huán)境，是形成多元化河道生態(tài)環(huán)境的重要因素。但是，河道幾何斷面的規(guī)則化改變了深潭、淺灘交錯(cuò)的形勢(shì)，降低了生態(tài)異質(zhì)性，水域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生了變化，特別是生物群落的多樣性下降，有可能引起淡水生態(tài)系統(tǒng)的退化。
3.河床和河岸材料硬化，
硬化河沒有植物根系進(jìn)入的孔隙，動(dòng)物和微生物也無法生存，切斷水體和土壤的關(guān)系，分離水系和土地及其生物環(huán)境。從生態(tài)學(xué)的角度來看，硬質(zhì)化河道無法解決水污染問題。河流有自我清潔能力，自然河流有大量生物和微生物，具有分解污染有機(jī)物的作用，植物補(bǔ)充氧氣，有助于防止污染。

三、生態(tài)河道水量計(jì)算。

1.河道內(nèi)需水量計(jì)算方法
(1)根據(jù)Tennnant法:這是美國目前確定河道生態(tài)環(huán)境水量的方法，河道流量推薦值基于預(yù)先確定的年平均流量的百分比。該法通常用于優(yōu)先河段研究河流量推薦值時(shí)或其他方法的檢查。從維持河道本來的自然景觀，兼顧水生生物保護(hù)，以多年平均流量的10%為最小環(huán)境用水量。
(2)最枯燥的月平均流量法:首先根據(jù)控制斷面多年來最枯燥的月平均流量進(jìn)行頻率計(jì)算，然后取得pp=90%最枯燥的月平均流量。
(3)法國鄉(xiāng)村法:該法根據(jù)河流多年的平均流量確定河流段的最小生態(tài)基流，河流的最低流量不得低于多年的平均流量的1/10，對(duì)于所有河流或部分河流，多年的平均流量超過80m3/ss時(shí)，最低流量的下限不得低于多年的平均流量的1/20。
2.河道外需水量。
(1)農(nóng)業(yè)用水:確定灌溉用水量時(shí)，灌溉設(shè)計(jì)保證率。灌溉設(shè)計(jì)保證率可根據(jù)水文氣象、水土資源、作物構(gòu)成、灌溉區(qū)規(guī)模、灌溉方法和經(jīng)濟(jì)效益等因素確定。
(2)水土維持生態(tài)環(huán)境需要水量:山丘區(qū)需要植樹造林，防止水土流失。因此，有必要從河里取水。需要計(jì)算水土維持生態(tài)環(huán)境的水量。根據(jù)某區(qū)某種植被的面積乘以生態(tài)需水定額計(jì)算，得到該種植被的生態(tài)需水量，該地區(qū)各種植被的生態(tài)需水量之和是該地區(qū)的生態(tài)需水總量。
(3)工業(yè)用水:工業(yè)用水指工、礦山企業(yè)在生產(chǎn)過程中，用于制造、加工、冷卻、空調(diào)、凈化、洗滌等方面的用水和企業(yè)內(nèi)部的其他用水。對(duì)于工業(yè)用水來說，用水量是在一定時(shí)間內(nèi)某個(gè)工業(yè)用水系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中，通過蒸發(fā)、吹散、直接進(jìn)入產(chǎn)品污泥等消耗的水量。
(4)生活用水:城市綜合生活用水包括城市居民家庭生活用水:指維持居民日常生活的家庭和個(gè)人用水，包括飲用、洗滌、衛(wèi)生等室內(nèi)用水和洗車、綠化等室外用水，城市公共部門用水:指城市公共設(shè)施和公共建筑用水。包括機(jī)構(gòu)、學(xué)校、科研、酒店、酒店、商店、醫(yī)院、電影院、浴室、洗車、車站、碼頭、部隊(duì)等公共事業(yè)和公共建筑用水的市政、園林、河湖環(huán)境用水。 　　

四、生態(tài)河道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 　　

1.河道縱斷面設(shè)計(jì) 　　
（1）構(gòu)造河道蜿蜒性。與直線化的河道相比，河道的蜿蜒性降低了河道的坡度，減少了河道的流速和砂土的轉(zhuǎn)移能力。在生態(tài)河道建設(shè)中，通過恢復(fù)河道的蜿蜒性，可以提高棲息地的質(zhì)量和數(shù)量，有利于河道的穩(wěn)定性，降低工程成本。蜿蜒的河道可以交換和補(bǔ)充地下水。如果河，深或混凝土結(jié)構(gòu)，地表水直接流入水道，無機(jī)會(huì)更換水補(bǔ)給地下水源，地下水位下降。干旱可能更頻繁，地下水位下降，植物根部無法吸收。蜿蜒的河道，營養(yǎng)物質(zhì)過濾不進(jìn)地下水，這種交換在河岸生態(tài)系統(tǒng)中對(duì)植物群和動(dòng)物群的數(shù)量和種類有重要影響。
(2)創(chuàng)建淺灘-深潭序列。自然界中河流的縱斷面通常表現(xiàn)為深淺交替的深潭和淺灘。由于深潭和淺灘能夠產(chǎn)生急流、緩流等多種多樣水流條件，能夠形成豐富多彩的生物群落，淺灘——深潭序列是生態(tài)河道設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。根據(jù)河流的蜿蜒特性，根據(jù)自然河流的地形特征和研究者提供的淺灘深潭間隔參考值。在相應(yīng)的位置布置淺灘和深潭，如在河道的拐角處凹陷布置河道的深潭，在深潭之間的過渡段創(chuàng)建河道的淺灘等。一般一個(gè)彎曲段布置有一對(duì)淺灘和深潭。在典型斷面設(shè)計(jì)完成后，在滿足設(shè)計(jì)洪水流量和平灘流量的基礎(chǔ)上，對(duì)典型斷面進(jìn)行局部調(diào)整，以形成多樣化的斷面形態(tài)，河流的淺灘、深潭處典型斷面。 　　
2.河道橫斷面設(shè)計(jì) 　　
河道橫斷面不能僅從傳統(tǒng)的河道水力學(xué)計(jì)算公式或簡(jiǎn)化施工的角度來考慮問題，還需要結(jié)合生態(tài)學(xué)原理和地貌學(xué)原理，依自然河道地貌特征，做到河岸邊坡有陡有緩，能緩則緩；堤線距水面有寬有窄，宜寬則寬，從而構(gòu)成多樣性的地貌特征。同時(shí)橫斷面還受兩岸行政關(guān)系的制約，要權(quán)衡利害，協(xié)調(diào)各方面關(guān)系。

五、生態(tài)坡的設(shè)計(jì)，

2.木材護(hù)坡，
自然界硬木建在水下岸坡底部，可完全維持約幾十年，水面易腐爛，特別是干濕交替部位易腐爛。與活體植物不同，這種木材不發(fā)芽，一般采用植被恢復(fù)措施。常見的有木樁柵欄坡、活性木框坡、根捆坡。
3.石材護(hù)坡，
石材護(hù)坡使用的材料是天然石材。石材護(hù)岸具有成本低、貨源廣、抗沖刷能力強(qiáng)、經(jīng)久耐用等優(yōu)點(diǎn)。另外，其粗糙的表面可以為微生物提供附著的地方，石與石之間可以成為水生植物、魚等水生動(dòng)物的生存空間。常見的護(hù)岸類型有石籠坡、半干石坡、干石坡、石坡、拋石坡、山石坡等。
4.拋石護(hù)坡，采用天然石材(卵石、碎石、流石等)堆積的護(hù)坡結(jié)構(gòu)。利用坡口石縫生長植物，利用植物的根系使坡口和之后的土壤更加緊密，形成穩(wěn)定的效果。石材間隙可作為天然魚巢，為多種魚類提供棲息繁殖場(chǎng)所，為水生植物提供生存空間，大大提高了水體和水陸交錯(cuò)帶的生物多樣性。