練偉航，傅添方，宮鵬杰，陳永科

(1.廣東省水利水電科學(xué)研究院，廣州 510635；2.廣東省第九批援藏工作隊(duì)，西藏 林芝 860003；3.廣東省水動(dòng)力學(xué)應(yīng)用研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510635；4.河口水利技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，廣州 510635；5.廣東白天鵝房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司，廣州 510000)

1 概述

水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基。黨的十八大以來(lái)，以習(xí)近平總書記為核心的黨中央從實(shí)現(xiàn)中華民族永續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度，統(tǒng)籌推進(jìn)水災(zāi)害防治、水資源節(jié)約、水生態(tài)保護(hù)修復(fù)、水環(huán)境治理，提出“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的治水思路，確立起國(guó)家的“江河戰(zhàn)略”，為新時(shí)代治水提供了強(qiáng)大思想武器和科學(xué)行動(dòng)指南。

河道型水庫(kù)是指在山溝或河流的狹口處建造攔河壩形成的人工湖泊，可起防洪、蓄水灌溉、供水、發(fā)電、養(yǎng)殖等作用。在高原地區(qū)，受先天條件、氣候變化和人類活動(dòng)影響，此類湖泊水安全、水生態(tài)、水環(huán)境問(wèn)題日益突出，亟待治理。扎搪魯措湖就是其中的典型水庫(kù)之一。

在治理思路方面，馬小霞基于我國(guó)典型高原湖泊生態(tài)退化現(xiàn)狀及主要原因，分析保護(hù)治理政策存在的問(wèn)題與不足，提出創(chuàng)新保護(hù)治理的思考與建議[1]，谷唯實(shí)、侯長(zhǎng)定、王麗華等基于云南高原湖泊現(xiàn)狀，提出生態(tài)保護(hù)為主的治理思路和對(duì)策[2-4]；在治理對(duì)策方面，劉長(zhǎng)勇、王雪等對(duì)高原典型湖泊生態(tài)環(huán)境退化問(wèn)題進(jìn)行了具體分析，并提出了綜合治理措施[5-6]；在湖泊生態(tài)景觀方面，周煒華、劉曉林、劉福江等對(duì)濕地生態(tài)景觀的作用、設(shè)計(jì)、修復(fù)治理技術(shù)等開(kāi)展相關(guān)研究[7-9]；在水庫(kù)泥沙淤積治理方面，唐海東、馮慧、張俊華等深入探討了小浪底水庫(kù)異重流排沙的實(shí)踐與效果[10-12]，程禹平等通過(guò)典型水庫(kù)的治理研究，提出水力排沙的具體措施和應(yīng)用效果分析。前人的治理思路、研究成果和應(yīng)用，為扎搪魯措湖的生態(tài)治理提供了良好的研究基礎(chǔ)。

2 湖泊概況

扎塘魯措湖位于青藏高原的魯朗河中下游，為魯朗國(guó)際小鎮(zhèn)風(fēng)景區(qū)重點(diǎn)景觀，屬貫穿人工湖，壩址以上集水面積為382 km2，湖面正常水位面積為0.464 km2，呈不規(guī)則條狀，中部寬，兩頭尖，南北方向長(zhǎng)度約為1.4 km，東西方向?qū)挾燃s為0.5 km，湖區(qū)河岸邊坎高度約為0.3～0.8 m，左岸為已建漿砌石擋墻，右岸近溢流口處設(shè)有漿砌石導(dǎo)流墻，遠(yuǎn)處為天然土質(zhì)河岸邊坡；湖區(qū)正常水深約為0.8～1.2 m。入湖河道寬度約為8.4～114.7 m，平均比降約為14.9‰；出湖河道寬度約為12.4～26.8 m，平均比降約為4.33‰。

湖區(qū)上游河流兩岸山體上植被極不發(fā)育，種植土分布薄且不連續(xù)，植被稀少，巖石裸露，地下水極不發(fā)育，坡積粗粒土結(jié)構(gòu)松散，由于海拔高，降雨集中，坡面沖刷強(qiáng)烈，水土流失較嚴(yán)重。洪水期爆發(fā)山洪及泥石流等水土流失嚴(yán)重，魯朗河及其支流水體夾帶泥砂入湖，而現(xiàn)狀湖區(qū)未設(shè)置防砂、排砂設(shè)施，只能任其由輕淤向重淤發(fā)展，導(dǎo)致湖區(qū)泥砂淤積(見(jiàn)圖1)、庫(kù)容減小、水質(zhì)變差等現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。2016—2019年入庫(kù)泥砂總量約為118.78萬(wàn)m3，年均約為39.59萬(wàn)m3，壩前至河道入湖口處泥砂淤積深度平均約為2.56 m。湖區(qū)豐水期水位平均抬高1.5～3.2 m，枯水期局部區(qū)域裸露淤積凸包，入湖處泥砂淤積形成沖積扇，兩岸邊坡沖刷導(dǎo)致垮塌等現(xiàn)象時(shí)?？梢?jiàn)，從而帶來(lái)水安全隱患，也嚴(yán)重影響了風(fēng)景區(qū)的生態(tài)景觀和旅游效益。

圖1 湖區(qū)泥砂淤積現(xiàn)狀示意

3 治理思路

傳統(tǒng)的河湖治理方法，主要著眼于解決河湖防洪安全隱患，往往忽視了河湖水生態(tài)系統(tǒng)的自身需求。伴隨生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)程，河湖生態(tài)治理的概念應(yīng)運(yùn)而生，綜合了水質(zhì)、水量、河道形態(tài)以及流域等的生態(tài)修復(fù)需求，相關(guān)技術(shù)及研究也有了長(zhǎng)足進(jìn)展。

扎塘魯措湖進(jìn)口河段干支流交匯口處屬?zèng)_洪積層，經(jīng)長(zhǎng)年地表徑流水力侵蝕后，河谷地形屬“U”形河床，入湖后泄水主通道位于湖區(qū)左側(cè)河道，湖中及壩前區(qū)域因多年泥砂沉積形成長(zhǎng)條形淤積帶?？紤]河道河勢(shì)、水沙條件、湖區(qū)現(xiàn)狀，結(jié)合河道防洪和湖區(qū)生態(tài)環(huán)境、旅游發(fā)展等需求，分區(qū)建立攔砂系統(tǒng)、排砂系統(tǒng)、生態(tài)護(hù)坡帶和生態(tài)濕地景觀區(qū)(見(jiàn)圖2)，形成自然恢復(fù)為主、人工干預(yù)為輔，整體性及系統(tǒng)性較強(qiáng)，滿足區(qū)域防洪、生態(tài)、水質(zhì)、旅游等多目標(biāo)協(xié)同治理需求的綜合治理方案。

圖2 扎塘魯措湖生態(tài)治理方案示意

4 治理方案

4.1 攔砂系統(tǒng)

谷坊作為一種人工與自然相耦合的工程措施，廣泛用于防治泥石流災(zāi)害，具有抬高侵蝕基準(zhǔn)、攔蓄泥沙、穩(wěn)定溝道等作用。

考慮扎塘魯措湖淤積主要來(lái)源于上游河流洪水挾砂入湖，在入湖段呈階梯式布置兩座攔砂谷坊(由沉砂池、攔砂壩、海漫段及導(dǎo)流墻組成，見(jiàn)圖3)，作為湖區(qū)泥砂防治第一道措施，以初步攔蓄入庫(kù)卵石、礫塊、粗砂等，減少入湖泥砂含量，汛后可人工清淤沉砂池并轉(zhuǎn)運(yùn)沉積物。

圖3 攔砂谷坊平面布置設(shè)計(jì)示意

4.2 排砂系統(tǒng)

水庫(kù)淤損庫(kù)容恢復(fù)，主要有機(jī)械清淤和水力排砂兩種方式。機(jī)械清淤可有效清除庫(kù)區(qū)底層固結(jié)淤積物。水力排砂則通過(guò)調(diào)水、導(dǎo)砂、排砂等系統(tǒng)設(shè)計(jì)及合理調(diào)度，充分利用水流自然之力，將新入庫(kù)和前期淤積泥砂輸移至下游河道，長(zhǎng)期運(yùn)用使庫(kù)區(qū)重建新的相對(duì)平衡，形成能將全年來(lái)砂排走的新河床，水庫(kù)便可長(zhǎng)期保留大部分有效庫(kù)容。

針對(duì)扎塘魯措湖水力特性、淤積現(xiàn)狀、地形地貌等特征，設(shè)計(jì)由輸砂通道、導(dǎo)砂通道及沖砂閘組成的排砂系統(tǒng)。

4.2.1輸砂通道

分析湖區(qū)水下地形測(cè)量成果，可以看出水流動(dòng)力軸線偏于湖區(qū)左側(cè)河道，從2#攔砂谷坊起，將主流方向長(zhǎng)1 000 m、寬15 m的主河道清淤2.1 m后可塑造為湖區(qū)的輸砂通道(見(jiàn)圖4)。利用中、高洪水較強(qiáng)的挾砂能力，將經(jīng)攔砂谷坊初步攔濾后的含砂洪水迅速輸往壩前，減少湖區(qū)中間地帶的泥砂沉積。輸砂通道充分發(fā)揮異重流排沙作用，可形成長(zhǎng)期有效的水力輸砂減淤效應(yīng)。

圖4 輸砂通道設(shè)計(jì)示意

4.2.2導(dǎo)砂通道

考慮壩前區(qū)域水流運(yùn)動(dòng)方向及泄洪沖砂要求，將壩前長(zhǎng)80 m河道按清淤平均厚度3.6 m、河床坡度i=0.02設(shè)計(jì)為喇叭形導(dǎo)砂通道(見(jiàn)圖5)，在洪水期開(kāi)閘泄洪沖砂時(shí)，引導(dǎo)來(lái)砂進(jìn)入泄洪閘，隨洪水排入下游。

圖5 導(dǎo)砂通道設(shè)計(jì)示意

4.2.3沖砂閘

結(jié)合已建攔河壩、兩岸建筑物和天然地形地貌情況，在現(xiàn)有壩體兩側(cè)分別進(jìn)行切割方形槽口新建兩座泄洪沖砂閘(見(jiàn)圖6)，閘室凈空尺寸為3.0 m×3.0 m，采用C25鋼筋砼結(jié)構(gòu)。閘后設(shè)鋼筋砼結(jié)構(gòu)消力池及鉛絲石籠海漫。經(jīng)水力計(jì)算，30年一遇洪水條件下閘孔最大流速為3.69 m/s，大于閘前泥砂啟動(dòng)流速，利于泄洪沖砂。

圖6 泄洪沖砂閘平面布置設(shè)計(jì)示意

4.3 生態(tài)護(hù)坡帶

扎搪魯措湖左岸為景區(qū)人文活動(dòng)中心，湖區(qū)清淤整治后，左岸原有土質(zhì)邊坡隨水位漲跌及水流沖刷，極易出現(xiàn)失穩(wěn)滑塌帶來(lái)防洪安全隱患。

傳統(tǒng)河道治理中，岸坡防護(hù)更多考慮岸坡穩(wěn)定性與河道防洪要求，采用漿砌塊石、干砌塊石或混凝土等剛性材料護(hù)坡，缺乏景觀性及對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。新興的植物與工程復(fù)合的生態(tài)護(hù)坡技術(shù)，利用植物與巖、土體的相互作用，組建工程和植物相結(jié)合的綜合護(hù)坡系統(tǒng)，使之既能滿足對(duì)邊坡表層穩(wěn)定的要求，又能恢復(fù)被破壞的自然生態(tài)環(huán)境。

擬對(duì)湖區(qū)左岸550 m長(zhǎng)堤岸采用網(wǎng)格生態(tài)護(hù)坡技術(shù)(見(jiàn)圖7)，在網(wǎng)格中栽種植物，形成網(wǎng)格與植物綜合護(hù)坡系統(tǒng)，兼顧岸坡穩(wěn)定性、景觀性及生態(tài)性等多方面要求。

圖7 生態(tài)護(hù)坡帶設(shè)計(jì)示意

4.4 生態(tài)濕地景觀區(qū)

濕地是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在保持生物多樣性、調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源以及凈化水質(zhì)、蓄洪防旱上有重要的功能。在當(dāng)下人們注重生活質(zhì)量、熱愛(ài)旅游，同時(shí)追求對(duì)自然的崇尚、熱愛(ài)和回歸的情況下，濕地景觀已成為一大旅游熱點(diǎn)，為當(dāng)?shù)貛?lái)良好的旅游經(jīng)濟(jì)效益。

扎搪魯措湖在枯水期湖水位下降后，湖中淤積部位及湖左岸下游因泥沙淤積形成的河灘地均因地勢(shì)較高裸露湖面，可將兩片區(qū)域設(shè)計(jì)為濕地景觀(見(jiàn)圖8)。其中，湖中淤積帶以保持原生自然植被為主，輔以人工種植水生植物，打造自然濕地景觀；左岸下游河灘地則主要為人工種植水生植物為主的人工濕地景觀；同時(shí)沿湖中自然濕地區(qū)右側(cè)岸線清淤河床，塑造生態(tài)泄水渠，與自然濕地、人工濕地組合營(yíng)造“草碧色，水綠波”的生態(tài)濕地景觀區(qū)。

圖8 生態(tài)濕地景觀區(qū)設(shè)計(jì)示意

5 結(jié)語(yǔ)

扎塘魯措湖因長(zhǎng)年上游洪水挾砂入湖、缺乏排砂防淤功能而造成湖區(qū)嚴(yán)重淤積，破壞了原有良好的生態(tài)環(huán)境，亟需治理。本文因湖施策，因地制宜，以生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展理念為指導(dǎo)，考慮河道河勢(shì)、水沙條件、湖區(qū)現(xiàn)狀，結(jié)合河道防洪和湖區(qū)生態(tài)環(huán)境、旅游發(fā)展等需求，提出水力排砂、生態(tài)護(hù)坡和生態(tài)景觀的綜合治理思路，形成自然恢復(fù)為主、人工干預(yù)為輔的多目標(biāo)生態(tài)系統(tǒng)治理方案，結(jié)合后續(xù)綠色廊道、觀光棧橋建設(shè)，以實(shí)現(xiàn)水生態(tài)與水安全、水環(huán)境、水景觀和諧統(tǒng)一，協(xié)調(diào)發(fā)展的生態(tài)治理目標(biāo)，描繪“河暢、水清、岸綠、景美”的美麗河湖生態(tài)畫卷。