一種順直河道低水蜿蜒生態(tài)構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種順直河道低水蜿蜒生態(tài)構(gòu)建方法，屬于河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域， 特別是涉及城市中空間受限順直河道低水生態(tài)構(gòu)建方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 據(jù)估計，全世界大約有60%的河流經(jīng)過了人工改造，包括筑壩、筑堤、自然河道渠 道化、裁彎取直等，在城市中，河道人工改造現(xiàn)象更為突出。順直河道形態(tài)主要存在平面順 直化、斷面規(guī)則化等特點，這種河道形態(tài)的不合理性導(dǎo)致了自然水文條件及河流地貌特征 的單一化。平面上順直化導(dǎo)致無法形成自然條件下河流蜿蜒形態(tài)，也不存在多樣化的流速 帶；而斷面上的幾何規(guī)則化，也無法構(gòu)建深槽、淺灘交錯的多樣性格局。這些因素的不足導(dǎo) 致了河流生境異質(zhì)性的降低，生物棲息環(huán)境的破壞，其后果是生物多樣性的下降，河流生態(tài) 系統(tǒng)的退化。
[0003] 隨著人們認識到順直河道不利于生態(tài)環(huán)境的維護，已開始對一些順直河流進行了 生態(tài)改造，以恢復(fù)其原有的自然蜿蜒特性。目前主要是通過在大范圍內(nèi)修復(fù)作業(yè)將已被直 線化的河道直接改變成蜿蜒形態(tài)。其中一個比較典型的例子就是美國基西米河生態(tài)修復(fù)工 程，在其下游二級回填工程中，回填部分被渠化的河道，重新開挖渠化工程中被回填掉的河 道，與部分殘余河道連接形成蜿蜒形態(tài)，恢復(fù)到渠化前的自然狀態(tài)。然而，一般情況下城市 順直河道空間拓展受限，難以直接進行大尺度改變河道形態(tài)來形成平面上的蜿蜒性；此外， 城市順直河道雖然一般以防洪為主，但是洪水持續(xù)時間較短，一年中大部分時段內(nèi)都處于 低水狀態(tài)，不能為了短期的防洪目標就犧牲了順直河道長期的生態(tài)效益。針對寬度受限、短 期防洪為主的城市順直河道，如何構(gòu)建其蜿蜒形態(tài)已成為亟待解決的問題。目前，在這方面 鮮有研宄，因此，解決城市順直河道蜿蜒性構(gòu)建問題具有重要的現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對上述問題提供了順直河道低水蜿蜒生態(tài)構(gòu)建方法。
[0005] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明所述的一種順直河道低水蜿蜒生態(tài)構(gòu)建方法，步驟如下：
[0007] 步驟一：分析順直河道由于平面順直化、斷面規(guī)則化而帶來的生態(tài)問題；分析待 修復(fù)順直河道的特點，如果是寬度受限、短期防洪為主，則應(yīng)主要通過在兩岸交錯布置低矮 的生態(tài)構(gòu)造物來構(gòu)建低水蜿蜒形態(tài)；
[0008] 步驟二：對待修復(fù)順直河進行調(diào)查，獲取河道低水蜿蜒性水文資料；根據(jù)河道的 生態(tài)景觀要求，依據(jù)已有研宄成果確定相應(yīng)的設(shè)計水位與設(shè)計流量；
[0009] 步驟三：根據(jù)步驟二得到的設(shè)計水位或設(shè)計流量，由河相關(guān)系中河寬與水深或流 量的關(guān)系確定蜿蜒性設(shè)計河寬。
[0010] 步驟四：根據(jù)步驟三得出的設(shè)計河寬，由河道蜿蜒形態(tài)特征值與河寬的經(jīng)驗公式 計算低水構(gòu)建蜿蜒形態(tài)特征值，確定彎曲半徑R、蜿蜒波長Lm、擺幅TmW及過渡段長度L等 特征值。
[0011] 步驟五：根據(jù)步驟三、步驟四得到的設(shè)計參數(shù)，分別由設(shè)計水位或設(shè)計流量確定生 態(tài)構(gòu)造物高程，由設(shè)計河寬確定生態(tài)構(gòu)造物伸入河道的長度，由蜿蜒形態(tài)特征值確定生態(tài) 構(gòu)造物的總體布置形式；在設(shè)置生態(tài)構(gòu)造物的初期需采用負反饋調(diào)節(jié)與維護，持久穩(wěn)定地 形成低水蜿蜓流動狀態(tài)。
[0012] 本發(fā)明所述的順直河道低水蜿蜒生態(tài)構(gòu)建方法，步驟二中低水蜿蜒生態(tài)構(gòu)建的設(shè) 計水位在枯水位以上、中水位以下區(qū)間內(nèi)，可由最小景觀水位或平灘水位來確定；設(shè)計流量 可由生態(tài)需水量、生態(tài)基流、最小景觀流量或第二造床流量來給定。
[0013] 本發(fā)明所述的順直河道低水蜿蜒生態(tài)構(gòu)建方法，所述的步驟三中得到設(shè)計水位 時，通過下列公式計算得到河寬
【主權(quán)項】
1. 一種順直河道低水蜿蜒生態(tài)構(gòu)建方法，其特征在于，步驟如下： 步驟一：分析順直河道由于平面順直化、斷面規(guī)則化而帶來的生態(tài)問題，提出順直低水 蜿蜒生態(tài)構(gòu)建的方法； 步驟二：對需要修復(fù)的順直河進行調(diào)查，獲取河道低水蜿蜒性水文資料，并計算相應(yīng)的 設(shè)計水位與設(shè)計流量； 步驟三：根據(jù)步驟二得到的設(shè)計水位或設(shè)計流量計算相應(yīng)的低水蜿蜒設(shè)計河寬； 步驟四：根據(jù)步驟三得出的低水蜿蜒設(shè)計河寬，計算低水蜿蜒形態(tài)特征值； 步驟五：根據(jù)步驟四得出的水位與流量、河寬、蜿蜒形態(tài)特征值后，通過水位流量確定 生態(tài)構(gòu)造物高程，由河寬確定生態(tài)構(gòu)造物伸入河道的長度，由蜿蜒形態(tài)特征值確定生態(tài)構(gòu) 造物的總體布置，使其按一定規(guī)則交錯布置在順直河道兩岸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的順直河道低水蜿蜒生態(tài)構(gòu)建方法，其特征在于：步驟一中提 出的低水蜿蜒構(gòu)建方法是基于順直河道寬度受限、短期防洪的條件，在小空間尺度上采用 設(shè)置生態(tài)構(gòu)造物的間接措施來促使河道內(nèi)水體蜿蜒流動。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的順直河道低水蜿蜒生態(tài)構(gòu)建方法，其特征在于：步驟二中低 水蜿蜒生態(tài)構(gòu)建的設(shè)計水位可由最小景觀水位或平灘水位來確定；設(shè)計流量可由生態(tài)需水 量、生態(tài)基流、最小景觀流量或第二造床流量來給定。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的順直河道低水蜿蜒生態(tài)構(gòu)建方法，其特征在于：所述的步驟 三中得到設(shè)計水位時，通過河相關(guān)系中寬深比公式計算得到設(shè)計河寬：
公式中B為低水蜿蜒構(gòu)建設(shè)計河寬，h為低水期平均水深，ξ為河相系數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的順直河道低水蜿蜒生態(tài)構(gòu)建方法，其特征在于：所述的步驟 三中得到設(shè)計流量時，可通過河相關(guān)系中河寬與流量的關(guān)系式計算得到設(shè)計河寬： B = aQb 公式中B為低水蜿蜒構(gòu)建設(shè)計河寬，Q為設(shè)計流量，a、b可由類似河流相應(yīng)統(tǒng)計得出值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的順直河道低水蜿蜒生態(tài)構(gòu)建方法，其特征在于：步驟四中通 過如下公式計算得到彎曲半徑R、蜿蜒波長Lm、擺幅T m、渡段長度L等蜿蜒河道特征值； Lm= (10 ~14) B R = (3 ~5) B L = (1 ~5)B Tm= (4 ~5) B 公式中B為低水蜿蜒構(gòu)建設(shè)計河寬。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的順直河道低水蜿蜒生態(tài)構(gòu)建方法，其特征在于：計算出設(shè)計 水位與流量、河寬、蜿蜒形態(tài)特征值后，由水位流量確定生態(tài)構(gòu)造物高程，由河寬確定生態(tài) 構(gòu)造物伸入河道的長度，由蜿蜒形態(tài)特征值確定生態(tài)構(gòu)造物的總體布置形式，使其交錯布 置在順直河道兩岸，促使河水蜿蜒流動。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種順直河道低水蜿蜒生態(tài)構(gòu)建方法，屬于河流生態(tài)修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域。順直河道低水蜿蜒生態(tài)構(gòu)建方法，步驟包括分析順直河道由于平面順直化、斷面規(guī)則化而帶來的生態(tài)問題，對需要修復(fù)的順直河進行調(diào)查，獲取河道低水蜿蜒性水文資料，并計算相應(yīng)的設(shè)計水位與設(shè)計流量；根據(jù)得到的設(shè)計水位或設(shè)計流量計算相應(yīng)的低水蜿蜒設(shè)計河寬；根據(jù)得出的低水蜿蜒設(shè)計河寬，計算低水蜿蜒形態(tài)特征值；由河寬確定生態(tài)構(gòu)造物伸入河道的長度，使其按一定規(guī)則交錯布置在順直河道兩岸。本發(fā)明充分考慮了順直河道行洪安全的要求，為大量存在的空間受限順直河道提供生態(tài)改造方法，以形成低水蜿蜒形態(tài)，并逐漸形成多樣性水流及河床形態(tài)條件，改善低水河流生態(tài)條件。
【IPC分類】E02B5-02, G06F17-50
【公開號】CN104765935
【申請?zhí)枴緾N201510208544
【發(fā)明人】付中敏, 卓家軍, 儲明生, 張瑋, 劉博雅, 韓衛(wèi)東, 顧丹平
【申請人】河海大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年4月28日