大汶河生态型河道综合整治研究.docx

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大汶河生态型河道综合整治研究

大汶河生态型河道综合整治研究

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摘要：

本文结合我国平原河道的水质环境与生态环境现状，以大汶河泰安段为研究对象，分析了大汶河河道生态环境和工程措施治理中所面临一些问题以及产生这些问题的原因。

本文将从河道生态治理角度，以人与自然和谐共处为治河理念，对大汶河河道整治进行研究，同时，对大汶河泰安段水污染控制与水质预测进行了初步研究，分析了产生水污染的原因，选择合适的水质模型，进行纳污能力计算及水质预测。

“南水北调”东线工程比较突出的问题就是水质污染问题，大汶河水质直接影响其供水质量。

按照规划水平年规划的水质目标，预测了治理后的结果，并结合实际提出了一些水污染控制措施，对指导工矿企业排污、城市规划布局、水资源合理开发利用与保护、以及国民经济和社会可持续发展等方面具有重大科学意义。

关键词：

生态河道；水质预测；河道整治；护岸材料

ThecomprehensiveimprovementofDawenRiverto

becomeecologicalriver

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Abstract:

ConsideringthewaterqualityandthestatusofecologicalenvironmentoftheplainriversinChina,thispapertakesthepartoftheDawenRiveraroundTaianasthestudyobjectandanalysestheproblemsrousedfromthemanagementofDawenRiverchannelecologicalenvironmentandtheengineeringmeasuresandthereasonsoftheseproblems.ThepaperwillmakearesearchabouttheDawenRiverimprovementfromtheangleofriverecosystemmanagementandtheriverregulationphilosophyofman-and-natureharmoniouscoexistence.Atthesametime,thepaperalsoundertakesapreliminarystudyaboutDawenRiver’spollutioncontrolandwaterqualityprediction,andanalyzesthereasonsofwaterpollutionbychoosingproperwaterqualitymodelandtherightcalculationofdirtassimilativecapacityandwaterqualityprediction.Thecomparativelysalientproblemsofthetheeasternrouteofthe“south-to-northwatertransfer”arewaterpollution,whichdirectlyaffectsthequalityofthewatersupply.Accordingtothewaterqualityobjectiveoftargetyearofwaterconservancyplanning,thispapergivesoutthepredictionofthetheresultaftertheimprovement.Italsoputforwardwithsomemeasurestocontrolwaterpollutionbasedonthereality.，whichhasgreatscientificsignificanceinmanyaspects,suchastheguidanceofindustrialandminingenterprises’pollutiondischarge,thelayoutofurbanplanning,therationaldevelopmentandutilizationofwaterresourceandsustainabledevelopmentofnationaleconomyandsociety.

Keywords:

ecologicalriver;waterqualityprediction;riverregulation;revetmentmaterial

目录

1前言1

1.1我国河道整治的现状2

1.2我国河道面临的问题4

1.3研究的目的与意义5

2大汶河基本概况7

2.1自然环境7

2.2社会经济概况12

3大汶河生态状况及面临的主要问题15

3.1水环境现状15

3.2大汶河水质污染原因分析20

3.3大汶河采砂对河道的影响22

4大汶河生态型河道综合整治研究23

4.1大汶河工程概况及存在的问题23

4.2河道生态建设理论研究26

4.3生态型河道综合整治28

5大汶河综合整治措施及建议50

5.1大汶河综合整治措施50

5.2结论与建议51

参考文献：

54

致谢词57

Contents

1Foreword1

1.1Currentsituationofriverregulation2

1.2Problemsofriverregulation4

1.3PurposeandSignificanceofResearch5

2BasicstatusofDawenRiver7

2.1Natureenvironment7

2.2Socioeconomicstatus12

3Ecologicalsituationandproblems15

3.1Waterenvironment15

3.2PresentstatusofwaterpollutionanditscauseanalysisofDawenRiver20

3.3InfluenceofextractingsandtoDawenRiver22

4StudyoncomprehensiveimprovementofecologicalrivercourseofDawenRiver23

4.1BriefintroductionofprojectandproblemsofDawenRiver23

4.2StudyofEco-riverConstructionTheories26

4.3ComprehensiveimprovementofecologicalrivercourseofDawenRiver28

5Comprehensiveimprovementmeasuresandrecommendations50

5.1ComprehensiveimprovementmeasuresofDawenRiver50

5.2Conclusionsandrecommendations51

Reference54

Acknowledgements57

1前言

随着人类对河流的改造能力不断增强，人与河流的关系由最初的原始依赖，在洪涝灾害的威胁与巨大经济利益的诱惑下，走向对河流的开发利用，进而由于人类对防洪的错误认识和过度的开发利用，导致河道空间发生畸变，引起水环境质量下降，威胁着人类的生存。

河道水环境污染的加剧让河道生态建设逐渐走进了人们的视野，本文旨在提出恢复河道生态系统，建设生态型河道的工程措施和非工程措施。

当前，可供我们借鉴的有日本的“多自然型河流治理”、韩国历史上最大的城市化修复工程——清溪川复原工程以及德国的莱茵河治理等优秀工程，我们可以从中吸收大量的成功经验，并应用到国内的生态河道的建设中，为国内生态河道建设提供更多的新思路。

当前国内已实践的生态河道工程有北京转河、潍坊白浪河、浙江“万里清水河道建设工程”等项目，它们在恢复和提高河道生态功能，充分体现生态性、自然性和亲水性等方面做出了重要的实践，为我国生态河道建设迈出了重要的一步。

本论文首先整理了我国河道整治现状以及存在的问题，分析了我国河道整治中忽略河流生态环境所产生的一系列问题，面对这个复杂问题，应坚持权衡利弊，趋利避害的辩证思维方法，探索通过工程措施、生物措施和管理措施，尽量避免、缓解或补偿水利工程对于合理生态系统的负面影响，达到社会经济效益与生态保护双赢的目标。

其后结合大汶河的自然情况、社会经济概况以及工程概况，分析了大汶河生态概况以及存在的主要问题，大汶河河道整治工程中存在的主要问题以及大汶河采砂对河道的影响。

最后，对河道生态建设的理论深入研究，提出了以水质控制、确定河沙禁采区和清障范围以及修建生态护岸为主的整治措施，进行了纳污能力计算以及水质预测。

生态河道的建设应在保证行洪安全的基础上，综合多种技术措施治理被污染水体，优先选择柔性护岸护坡材料以替代混凝土材料，进而恢复水、土壤、生物三者之间的生态循环，以求达到人们对于生态河道的永续利用的要求。

大汶河不同河段的水环境现状及水体纳污能力是不同的，应该在充分调查分析的基础上，根据当地的经济、政治、社会条件，根据河道的破坏程度综合考虑，统筹规划，只有在因地制宜的基础上，结合合理的景观规划，才能恢复河道的生态系统，并实现生态效益、经济效益和社会效益的统筹和谐可持续发展。

1.1我国河道整治的现状

中国河流众多，充足的水资源孕育了灿烂的华夏文明。

在河道治理工程中，通过筑堤、固岸、清淤、建坝等手段，实现河道行洪除涝、取水利用、交通航运之目的，是河道治理的一般要求。

然而，由于人们环保意识的薄弱，加之过度的开发、错误的防洪理念，导致河道生态多样性减少、河水与驳岸的自然生态链中断、水体自净能力丧失等一系列问题，影响河道的可持续发展。

由于国内缺少对河流生态环境的正确认识，只注重经济建设，忽视对生态环境的维持，出现了城市和工业用水挤占农业用水，农业用水挤占生态用水的现象，导致生态环境恶化，进而对经济的可持续发展构成极大威胁，具体表现如20世纪90年代以来黄河频繁断流、北方地区沙尘暴肆虐、江河湖泊水体污染严重。

近几年，随着人们对河流认识的深入及工程的实施，对河流的生态环境治理从原来仅对河流水环境污染进行治理和改善水环境质量逐步向河流生态用水、河流生态恢复及湿地、流域生态建设等方面扩展，如成都的府南河、太原的汾河、济南的小清河等河流水环境改善工程。

但从流域及河流两侧的社会发展、产业调整、土地及规划控制、生态景观建设等方面进行综合研究的成果甚少，基本上没有工程实践[1]。

在工程技术层面，纵观传统意义上水利工程的目标和技术，都是以建设和运行工程设施为手段，通过控制和改造河流，实现预期的经济效益和社会目标。

这虽然满足了社会经济需求，但是在不同程度上忽视了淡水生态系统的健康需求。

面对这个复杂问题，应坚持权衡利弊，趋利避害的辩证思维方法，探索通过工程措施、生物措施和管理措施，尽量避免、缓解或补偿水利工程对于合理生态系统的负面影响，达到社会经济效益与生态保护双赢的目标。

1.1.1部分河道淤积导致行洪能力降低

第一，许多河道缺少护岸设计，水土流失严重。

由于建设年代比较早，缺乏科学的规划与施工，导致竣工的河道缺少护岸的保护作用，这在很大程度上影响了河道抗流水冲击的能力。

河道的土壤成分暴露在外，在水力、太阳烘晒以及人力的交替作用下，产生了严重的水土流失现象。

而且流失的泥沙在河床内不断淤积，最终就会导致河床的不断抬高。

第二，大量有机质垃圾进入河道，是造成河道淤积的又一重要原因。

废物倾倒使河床越来越高，甚至使河道被掩埋。

同时，有机质垃圾倒入河道后，由于河道本身具有一定的自净能力，可以对排人的物质进行一定程度的“消化”,这些经过降解的物质最终会变成沉积物沉淀到河床的底部；若是未经水体“消化”的部分，则会以更大比重沉积于河床底部。

第三，清淤工作开展不及时，造成河道淤积。

当然，这与上述两点原因存在必然联系。

及时有效的河道清淤就不会造成河道的淤塞，也就不存在河道的淤积问题。

1.1.2部分河道的防洪能力不足

部分干流河道存在着不同程度的防洪标准偏低、堤身单薄等现象，一些河道的防洪能力未达设计标准，且部分河道两岸没有护岸工程，使得汛期洪水过境时，极易造成堤塌田毁的情况[2]。

1.1.3水质污染较为严重

我国经济迅猛发展，使得一些河道两岸的土地被开发利用，河道功能遭到严重损害；同时，大量生活污水和工业废水不经处理就直接排入河道，造成河水污染加剧，这都会导致水质的恶化、河道内的生态环境被破坏。

1.1.4河道形态被改变

由于管理机制的不完善及人们的环境意识淡薄，人们在河道中人为设障、乱堆废弃物、无序采砂，这严重改变了河道的天然断面形态，影响河道功能的正常发挥。

当前我国一些城市的河道治理工程，只是片面的提高河岸的硬化覆盖和追求河流的防洪功能，而对河流的资源功能与生态功能视而不见，不断破坏自然河流的生态链，引起了生态环境恶化严重。

为防止洪水的袭击，建设数量庞大的块石堆砌或钢筋混凝土等形式的直立式护岸，使河流完全人工化、渠化、边坡硬化，阻断了河流正常的生态进程，从而导致了动植物数量的锐减、水体涵养功能降低等问题，破坏了原有的形态，进而破坏了的生态平衡。

1.1.5河道护岸结构不合理

很长的一段时期内，我国的河道自然特征被渠道化，水生生物和水边植物、微生物的生存环境被破坏，水流的景观功能和生态功能被削弱。

这主要是以往的护岸工程常常只是考虑河道的行洪速度、水土保持、河道冲刷等因素，忽视了河道的其它功能。

河道的护岸结构往往采用现浇混凝土护岸、干砌块石或浆砌护岸、预制混凝土块体护岸等结构，这明显不符合现代人追求人与环境和谐相处的理念[3]。

1.2我国河道面临的问题

水密切关系着我们的生活，水系一般都承担着该地区的各方面水资源的需求的重任。

对水资源的利用和保护非常重要。

但是目前的情况是对资源的保护不到位，采用的保护手段比较单一，对水资源的保护理念的相对比较陈旧，各个部门的宣传和保护力度不够。

这就导致了水资源浪费等等问题，给社会造成了很大的经济损失。

目前大汶河河道存在很多问题。

1.2.1防洪方面存在的问题

对于防洪方面，此水系防洪问题比较严重，防洪压力相当大，这是受其自生条件和长期的河道没有得到有效治理产生的。

由于长期没有得到有效的治理，淤积问题逐渐的严重，河床变浅而且变窄，直接影响了船只的通行。

河道闸内容水量比以前小了很多，防洪以及排涝能力减弱，其本应其的作用大大降低[4]。

如果长期的大雨以及外部水系水的大面积进入，很多低洼的地区就会被水淹没，导致经济损失的出现。

1.2.2植被破坏问题

河流上游的植被遭到了破坏，水土流失严重，这就引起了下游河道淤泥出现大面积堆积，河道被堵塞，河床变高。

在出现洪涝灾害的时候不能及时的将水排出，不能保证整个流域人们生活生产的安全。

1.2.3污染方面的问题

由于人口的增加，生活生产等问题严重影响着各方面的环境。

环境压力也就随之变大，河流也未能幸免。

其流域的工厂企业等污水的乱排乱放比较严重，及时打击力度加大，企业偷放问题也十分严重。

而且流域中很多非法养殖，污水没有进行处理就直接排放到河道中，给水资源带来了污染。

同时居民区的生活污水的乱排乱放，垃圾淤泥等乱扔乱倒。

有些居民在对河道进行拦截来捕鱼以及其他等等物体对河道阻拦，这些东西侵占了大面积的河道。

许多小区都没有对污水进行处理都直接排放到河道中，加重了河道的污染，河道被生活垃圾阻塞。

并且农业中农药化肥的大量使用，生态环境遭到了破坏，出现水化、绿藻等污染，河中的鱼虾等大量死亡，渔业资源损失巨大。

1.3研究的目的与意义

河流对于国民经济既有有利的一面，也有不利的一面。

兴利除害，对河流进行综合整治和开发，是关系到国计民生的重大问题。

特别是我国河流众多，洪水灾害严重，不得不修建大量的治河防洪、防护工程。

传统意义上水利工程的目标和技术，都是以建设和运行工程设施为手段，通过控制和改造河流，实现预期的经济效益和社会目标。

这虽然满足了社会经济需求，但是在不同程度上忽视了淡水生态系统的健康需求。

面对这个复杂问题，应坚持权衡利弊，趋利避害的辩证思维方法，探索通过工程措施、生物措施和管理措施，尽量避免、缓解或补偿水利工程对于合理生态系统的负面影响，达到社会经济效益与生态保护双赢的目标。

本文结合我国平原河道的水质环境与生态环境现状，以大汶河泰安段为研究对象，分析了大汶河河道生态环境和工程措施治理中所面临一些问题以及产生这些问题的原因。

本文将从河道生态治理角度，以人与自然和谐共处为治河理念，对大汶河河道整治进行研究，同时，对大汶河泰安段水污染控制与水质预测进行了初步研究，分析了产生水污染的原因，选择合适的水质模型，进行纳污能力计算及水质预测。

“南水北调”东线工程比较突出的问题就是水质污染问题，大汶河水质直接影响其供水质量。

按照规划水平年规划的水质目标，预测了治理后的结果，并结合实际提出了一些水污染控制措施，对指导工矿企业排污、城市规划布局、水资源合理开发利用与保护、以及国民经济和社会可持续发展等方面具有重大科学意义。

2大汶河基本概况

2.1自然环境

2.1.1地理位置及地形地貌

大汶河流域位于黄河下游，地处东经116°11′15″～118°0′0″，北纬35°37′30″～36°32′30″，北以泰山山脉和小清河为界，东以鲁山、南以蒙山及其余脉和淮河流域为界，西以黄河为界，西南与济宁市接壤。

流域东西长176.6km，南北宽102km，总流域面积9069km2，其中泰安市境内6457km2，莱芜市境内2124km2，沂源县、平阴县和章丘市境内487km2（见图1-1）。

大汶河流域地属鲁中山区，地势自东北向西南倾斜。

山丘区面积约占整个流域面积的三分之二，主要分布在流域东部的莱芜市，新泰市、岱岳区等地，山脉成“E”字型分布，主要山峰有泰山、徂徕山，新甫山、莲花山、蒙山余脉，最高处泰山玉皇顶，海拔1545m，相对高度1400m。

流域中部是广阔的平原，西部多为丘陵，西南为平原，间有洼地和湖泊。

流域最低处是稻屯洼，海拔37.5m，流域大部分高程在100—300m之间，约占总流域面积的70%，高程在300m以上的面积占总流域面积的20%之多。

流域地貌类型有：

Ⅰ、侵蚀构造中度切割中山。

分布于泰山、新甫山、徂徕山一带，山体由变质岩系组成。

海拔高度大于800m，相对高程大于400m。

最高为泰山，山势险峻，沟谷深峡，基岩裸露。

Ⅱ、侵蚀构造剥蚀和溶蚀低山。

分布于各中山周围，山体多由变质岩系组成。

各山脉北侧大多由寒武、奥陶系灰岩及少量中生代砂页岩组成。

海拔高度在400—800m，相对高程为200—400m。

Ⅲ、侵蚀构造剥蚀和溶蚀丘陵。

分布于低山周围区，其海拔高度为200—400m，相对高程小于200m。

地形破碎，灰岩地区岩溶发育。

分布于东平、肥城、莱芜以南、新汶以南。

由古生代碳酸盐类岩石组成。

在中部及东部环绕于中低山的周围，主要有太古界的变质岩和不同时期的侵入岩组成。

沟谷宽浅，切割强烈，坡度平缓起伏，多辟为耕地。

Ⅳ、山间河谷及冲积平原。

主要分布在泰莱盆地、新汶盆地、汶口盆地和肥城盆地，其次分布在牟汶河、柴汶河、汶河干流、康汇河两岸，沿河流发育地势平坦，向下游微倾斜，坡降在千分之一左右。

汶河河谷平原分布在两级阶地上，一级阶地为堆积阶地，二级阶地多为基座阶地，其上覆有较薄粘质砂土及砂质粘土。

Ⅴ、剥蚀堆积山前倾斜平原。

主要分布于汶河干流、大清河以南和宁阳西部。

地面平坦、微倾。

标高在40—80m。

东平湖周围为黄河冲积平原区，是由河流多次泛滥改道、期冲积而形成的，地面平坦，标高在38—40m。

2.1.2水文和气象

流域属暖温带大陆性半湿润季风气候区，寒暑适宜，光温同步，雨热同季。

全年辐射总量为117.9千卡／cm2。

3～11月份作物生长期间，有102亿千卡／公顷的能量可供利用。

年均日照时数2582.3小时，年日照百分率58.3％。

最大日照百分率在5月、10月份，为62～63％；最小日照百分率在7月份，为50～55％。

泰山山顶年日照时数2893小时，山下2464小时；日照百分率12月份最大，为74％；7月份最小，为49％。

年均光能辐射总量为129～125千卡／cm2。

流域内春季干燥多风，夏季高温多雨，秋季天高气爽，冬季寒冷少雪。

年均气温12.5～13.5℃。

月平均最低气温发生在1月份，一般为-1.8—3.4℃；月平均最高气温多发生在7月份，一般为26.1—27℃。

流域内区域不同有所差异，据常年观测，东部略低，西部略高。

年平均气温自东向西为12.4—13.5℃，最高气温自东向西为39.1—42.2℃。

流域内多年平均降水699.72mm，降雨量多集中6—9月份，雨量524.6mm，占全年降水量的52.3%，11—3月份降雨最少，一般降雨量为60.7左右，占全年的8.7%。

受地貌影响年均降水量东部大于西部，山区大于平原。

年际降水差异悬殊，如1964年流域平均降雨量1275mm，1968年只有452mm。

流域内多年平均蒸发量1757.8mm，自东向西最高月（6月份）蒸发量为350.5—452.5mm，最低月（12月份）蒸发量为21—24.8mm。

受泰山、徂徕山地形影响，岱岳区多东北风，肥城县多北风，其它县市多东南风。

风速在8、9月份最小，平均2m／s以下；3、4月份最大，平均3.7m／s。

流域霜冻期一般159—179天，初霜期一般为10月中旬，终霜期为4月上旬。

冻土层一般在30cm左右。

2.1.3水系及湖泊概况

大汶河是流域内的主要河流，是黄河下游的较大支流之一。

又名汶水，简称汶河。

发源于莱芜市松崮山南麓的沙崖子村，自东向西流经整个流域。

大汶口以上分南、北两支为上游，以北支牟汶河为主流。

流域形状如扇形。

大汶口至戴村坝为中游，戴村坝以下为下游，称大清河。

全长208公里，在东平县马口注入东平湖，自然落差362m，总流域面积为9069km2，莱芜市颜庄以上属山区河道，河岸稳定，河床宽150米左右。

颜庄以下流经泰莱平原，两岸大部分为耕地，河宽500—1000m，中游基本为平原河道。

自申村开始南岸筑有堤防，河宽达千米以上，形成复式河槽。

下游全部流经平原，两岸均有堤防，河宽在1000m左右。

中下游两岸险工较多。

北支牟汶河，流域面积3711km2。

主要支流有：

①瀛汶河，发源于章丘南部池凉泉，流经莱芜至岱岳区渐汶河村汇入牟汶河，全长86km，流域面积1326km2，占大汶河流域面积的14.6％，上游修建有雪野、黄前、公家庄、小安门等大中型水库。

②石汶河分东西两源，东源起自莱芜市后关，西源起于泰山主峰西北的牛栏口，两源至黄前水库汇合，其流域面积360km2，河长50km。

③泮汶河发源于泰山主峰以西的桃花峪，流经泰城至东店子村入牟汶河，河长42km，流域面积368km2，上游修建有大河水库。

南支柴汶河，流域面积为1944km2，占大汶河流域面积的