3.5 低成本丁坝｜河道修复技术手册

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书籍介绍

▲ 英国河流组织“河流修复中心（RRC）/ RRC官方网站：https://www.therrc.co.uk

《Manual of river restoration techniques》(《河道修复技术手册》）这本书来自英国的“河流修复中心（RRC）”，RRC在英国组织参与并实施了大量河道修复项目。手册编写的主要目的是按类型收集和记录河道项目中的生态修复技术并帮助河流管理者学习和应用这些可持续技术。 

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01 项目背景 

河道名称：埃文河

位置：Stratford-Sub-Castle, Salisbury,Wiltshire SU 127327

建设时间：1997年

威尔特郡的埃文河和英格兰南部的许多白垩溪流一样，在过去的几十年里已经严重退化。邻近地区过度的牛群放牧，导致河岸大面积侵蚀，下游鲑鱼产卵砾石区产生淤积。总的结果是形成了一条浅而宽的河道，栖息地的多样性变差。选择这条河流改造的原因是因为河道的严重退化。

▲项目修复前

之前的栖息地提升技术集中于改善和频繁地缩小河道以维持增加的流速。这包括生态工程方法，如广泛使用柳树、松丛和柴草来重新定义特定的河道特性。然而，这些技术造价过高，每延米需要花费约30-55英镑（见3.1和3.2节）。本项目试图评估一种替代技术，以确定是否可以使用由不同材料组成的低成本措施来实现相同水平的栖息地多样性。

我们试验了不同类型的丁坝结构，期望利用丁坝“重新激活”河段，引导水流特征的变化。流向下游的泥沙会在坝的上游和下游堆积，最终由输移质的沉降堆积，导致河道“自然”的变窄。围栏起河流防止牲畜进入，植物会稳定新河道边缘，导致河道内弯度和流动变化。生境多样性是物质变化和牲畜隔离的直接结果。

本项目中丁坝整体投资少于2000英镑，相当于每延米约11英镑。 

02 修复内容

设计思路是根据沿河的流态变化特性的需要，在两岸的特定点安装朝向上游的护堤。这是根据现场观察和对河流动力学的理解而设置的。

修复区段共125米长和7个丁坝。第一个丁坝在上游边界修建。丁坝通过确定水流方向后(使用浮绳)采用60度或30度的角度定位。同样的方法被用于构建每个丁坝。丁坝的具体定位都是现场确定。

▲项目设计修复平面

▲完工后效果

挖掘机用桩标划出区域后，挖深0.5m，宽1-2m，挖出的床和岸料放置在一边。壕沟被切进现有的堤岸以锚定丁坝。然后用白垩石或木桩捆填满壕沟，以增强其强度和稳定性，从沟中挖出的材料被替换到表层。

▲挖掘机开挖壕沟

▲丁坝填充剖面----石丁坝（左）和捆桩丁坝（右）

在石丁坝施工期间，白垩石采用挖掘机夯实。捆桩坝的木桩由挖掘机固定，锤子人工敲入，固定在适当的位置上。

随着河水流淌，每个结构都明显地产生了一条可见的“淤积线”，指明了由丁坝造成的减缓水流的范围。这些信息被用于确定下一个丁坝的位置，以避免重叠，使每一个丁坝效应得到最大限度地发挥。

丁坝的高度从河岸向河道中心降低，以免引起河岸的紊流和侵蚀。丁坝的位置面向上游，以确保大流量朝向河流中心。这是一项有效的“河岸保护”和“深潭冲刷”措施。

▲捆桩丁坝横剖面

03 运行效果（1999-2001）

当河道缩窄到约60%时，丁坝有效地提高了流速。冬季的水流侵蚀了一些砾石表面，直接沉积在堤坝下游的物质，形成了浅层的砾石滩。丁坝末端是相对高流速的区域：鲑鱼和鳟鱼利用这些区域产卵。

▲六个月的沉积状态

完工后不久，丁坝上游和下游砂石的堆积就开始了，包含细硅质、有机物质与粗砂和砾石的良好混合。这里生长着各类的沉水和挺水植被，为七鳃鳗和鲤科鱼苗提供了极好的栖息地。

最初视觉干扰上的担忧，已经被快速的淤积和边缘植物生长抵消，这些植物使这些结构自然化，并稳定了河岸。与捆桩填充结构相比，白垩砂石填充的坝在性能和稳定性方面没有显著差异，但造价低37%。

▲项目完工后的逐渐变化

我们对河道施工前后进行了监测，以评价该技术的成功程度。虽然工程预算很小，但人们认为监督工作的重要性值得额外支出。监测工作包括工程前、工程后1年及3年的实地生境及水流调查数据、鱼类数量、大型植物观察及大型无脊椎动物群落的抽样。

这项工作表明，滩涂与围栏的结合增加了边缘沉水和挺水植物的多样性，改变了基质组成(从以粉砂为主向砾石和卵石为主转变)，在缓流水域沉积了较细的物质。大型无脊椎动物多样性没有受到修复工作的影响，鱼类种群密度和多样性得到提高。

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