生态河道修复工程
河道是包括土地、动植物、水体的复杂生态系统。具有调节径流、调蓄水量、去除水中有毒有害物质，提供水生、陆生动物栖息地的功能，植被特征明显不同于两侧土地，有较高水平的物种多样性，种群密度和物生产率。
我国目前河道修复工程多考虑河道的水利条件，常见的河道整治工程如下：1、加高河堤；2、采用钢筋混凝土和块石结构；3、河道人工化、渠道化；4、清淤。采用以上方法将极大的影响河道生态功能，造成河道生境单一，水生植物缺乏，周边生态食物链断裂，生物多样性减少，河道净化能力较差等后果。
河道生态修复以生态手段，使河道生态系统恢复到被破坏前的近似状态，且能够自我维持动态平衡的复杂过程。生态修复需要对生态系统结构和功能，包括水质净化物理过程、化学过程、生物特征有充分的认识。工程设计主要包括河流生态修复设计，河床生态修复设计，河岸生态修复设计和河岸带生态修复设计。
一、河流生态修复设计技术
河流生态修复主要任务是将人工河道形态修复成近自然的河道形态。自然河流有如下四中类型：1、顺直微弯型：总体顺直并略有弯曲，深槽、浅滩交错分布其中；2、弯曲型：具有外形曲折、蜿蜒蠕动的动态特性，分布范围广，任意两相邻浅滩的间距约为河宽的5～7倍；3、分汊型：又称江心洲型河道，具有一个或几个江心洲，河身呈莲藕状，具有两股以上的汊道，汊道交替消长；4、游荡型：河身顺直宽浅，沙滩众多，汊道交织，河床变形迅速，主槽摆动不定，水流散乱。河流生态修复中，主要应针对河流形态，将沟渠化的河流形态改造成近自然的河流形态。
1.河流断面设计
河道断面应设计有深潭和浅滩，断面上植物设计应注意层次，设计时应注意乔木、灌木和水生植物布置的位置和宽度，理想的河道断面图如图1所示。
图1 河道剖面理想断面设计
对于硬质化现象严重的河道断面，应以河道修复理想剖面为基础，加以改造。硬质化河道生态修复剖面如图2所示。
图2 硬质化河道生态修复剖面
2.浅滩和深潭河流结构设计
深潭和浅滩是自然河道中常见的较复杂的生境，为浮游生物，鱼类等提供复杂的生活环境，躲避天敌，有利于河道生物多样性的丰富，对于河流生态修复有着重要意义。针对人工河道，应在沿河流方向剖面，塑造地形，形成近自然的深潭和浅滩，深浅变化明显。沿河流方向生态修复剖面如图3所示。
图3 沿河道方向生态修复剖面
3.多孔隙河岸结构的设计
在河道近水区采用多孔隙结构材料，一方面多孔结构表面积较大，较大的空间可供植物生长，其次河岸疏松的结构为鱼类，微生物提供避难和觅食的场所，丰富河岸周边的物种群落。河道生态修复过程中，多采用植物护岸、植物木材和石料组合护岸、植物袋和混凝土组合护岸、石笼和植物组合护岸，这些护岸与硬质化护岸不同，给河岸周边生物留下了充足的生存空间。常见的河道护岸修复示意图如图4所示。
图4 多孔隙河岸结构设计
二、河床生态修复设计技术
河床生态修复技术主要针对河道内部，在河床上构建构筑物，如丁字坝等，改变河道水力条件，进而形成深潭和浅滩交替的地形特点，恢复底栖动物，构建河流健康的食物链，形成河道食物网，丰富河道及周边的生物多样性。
1.河床深潭与浅滩设计
蛇形河道河床生态修复工程在河道生态修复工程的基础上，根据流体力学的一般规律，构建深潭与浅滩共存的河床地形。河流弯道的外侧受河水冲刷，适宜设置结构较牢固的深潭结构，弯道内侧河水流速缓慢，易形成回旋的涡流，宜设置浅滩结构。河床深潭与浅滩设计如图5所示。
图5 河床深潭与浅滩设计
2.丁坝设计
（1）桩式丁坝
桩式丁坝是在河床内打入木桩，利用木桩减缓水流速度，使河水中的悬浮物沉积，在丁坝周围形成浅滩地形，桩式丁坝具有设计合理、施工简易、坝体内无内压力、可有效减轻局部冲刷、维护方便等优点，可广泛应用于各类河道治理、海塘保护等工程中。
桩式丁坝以木桩为原材料，木桩尺寸一般长约3~5m，粗约12~15cm，木桩与木桩之间的间隔约为1m。丁坝尺寸设计应符合水利条件，丁坝宽度为应在1/10河宽以内，高度应设计为洪水的0.2~0.3，丁坝间隔的丁坝长的2~4倍，约为10~30倍。桩式丁坝断面示意图如图6所示。
图6 桩式丁坝断面示意图
桩式丁坝布置时，应充分考虑木材的防腐和丁坝的维护。桩式丁坝原材料为木材，易腐烂，不做好防腐工作，将大大减小丁坝的使用寿命；桩式丁坝施工时应交错打桩，上游木桩应略低于下游木桩，使每根木桩受同等的水力冲击力；配置长丁坝时需要充分研究，丁坝建设应与河道治理规划整体结合。
（2）石丁坝
石丁坝是使用毛石堆砌或者填土表面用毛石干砌或浆砌的不透水丁坝，常采用的有干砌丁坝、浆砌丁坝、混合砌丁坝和框架结构丁坝，石丁坝适用于河床为砂砾，流速较快的河流。石丁坝多用作减缓洪水，改变水流方向，保护有侵蚀风险的河岸等，并且丁坝间的泥沙堆积可创造近自然的河岸。
石丁坝的原材料主要为自然石料，可采用工程施工产生的石料，石料形状和色彩应与周围环境协调，粒径应能维持丁坝稳定。石丁坝宽度为应在1/10河宽以内，高度应设计为洪水的0.2~0.3，丁坝间隔的丁坝长的2~4倍，约为10~30倍。石丁坝断面示意图如图7所示。
图7 石丁坝断面示意图
石丁坝修建时应注意丁坝头部取较大的石料，减小坝表面的凹凸面，内部使用水泥砂浆连接，减小丁坝头部集中水平和集中垂直流线的危险。若河流的河床多为砂砾，且冲刷现象较明显，应考虑设置反滤层。若希望在丁坝间形成河湾，应控制丁坝间距离，保证河湾不被埋没。石丁坝根部应种植固岸效果较好的植被，防止河岸受侵蚀。
（3）混凝土丁坝
混凝土丁坝是使用不规则的混凝土块体建造丁坝，在其上覆盖当地河床材料，
表土和抛石，其中水下部分多采用抛石和河床材料，水上部分采用覆土。混凝土丁坝可减缓水力势能，促使泥沙堆积，丁坝结构在洪水时可成为鱼类的避难所。
混凝土丁坝原材料采用不规则混凝土砌块，其上再铺种植土或河床材料，扦插或栽植柳树。丁坝宽度为应在1/10河宽以内，高度应设计为洪水的0.2~0.3，丁坝间隔的丁坝长的2~4倍，约为10~30倍，在凹岸配置丁坝时，丁坝的间隔通常在长度的2倍以内。混凝土丁坝断面示意图如图8所示。
图8 混凝土丁坝断面示意图
混凝土丁坝设计时应采用不规则且不易被冲走的混凝土块体，采用木沉排和蛇笼作为护脚固槽，若河流的河床多为砂砾，且冲刷现象较明显，应考虑设置反滤层，防止河床砂砾被冲走。
3.护底固槽设计
护底固槽设计主要采用较缓的迫降比，利用砌石、混凝土体块等在河床上建设挡水建筑物等方法，加固河槽。传统的护底固槽工程落差较大，鱼类无法洄游，生态护底固槽工程采用较缓的迫降比，将护底固槽工程在河流沿线分为缓流浅滩，急流浅滩和深潭三部分，有利于鱼类洄游。生态护底固槽工程如图9所示。
图9 生态护底固槽工程示意图
4.城市中小型河床的近自然修复方法
