山區(qū)性河道生態(tài)護(hù)岸型式設(shè)計(jì)淺談

單建益,陸芳春

(浙江廣川工程咨詢有限公司,浙江 杭州 310020)

1 傳統(tǒng)山區(qū)性河道治理存在的問(wèn)題

近年來(lái),河道的生態(tài)建設(shè)越來(lái)越受到重視。山區(qū)性河道具有坡降大、流速快、水位變化幅度大、沖刷力強(qiáng)、土壤貧瘠及保水性差等特點(diǎn),其生態(tài)護(hù)岸型式的選擇相對(duì)比較困難。在傳統(tǒng)山區(qū)河道治理中,往往只考慮工程的結(jié)構(gòu)安全,護(hù)岸一般采取漿砌塊石或鋼筋混凝土等硬質(zhì)材料,對(duì)河道產(chǎn)生如下不良影響：

1.1 增加了防洪壓力

護(hù)岸硬化后,使得河道糙率變小,增大了水流流速和水動(dòng)能,加劇了對(duì)下游河岸的沖刷和河槽的下切,使原有堤防和河岸垮塌更為嚴(yán)重。

1.2 破壞了河岸生物賴以生存的基礎(chǔ)

硬化的護(hù)岸阻止了河道與河畔植被的水氣循環(huán),使很多植物喪失了生存空間,河岸帶生態(tài)功能退化,許多水生生物種群的生存環(huán)境遭到破壞。

1.3 減弱了水質(zhì)的自凈能力

硬化的護(hù)岸破壞了護(hù)岸植被,使水系與土地及其生物環(huán)境相分離,植物過(guò)濾河岸地表徑流、吸收水體無(wú)機(jī)物、減少河道沉積物的作用消失,水體不能及時(shí)調(diào)換,從而減弱了水質(zhì)的自凈能力。

1.4 破壞自然景觀

傳統(tǒng)山區(qū)性河道的治理工程很少結(jié)合地域的特點(diǎn)和實(shí)際情況考慮景觀效果。堤岸帶有明顯的人工痕跡,往往給人以單調(diào)、生硬的感覺(jué),具有典型的工程技術(shù)特征,這與現(xiàn)代人追求回歸自然以及人與自然和諧相處的景觀需求和心理期待相背離。

因此,對(duì)山區(qū)性河道開展生態(tài)建設(shè)在防洪、改善生態(tài)環(huán)境、保護(hù)水質(zhì)及促進(jìn)人與自然和諧相處等方面均具有重要意義。

2 現(xiàn)有生態(tài)護(hù)岸型式在山區(qū)性河道的適用性分析

2.1 植物護(hù)岸

植物護(hù)岸通常是在經(jīng)過(guò)平整處理的岸坡上種植不同品種的護(hù)岸植物,其原理為[1]：通過(guò)植被根系的力學(xué)效應(yīng)和水力學(xué)效應(yīng)來(lái)固水保土、防止水土流失,并在滿足生態(tài)環(huán)境需要的同時(shí)進(jìn)行景觀美化,這類護(hù)岸最貼近實(shí)際自然河流岸坡狀態(tài),與河流生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)能量交換能力也最強(qiáng),物種多樣性也最豐富并且造價(jià)低廉[2]。由于植被生長(zhǎng)需要一定時(shí)間,一般不能馬上起到護(hù)岸作用,并且形成的護(hù)岸抵抗洪水能力有限,遭遇長(zhǎng)期洪水侵襲后植被容易遭受破壞,降低防護(hù)作用。同時(shí),山區(qū)性河道暴漲暴落的特性對(duì)植物種類的要求也比較苛刻,因此,植物護(hù)岸多應(yīng)用于河流流速平緩,水位起伏較小,抗洪要求低的河段[3]。

2.2 仿自然護(hù)岸

仿自然護(hù)岸是針對(duì)植物護(hù)岸防洪能力較差的缺點(diǎn),通過(guò)工程和植物的有機(jī)結(jié)合,構(gòu)建一個(gè)利于植物生長(zhǎng)的防護(hù)系統(tǒng)。由于使用了部分自然材料起到了加固作用,大幅度提高了岸坡的穩(wěn)定性和抗侵蝕能力,一般項(xiàng)目施工完成即可起到護(hù)岸作用,當(dāng)植物生長(zhǎng)后,通過(guò)根系加筋糾結(jié)作用,能有效抑制暴雨徑流的沖刷。

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),特別是材料科學(xué)的發(fā)展,出現(xiàn)了很多不同的生態(tài)材料及結(jié)構(gòu)類型,主要有生態(tài)袋護(hù)岸、三維土工網(wǎng)結(jié)構(gòu)護(hù)岸、連鎖式護(hù)坡塊、生態(tài)混凝土護(hù)岸、泥土固化劑、松(柳)木樁等,相對(duì)傳統(tǒng)硬質(zhì)材料,具有良好的生態(tài)性,是山區(qū)生態(tài)河道設(shè)計(jì)考慮優(yōu)先的材料,可根據(jù)不同山區(qū)河道的特性選擇使用。

3 山區(qū)性河道生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)思路

山區(qū)性河道具有源短流急、水位暴漲暴落、洪水時(shí)水流湍急、枯水期時(shí)甚至可能斷流、河道兩岸土地較少等特點(diǎn),這些特點(diǎn)不利于其護(hù)岸型式的生態(tài)化,因此,設(shè)計(jì)時(shí)主要從斷面型式、護(hù)岸材料及結(jié)構(gòu)、植物物種等幾方面來(lái)考慮,使其既具有較高的防沖刷能力,同時(shí)在河水暴漲暴落的情況下仍有較好的生態(tài)性。

3.1 斷面型式

河道斷面形式避免采用矩形斷面[4],盡量保持自然河道的復(fù)雜形狀,有條件的根據(jù)水位不同,設(shè)置分級(jí)斜坡護(hù)岸,分級(jí)平臺(tái)既可作為枯水期的景觀休閑區(qū),也可作為洪水期的泄洪過(guò)道,若條件較差的可采用臺(tái)階型斷面,這樣可為河流動(dòng)植物創(chuàng)造適宜的生存環(huán)境。

3.2 護(hù)岸材料及結(jié)構(gòu)形式選擇

針對(duì)山區(qū)性河道水流流速較高等特點(diǎn),護(hù)岸材料首先應(yīng)滿足抗沖要求及耐久性要求,如格賓擋墻、新型混凝土護(hù)岸等,并在此基礎(chǔ)上營(yíng)造出有利于生物繁衍的生態(tài)條件,如魚巢等。

3.3 河道生態(tài)植物選擇

河道生態(tài)建設(shè)植物措施的應(yīng)用要充分考慮河道特點(diǎn)和植物的生物生態(tài)學(xué)特性,并把二者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。植物種類的選擇,在確保河道主導(dǎo)功能正常發(fā)揮的前提下,遵循生態(tài)適應(yīng)性、生態(tài)功能優(yōu)先、鄉(xiāng)土植物為主、抗逆性、物種多樣性、經(jīng)濟(jì)適用性等基本原則[5],并根據(jù)不同類型、不同功能的河道、以及同一河道的不同河段、不同坡位等要點(diǎn)選擇植物。

4 某山區(qū)性生態(tài)河道建設(shè)實(shí)例

4.1 工程概況

玉溪流域徐岙段生態(tài)河道建設(shè)工程位于浙江溫州西南山區(qū),屬浙南構(gòu)造剝蝕為主的中低山區(qū),坡陡流急,河谷深切3～5m,呈 “V” 型河,20a一遇洪水時(shí)流速大于5m/s,護(hù)岸兩側(cè)土壤貧瘠、保水性差。

4.2 工程設(shè)計(jì)

針對(duì)本工程特點(diǎn),在堤線布置滿足水文條件的基礎(chǔ)上盡量采取原自然堤線。河道平時(shí)水流較小,為滿足生活和生態(tài)用水,避免河道進(jìn)一步下切,在河道中設(shè)置攔砂壩,并在堰壩表面采取灌砌石處理,可增加曝氣量。

考慮到山區(qū)石材資源豐富,采用格賓擋墻作為護(hù)岸,格賓是指采取機(jī)編雙絞合六邊形金屬網(wǎng)面構(gòu)成的箱體結(jié)構(gòu),鋼絲表面采取覆塑及鍍防腐材料,在施工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)石頭填充,構(gòu)成具有柔性、透水性及整體性的結(jié)構(gòu)。格賓構(gòu)件見(jiàn)圖1。

格賓擋墻的主要特點(diǎn)是具有較強(qiáng)的抗沖刷和抗風(fēng)浪襲擊能力,有很強(qiáng)耐腐蝕和抗惡劣氣候影響的能力,以及極佳的穩(wěn)定和整體功能,可以承受大范圍的變形仍不坍塌。另外,其良好的透水功能可防止由流體靜力造成的損害,籠子石頭縫隙間的淤泥有利于植物生長(zhǎng),可與周圍自然環(huán)境融為一體。

格賓擋墻采取臺(tái)階型擋墻,可以為植物生長(zhǎng)提供平臺(tái),也可避免直立式護(hù)岸的不安全性,其斷面結(jié)構(gòu)尺寸按重力式擋墻進(jìn)行整體穩(wěn)定、抗滑及抗傾覆等計(jì)算,格賓四周石塊采取人工砌筑,以避免鼓包,箱體與箱體直接采取鋼絲絞邊,從而使整個(gè)堤防形成一柔性整體。格賓擋墻典型斷面見(jiàn)圖2。同時(shí),在石塊縫隙中填充泥土,并散播草籽或種植草皮復(fù)綠,針對(duì)沖刷比較嚴(yán)重的凹岸或有植被要求的部分,可在格賓中設(shè)置填土生態(tài)袋進(jìn)行綠化種植。

圖1 格賓構(gòu)件圖

圖2 格賓擋墻典型斷面圖 單位：cm

4.3 植物選擇

在常水位以下,選擇種植水生美人蕉、黃菖蒲及水蔥等水生植物；在設(shè)計(jì)洪水位至常水位之間,選擇須根發(fā)達(dá)、主根不粗壯、既耐澇又耐旱的植物,如紫花苜蓿、高羊茅、狗牙根等草本植物,避免種植阻礙行洪的高大喬木,同時(shí)可在靠河底處種植凌霄等攀爬類植物,靠堤頂處則可種植云南黃馨等下垂藤類植物；有利于將堤岸快速綠化,在設(shè)計(jì)水位至堤頂位置,可選擇一些具有良好景觀效果和一定耐旱性植物,如香樟、垂柳等,從而將整個(gè)護(hù)岸進(jìn)行立體式綠化。

5 結(jié) 語(yǔ)

山區(qū)性河道具有坡降大、流速快、水位變化幅度大、沖刷力強(qiáng)等特點(diǎn),河道生態(tài)護(hù)岸建設(shè)主要通過(guò)以下幾點(diǎn)解決：

(1)盡量保持河道蜿蜒曲折的自然特性,避免渠道化,降低流速,充分發(fā)揮河道滯洪補(bǔ)枯的特點(diǎn)。

(2)河道護(hù)岸材料可考慮抗沖刷能力較強(qiáng)、整體穩(wěn)定性較高、高透水的材料,并盡量營(yíng)造出有利于生物生長(zhǎng)的條件。

(3)植物選擇遵循生態(tài)適應(yīng)性、生態(tài)功能優(yōu)先、鄉(xiāng)土植物為主、抗逆性、物種多樣性、經(jīng)濟(jì)適用性等基本原則,并根據(jù)不同類型、不同功能的河道、以及同一河道的不同河段、不同坡位等要點(diǎn)選擇植物。

[1]鄧歡歡,葛利云,李建華,等.河道生態(tài)修復(fù)中的生態(tài)護(hù)岸技術(shù) [C]//中國(guó)可持續(xù)發(fā)展研究會(huì).2006學(xué)術(shù)年會(huì)青年學(xué)者論壇專輯.北京：中國(guó)可持續(xù)發(fā)展研究會(huì),2006：1216-1218.

[2]黃英華,王玉強(qiáng),秦鵬.淺析新農(nóng)村河道生態(tài)護(hù)岸型式及選用[J],中國(guó)農(nóng)村水利水電,2010(3)：102-104.

[3]趙東華,陳洪.從歐洲內(nèi)河航道生態(tài)化建設(shè)理念談我國(guó)內(nèi)河航道生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)思路[C]//中國(guó)海洋工程學(xué)會(huì).第十四屆中國(guó)海洋(岸)工程學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集.北京：海洋出版社,2009：1164-1170.

[4]孫大勇,黃時(shí)鋒.淺談生態(tài)景觀型河道橫斷面型式 [J].水利科技,2005(1)：31-33.

[5]韓玉玲,岳春雷,葉碎高,等.河道生態(tài)建設(shè)—植物措施應(yīng)用技術(shù) [M].北京：中國(guó)水利水電出版社,2009.