山區(qū)性河道生態(tài)護(hù)岸型式設(shè)計(jì)

張立群

(朝陽(yáng)縣凌河保護(hù)區(qū)管理局，遼寧 朝陽(yáng)122004)

1 山區(qū)性河道治理工作存在的主要問(wèn)題

隨著生活水平的不斷提高，民眾對(duì)于河道生態(tài)開(kāi)始提出越來(lái)越多的要求，在這樣的時(shí)代背景下，河道的生態(tài)建設(shè)理念被提出并在短時(shí)間內(nèi)得到社會(huì)各界的高度重視。與一般類(lèi)型的河道相比，山區(qū)性河道具有水流速度更快、河道兩側(cè)土壤貧瘠、坡降大、沖刷力強(qiáng)等特點(diǎn)，因此在選擇生態(tài)護(hù)岸型式時(shí)往往更為困難。

在河道生態(tài)建設(shè)理念提出之前，設(shè)計(jì)人員在選擇和設(shè)計(jì)山區(qū)性河道護(hù)岸型式時(shí)大多僅考慮通過(guò)何種方式確保結(jié)構(gòu)安全和穩(wěn)定性，因此，硬質(zhì)材料(如漿砌塊石、鋼筋混凝土等)往往成為設(shè)計(jì)人員的首選材料［1－3］。這種做法雖然可以為工程的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供充分保障，但也會(huì)帶來(lái)以下幾方面問(wèn)題:

1)河道糙率會(huì)因?yàn)橛捎操|(zhì)材料所打造的硬化護(hù)岸而出現(xiàn)大幅度的下降，本已湍急的水流以及較強(qiáng)的水動(dòng)能會(huì)因此得到進(jìn)一步的增強(qiáng)，受此影響，河槽下切以及對(duì)下游河岸的沖刷加劇，最終使原有堤防與河岸發(fā)生垮塌的幾率大幅提高。

2)植被與河道間的水氣循環(huán)會(huì)因?yàn)閼?yīng)用硬質(zhì)護(hù)岸而被壓縮在幾乎完全消失的水平，動(dòng)植物的生存環(huán)境遭到破壞、生存空間進(jìn)一步減少，水生生物種群將陸續(xù)消失，不利于河岸帶生態(tài)功能的保持。

3)河道水質(zhì)的自?xún)裟芰⒃谒蹬c土地及其生物環(huán)境緊密聯(lián)系的基礎(chǔ)上，主要依賴(lài)于植物對(duì)水體中各類(lèi)無(wú)機(jī)物的吸收以及對(duì)地表徑流的過(guò)濾作用。隨著硬化護(hù)岸的應(yīng)用，這種聯(lián)系將遭到嚴(yán)重破壞，河道水質(zhì)自?xún)裟芰t因此喪失了存在的基礎(chǔ)。

4)破壞自然景觀。受設(shè)計(jì)理念的影響，在以往的山區(qū)性河道治理工程中設(shè)計(jì)人員幾乎不會(huì)根據(jù)項(xiàng)目所在地的實(shí)際情況對(duì)景觀效果進(jìn)行考量，由此帶來(lái)的結(jié)果就是堤岸存在明顯的人工痕跡、具有典型的工程技術(shù)特征。這種追求實(shí)效的做法固然有其合理性，但卻與現(xiàn)代人追求人與自然和諧相處的心理期待和景觀需求相背離。

綜上所述，僅考慮結(jié)構(gòu)安全和穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)理念已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足社會(huì)發(fā)展所提出的有關(guān)生態(tài)化建設(shè)的新要求，在這樣的時(shí)代背景下，可同時(shí)滿(mǎn)足安全性、穩(wěn)定性和生態(tài)性建設(shè)要求的生態(tài)護(hù)岸山就逐漸成為了山區(qū)性河道治理工作中設(shè)計(jì)人員的首選［4－5］。

2 生態(tài)護(hù)岸在山區(qū)性河道的適用性分析

主要包括2 個(gè)方面的內(nèi)容:

2.1 植物護(hù)岸

所謂植物護(hù)岸，就是指將相應(yīng)種類(lèi)的植物種植在平整處理過(guò)的岸坡之上，通過(guò)植物根系的水力學(xué)效應(yīng)和力學(xué)效應(yīng)來(lái)固水保土、防止水土流失。

2.1.1 植物護(hù)岸優(yōu)點(diǎn)

由于該護(hù)岸形式最接近原有的自然狀態(tài)，因此岸坡與河流生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)交換能力將得到保持或進(jìn)一步的增強(qiáng)，在滿(mǎn)足生態(tài)建設(shè)要求的同時(shí)還能夠發(fā)揮出景觀美化的作用，物種的多樣性最為豐富，造價(jià)相對(duì)低廉。

2.1.2 植物護(hù)岸存在的缺陷

在具有以上優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，植物護(hù)岸也存在著以下3 方面缺陷:

1)只有經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的充分生長(zhǎng)，岸坡植物的積極作用才能得到全面發(fā)揮，即無(wú)法在建設(shè)工作結(jié)束后立即具備設(shè)計(jì)要求的護(hù)岸功能。

2)在遭遇較大洪水或在洪水反復(fù)侵襲的情況下，岸坡植被極易遭到破壞，原本就處于較低水平的防護(hù)作用將因此進(jìn)一步下降。

3)山區(qū)性河道中的河水具有暴漲暴落的特點(diǎn)，這不僅讓植物種類(lèi)的選擇變得非常困難，也在相當(dāng)程度上增加了設(shè)計(jì)工作的難度。

通過(guò)對(duì)優(yōu)點(diǎn)和缺陷的綜合考慮，本次研究認(rèn)為在山區(qū)性河道治理工作中，植物護(hù)岸主要適用于水流速度相對(duì)平緩、水位變化幅度并不劇烈、對(duì)護(hù)岸防洪作用要求較低的河段。

2.2 仿自然護(hù)岸

為消除植物護(hù)岸的各類(lèi)缺陷，設(shè)計(jì)人員引進(jìn)了各類(lèi)工程技術(shù)手段并將其與植物手段完美的結(jié)合到一起，在發(fā)揮自然材料加固作用的同時(shí)使岸坡的抗侵蝕能力和穩(wěn)定性得到了進(jìn)一步的提升，由此構(gòu)建的防護(hù)系統(tǒng)即為仿自然護(hù)岸。

由于是針對(duì)植物護(hù)岸各類(lèi)缺陷的改善，因此仿自然護(hù)岸的功能在建設(shè)結(jié)束后即可得到發(fā)揮，而且隨著植物不斷生長(zhǎng)，護(hù)岸防沖刷、抑制徑流的能力還將得到進(jìn)一步的提升。

3 山區(qū)性河道生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)思路

山區(qū)性河道具有水位暴漲暴落、源短流急、土地貧瘠等特點(diǎn)，因此在生態(tài)護(hù)岸型式設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)斷面形式、護(hù)岸結(jié)構(gòu)、材料和植物種類(lèi)等問(wèn)題進(jìn)行綜合考慮，以便使構(gòu)建的生態(tài)護(hù)岸更加適應(yīng)山區(qū)性河道的特點(diǎn)，進(jìn)而在暴漲暴落河水的影響下始終保持良好的抗沖刷能力和生態(tài)性［6］。

3.1 斷面型式

1)在一般河道的斷面設(shè)計(jì)工作中，矩形斷面是比較常用的型式，但是對(duì)于山區(qū)性河道，設(shè)計(jì)人員還是應(yīng)在條件允許的情況下最大程度保持其原有形態(tài)。

2)同時(shí)，根據(jù)河道水位等實(shí)際情況設(shè)置分級(jí)斜坡護(hù)岸。在洪水期，所構(gòu)建的分級(jí)平臺(tái)可作為泄洪過(guò)道使用;在枯水期，分級(jí)平臺(tái)則可作為景觀休閑區(qū)。

3)若實(shí)際情況不允許保持河道原有形態(tài)，則應(yīng)選擇臺(tái)階型斷面，以此將工程建設(shè)對(duì)于河道內(nèi)種植物生存環(huán)境的影響降到最低水平。

3.2 護(hù)岸材料與結(jié)構(gòu)

在前文的敘述中，我們?cè)?jīng)提到山區(qū)性河道具有水流湍急、土地貧瘠、水位暴漲暴落等特點(diǎn)。因此，所選擇的護(hù)岸材料以及護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式必須滿(mǎn)足以上特點(diǎn)所提出的實(shí)際要求，即必須具有較強(qiáng)的抗沖能力和耐久性，如格賓擋墻、新型混凝土護(hù)岸等都是比較理想的選擇。

需要注意的一點(diǎn)是，在合理選擇護(hù)岸材料和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員還要為水中生物群落的生存構(gòu)建更為有利的外部環(huán)境，如設(shè)置魚(yú)巢等。

3.3 植物種類(lèi)

與斷面形式、護(hù)岸材料和結(jié)構(gòu)類(lèi)似，在山區(qū)性河道生態(tài)建設(shè)工作中，所選的植物種類(lèi)也要充分適應(yīng)河道特性，這就要求設(shè)計(jì)人員必須充分了解植物的生態(tài)學(xué)特征。

具體來(lái)說(shuō)，應(yīng)在保證河道主導(dǎo)功能的前提下，遵循生態(tài)適應(yīng)性、物種多樣性、抗逆性、經(jīng)濟(jì)實(shí)用性、鄉(xiāng)土植物為主、生態(tài)功能優(yōu)先的基本原則，使所選的植物種類(lèi)適應(yīng)河道在使用功能方面的需求。為提高實(shí)際效果，即便是在同一河道內(nèi)，也應(yīng)體現(xiàn)出不同河段和坡位在植物種類(lèi)選擇方面的差異性。

4 山區(qū)性河道生態(tài)護(hù)岸建設(shè)實(shí)例

主要包括3 個(gè)方面的內(nèi)容:

4.1 工程概況

某河道生態(tài)建設(shè)工程位于山區(qū)，呈V 型河，水流速度較快、坡度較陡，兩岸土壤貧瘠、保水性較差。河谷深切3 ～5m，20a 一遇標(biāo)準(zhǔn)下河道水流速度可達(dá)5m/s。

4.2 工程設(shè)計(jì)

基于河道自身的實(shí)際情況以及工程建設(shè)所提出的各項(xiàng)要求，堤線布置盡可能采用了原自然堤線。河道水流在正常情況下的流速較小，為避免河道進(jìn)一步下切，同時(shí)也為了滿(mǎn)足生態(tài)和生活用水需求，設(shè)計(jì)人員采用了攔砂壩，并對(duì)其表面進(jìn)行灌砌石處理，使曝氣量得到了有效提升。

本次工程位于山區(qū)，石料資源豐富、運(yùn)輸距離較短，為此，設(shè)計(jì)人員選用格賓擋墻作為護(hù)岸。格賓是一種由雙絞合六邊形金屬網(wǎng)面構(gòu)成的箱體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部以石材填充，強(qiáng)大的抗風(fēng)浪襲擊能力和抗沖刷能力是格賓擋墻最為突出的特點(diǎn)，即便是在洪水作用下發(fā)生了大范圍變形，依然不會(huì)出現(xiàn)坍塌問(wèn)題。與此同時(shí)，格賓的透水性較強(qiáng)，流體靜力幾乎不會(huì)對(duì)其造成損害?；\子間、石頭縫隙間存在的淤泥既有利于與周?chē)匀画h(huán)境的有效結(jié)合，也可為植物生長(zhǎng)提供必要條件。

在本次工程中，格賓擋墻采用臺(tái)階型擋墻，這種做法一方面可以消除直立式護(hù)岸可能存在的不安全性，另一方面也為各種植物的生長(zhǎng)提供了良好的平臺(tái)。格賓周?chē)瘔K的砌筑工作采用人工形式，這種做法一方面是因?yàn)槭┕がF(xiàn)場(chǎng)機(jī)械作業(yè)難度較高，另一方面也是為了最大程度的消除鼓包問(wèn)題。

為了讓整個(gè)堤防形成柔性整體，箱體間直接采用鋼絲絞邊。另外，石塊間的縫隙處還進(jìn)行了泥土的填充，并視實(shí)際情況進(jìn)行了草皮種植或草籽播撒。在那些對(duì)植被有特殊要求的區(qū)段以及沖刷較為劇烈的凹岸，設(shè)計(jì)人員采用了在格賓中設(shè)置填土生態(tài)帶進(jìn)行綠化種植的處理方法。

4.3 植物選擇

為了使種植植物的積極作用得到最為充分的發(fā)揮，本次工程在充分考慮各部分功能及彼此間關(guān)系及相互影響的基礎(chǔ)上選擇了以下植物:

1)常水位以下種植水生植物，如水蔥、水生美人蕉、黃菖蒲等。

2)為避免對(duì)行洪造成阻礙，常水位與設(shè)計(jì)洪水位之間種植草本植物，如狗牙根、高羊茅、紫花苜蓿等，這些植物的共同之處在于具有較強(qiáng)的耐旱澇能力，且主根不粗壯、須根發(fā)達(dá)。

3)在靠近堤頂處，種植云南黃馨等下垂藤類(lèi)植物。

4)在靠河底處，種植凌霄等攀爬類(lèi)植物。

5)在設(shè)計(jì)水位至堤頂位置，選擇具有一定耐旱能力以及良好景觀效果的植物，如垂柳、香樟等。

5 結(jié) 語(yǔ)

山區(qū)性河道有著不同于一般河道的獨(dú)特的特點(diǎn)，因此在河道生態(tài)護(hù)岸型式設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意通過(guò)以下措施來(lái)滿(mǎn)足工程建設(shè)的實(shí)際需求:

1)避免出現(xiàn)傳統(tǒng)護(hù)岸設(shè)計(jì)中存在的渠道化設(shè)計(jì)傾向，工作重點(diǎn)應(yīng)放在如何使河道滯洪補(bǔ)枯作用得到充分發(fā)揮方面，具體來(lái)說(shuō)，就是在條件允許的情況下使河道原有的自然特性得到保持。

2)在選擇河道護(hù)岸材料時(shí)，應(yīng)盡量選擇那些具有高透水性、較強(qiáng)抗沖刷能力、整體穩(wěn)定性較強(qiáng)的材料，并在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中盡可能創(chuàng)建有利于生物生長(zhǎng)的環(huán)境和條件。

3)在植物種類(lèi)的選擇中，應(yīng)堅(jiān)持生態(tài)功能與生態(tài)適應(yīng)性?xún)?yōu)先原則，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)盡量滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)適用性、物種多樣性、抗逆性以及鄉(xiāng)土植物為主的基本原則。

4)需要注意的一點(diǎn)是，不同功能和類(lèi)型的河道在植物選擇上應(yīng)有差異性，即便是同一河道內(nèi)的不同坡位、不同河段，也應(yīng)根據(jù)其實(shí)際情況做到對(duì)植物的針對(duì)性選擇。

［1］賴(lài)勇，施林祥，等.山區(qū)河道生態(tài)防洪堤關(guān)鍵問(wèn)題及對(duì)策［J］.中國(guó)農(nóng)村水利水電，2011(09):142－144.

［2］施賽虎.上海山陽(yáng)鎮(zhèn)農(nóng)村河道生態(tài)護(hù)岸類(lèi)型的探討［J］.山西建筑，2011(03):218－218.

［3］王英華，王玉強(qiáng)，等.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(03):102－104.

［4］馬玲，王鳳雪，等.河道生態(tài)護(hù)岸型式的探討［J］.水利科技與經(jīng)濟(jì)，2010(07):744－745.

［5］趙蘭敏，梁國(guó)偉，等.探討河道綜合整治理念與生態(tài)護(hù)岸［J］.水科學(xué)與工程技術(shù)，2014(05):27－29.

［6］隋樹(shù)濤.河道生態(tài)護(hù)岸及措施應(yīng)用［J］.黑龍江水利科技，2012，40(08):264－265.