河道硬質(zhì)護(hù)岸生態(tài)修復(fù)應(yīng)用趨勢分析

齊成紅，王銘倫，錢新舉

（1.北京良鄉(xiāng)藍(lán)鑫水利工程設(shè)計(jì)所，102488，房山；2.北京市房山區(qū)水務(wù)局，102442，房山）

河道硬質(zhì)護(hù)岸生態(tài)修復(fù)應(yīng)用趨勢分析

齊成紅1，王銘倫2，錢新舉2

（1.北京良鄉(xiāng)藍(lán)鑫水利工程設(shè)計(jì)所，102488，房山；2.北京市房山區(qū)水務(wù)局，102442，房山）

河道整治；硬質(zhì)護(hù)岸；生態(tài)修復(fù)

一、硬質(zhì)護(hù)岸應(yīng)用及優(yōu)缺點(diǎn)

河道硬質(zhì)護(hù)岸是指由堅(jiān)硬的石塊或混凝土材料組成的與土體完全隔絕的結(jié)構(gòu)體，主要有漿砌石或干砌石護(hù)岸、現(xiàn)澆混凝土護(hù)岸、預(yù)制混凝土塊體護(hù)岸等幾種形式。本文所述護(hù)岸主要指坡式護(hù)岸和墻式護(hù)岸。

河道整治以防洪為主要目標(biāo)，硬質(zhì)護(hù)岸以其出色的防洪優(yōu)勢成為了河道整治的必然選擇。硬質(zhì)護(hù)岸的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在兩方面。一是抗沖刷能力強(qiáng)?；炷磷o(hù)面的抗沖流速為10m/s，雙層塊石鋪砌的抗沖流速為5m/s。柔性護(hù)坡袋作為一種新型護(hù)坡材料，已經(jīng)較多地使用于河道整治工程之中。但抗沖能力成為限制其發(fā)展的主要因素。研究表明當(dāng)水流流速超過3.5 m/s時(shí)，柔性護(hù)坡袋容易被水流沖出。當(dāng)柔性護(hù)坡袋中土壤級配滿足規(guī)范要求時(shí)，其抗沖能力最大能達(dá)到4.0 m/s。當(dāng)河道流速較大時(shí)，一般柔性護(hù)砌將無法抵御洪水沖擊，此時(shí)硬質(zhì)護(hù)岸是保護(hù)河岸免受洪水沖刷破壞的最理想材料。二是就地取材，工藝成熟。硬質(zhì)護(hù)岸所需要的塊石、砂礫料等材料，可在河道整治過程中根據(jù)現(xiàn)場情況，選擇不同的硬質(zhì)護(hù)岸措施就地取材，降低成本。硬質(zhì)護(hù)岸經(jīng)歷多年河道整治實(shí)際應(yīng)用，從材料處理到施工工藝已非常成熟，可保證施工質(zhì)量。

而硬質(zhì)護(hù)岸的缺點(diǎn)體現(xiàn)在生態(tài)、景觀和造價(jià)三個(gè)方面：從生態(tài)角度考慮，硬質(zhì)護(hù)岸隔絕了水域與陸域生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)系，致使河、湖生態(tài)系統(tǒng)遭到孤立，不利于河流生態(tài)系統(tǒng)對水體自凈能力的發(fā)揮和自然生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)。從景觀角度考慮，河道硬質(zhì)護(hù)岸顏色單一，且表面一般無法生長作物，視覺效果較差。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，硬質(zhì)護(hù)岸一般需要人工砌筑，且材料成本較高，因此工程投資較高。

有研究表明，目前我國城市河流護(hù)岸硬質(zhì)化程度已經(jīng)達(dá)到70%左右，硬質(zhì)護(hù)岸所帶來的社會問題也越來越明顯。因此，對河道硬質(zhì)護(hù)岸的生態(tài)修復(fù)迫在眉睫。

二、生態(tài)修復(fù)研究進(jìn)展

河道硬質(zhì)護(hù)岸的生態(tài)修復(fù)方法主要有兩種：一是再生式生態(tài)修復(fù)，即破除硬質(zhì)岸坡后進(jìn)行生態(tài)化改造；另一種是保留現(xiàn)狀硬質(zhì)岸坡，直接在其表面進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，結(jié)合具體方法，又可細(xì)分為植生卷覆蓋法、新槽開挖技術(shù)、水泥邊坡植被混凝土綠化技術(shù)和坡面打洞回填技術(shù)等。

1.再生式生態(tài)修復(fù)法

該方法是一種徹底的生態(tài)修復(fù)方案，需要拆除現(xiàn)有硬質(zhì)護(hù)岸，并對現(xiàn)狀進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)。該方法的設(shè)計(jì)思路是根據(jù)河流自身特點(diǎn)與河道內(nèi)生物棲息、繁殖的需要，合理設(shè)置淺灘、濕地、綠化帶等，為生物創(chuàng)造棲息、繁殖空間，實(shí)現(xiàn)水陸生態(tài)再聯(lián)系。這種方案可以從本質(zhì)上解決現(xiàn)狀河道硬質(zhì)護(hù)岸影響環(huán)境的問題，但會受到工程資金、用地等多方面限制，其應(yīng)用存在局限性。

2.植生卷覆蓋法

該方法是在現(xiàn)狀硬質(zhì)護(hù)坡的表面覆蓋適合植物生長的基質(zhì)層，再覆蓋植生卷固坡，最后進(jìn)行種植。該方法在一定程度上實(shí)現(xiàn)了水陸的再聯(lián)系，景觀得到明顯改善。但是這種方法實(shí)現(xiàn)的水陸聯(lián)系非常有限。同時(shí)，由于這種方法一般只適用于邊坡較緩的位置，抗沖能力較差。

3.新槽開挖技術(shù)

該技術(shù)是在現(xiàn)狀河道河底再次挖深，在挖深后形成的區(qū)域進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，營造水生態(tài)環(huán)境。這種方法在日本橫濱市進(jìn)行了示范，根據(jù)示范工程運(yùn)行情況分析，按照該方法整治后，河岸植被得到恢復(fù)，生物多樣性明顯改善。但是，這種方法工程量大，投資高，且對河寬較小、水位變化較大的河流不適用。

4.水泥邊坡植被混凝土綠化技術(shù)

該技術(shù)的具體操作方法為：先清理混凝土坡面，再用混凝土邊坡固網(wǎng)構(gòu)件掛網(wǎng)，分兩層噴射（基層和面層，面層含混合草籽）含混凝土綠化添加劑的植被混凝土。噴植完工后，在邊坡上安裝噴灌系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)施案例，該方法可適用于邊坡傾角達(dá)到75°的坡面。其優(yōu)點(diǎn)：①技術(shù)較為成熟，相關(guān)內(nèi)容均有發(fā)明專利，并獲得實(shí)際工程得到檢驗(yàn)；②表層采用植被混凝土，抗沖刷能力較強(qiáng)。

5.坡面打洞回填技術(shù)

該技術(shù)是在原有混凝土護(hù)坡表面打設(shè)孔洞或凹槽，回填碎石和土壤，以提供植物生長所需環(huán)境，可以在一定程度上解決生態(tài)修復(fù)問題。但該方法對原混凝土結(jié)構(gòu)的破壞及對整個(gè)防洪工程的影響有待進(jìn)一步研究。

三、生態(tài)修復(fù)技術(shù)在房山區(qū)的應(yīng)用

以北京市房山區(qū)南泉水河為例，南泉水河河道流速較大（2.5～4.7m/s），因此考慮采用M7.5漿砌石對險(xiǎn)工段進(jìn)行護(hù)坡，漿砌石護(hù)坡厚0.5m。護(hù)腳采用高鍍鋅鉛絲石籠，石籠厚1.0m。

受工程投資的限制，再生式生態(tài)修復(fù)法和新槽開挖技術(shù)并不適用于南泉水河生態(tài)修復(fù)。因南泉水河河道流速較大，沖刷較強(qiáng)，植生卷覆蓋法也不適用。南泉水河漿砌石護(hù)坡厚度達(dá)到0.5 m，采用塊石砌筑，塊石各向尺寸均大于0.2m。若采用坡面打洞回填技術(shù)，每個(gè)洞需要挖出一塊塊石，漿砌石護(hù)坡會由雙層塊石變成單層塊石。不僅造成漿砌石厚度減小，也破壞了漿砌石護(hù)坡整體性，故不推薦采用坡面打洞回填技術(shù)。

而水泥邊坡植被混凝土綠化技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是抗沖能力強(qiáng)，漿砌石坡面噴射植被混凝土后，不僅可改善河道生態(tài)環(huán)境，而且可提高護(hù)砌強(qiáng)度，故推薦采用水泥邊坡植被混凝土綠化技術(shù)作為南泉水河生態(tài)修復(fù)的主要技術(shù)。由于現(xiàn)狀南泉水河行道樹灌溉采用管灌，灌溉管線沿河道堤防布置，因此本次采用水泥邊坡植被混凝土綠化技術(shù)的過程中，不需要新增噴灌設(shè)備，坡面植草的灌溉依然采用河道現(xiàn)有管灌系統(tǒng)。

四、生態(tài)修復(fù)應(yīng)用前景

再生式生態(tài)修復(fù)法和新槽開挖技術(shù)的優(yōu)勢是生態(tài)修復(fù)效果好。但這兩種方法存在工程投資大、占地多等缺點(diǎn)，故其推廣應(yīng)用將受到很大限制。坡面打洞回填技術(shù)是一種投資較小的生態(tài)恢復(fù)方案，且效果較為明顯，但這種技術(shù)不能從根本上解決水陸循環(huán)的問題，且坡面打洞對原結(jié)構(gòu)存在一定風(fēng)險(xiǎn)，故該技術(shù)可能會被使用在河道流速小、對護(hù)坡結(jié)構(gòu)安全要求較小的局部位置。

植生卷覆蓋法抗沖能力差，使其在河道治理工程中存在一定局限性。但該方法可廣泛運(yùn)用到渣坡整治工程中，以達(dá)到穩(wěn)固邊坡的目的。

水泥邊坡植被混凝土綠化技術(shù)對邊坡的適應(yīng)性好，工程投資相對較低，且生態(tài)恢復(fù)效果明顯。因此該技術(shù)或同類技術(shù)在今后河道硬質(zhì)護(hù)岸生態(tài)修復(fù)中可發(fā)揮較大作用。

五、總結(jié)與建議

我國河道整治發(fā)展至今經(jīng)歷了初級階段、工程階段及環(huán)境階段。20世紀(jì)末，我國河道整治進(jìn)入了環(huán)境階段，實(shí)現(xiàn)了工程治河向生態(tài)治河的轉(zhuǎn)變。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，我國現(xiàn)階段河道整治工程中生態(tài)整治體現(xiàn)得仍然不夠明顯。其原因一是河道生態(tài)整治與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展存在一定矛盾。為保持河道較好的生態(tài)環(huán)境，需要在河道整治過程中盡量少地使用硬質(zhì)護(hù)砌。為了不采用硬質(zhì)護(hù)砌，在河道整治中就必須控制水流流速以減小沖刷；河道流速減小后，河道過流能力的增加必須通過增大河道過流斷面；加大過流斷面就需要擴(kuò)挖河道，向河道兩岸進(jìn)行占地；而河道整治若按照生態(tài)治河理念大面積占地，必然縮小河道兩岸的現(xiàn)狀用地，造成河道兩岸拆遷、占地較多，甚至影響區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，在河道整治過程中，河道生態(tài)整治與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展存在一定矛盾。二是相關(guān)從業(yè)人員對生態(tài)環(huán)境概念理解不夠透徹。現(xiàn)階段河道參加河道整治工程的設(shè)計(jì)人員多為水工專業(yè)，專業(yè)背景造成設(shè)計(jì)人員大多從水利工程安全的角度考慮，而較少地考慮生態(tài)環(huán)境。近幾年隨著生態(tài)治河不斷深入，生態(tài)環(huán)境概念也逐漸被水利工程師接受，但是理解仍然不夠深入透徹。水利工程中的生態(tài)僅僅體現(xiàn)在河道沿線的簡單綠化，并沒有站在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的高度考慮植物的搭配和生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)。

生態(tài)修復(fù)技術(shù)以后工程應(yīng)用中，應(yīng)采用 “試驗(yàn)—淘汰—試驗(yàn)—推廣”的模式。根據(jù)不同河道硬質(zhì)護(hù)砌特點(diǎn)，選擇適合的生態(tài)修復(fù)方案。對比提出幾點(diǎn)建議。

①河道生態(tài)修復(fù)中應(yīng)注重多學(xué)科融合。河道生態(tài)修復(fù)工程應(yīng)該是融水利科學(xué)工程、環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)、城市規(guī)劃學(xué)及園林學(xué)位一體的系統(tǒng)性工程。多學(xué)科的共同參與才能實(shí)現(xiàn)“以防洪、改善環(huán)境為主要目標(biāo)，同時(shí)考慮景觀、生態(tài)需求，實(shí)現(xiàn)防洪、生態(tài)和景觀的和諧”的河道治理目標(biāo)。

②鼓勵(lì)全社會參與河道修復(fù)工程。河道生態(tài)修復(fù)應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大公眾參與的廣度和深度，保障規(guī)劃者、管理者、科研工作站、自然保護(hù)者以及普通公眾的參與權(quán)和知情權(quán)?？蒲腥藛T、管理者以及公眾對河流保護(hù)和管理的感知與理解是形成科學(xué)管理的基礎(chǔ)，高度的公眾參與可以促進(jìn)科學(xué)管理的有效實(shí)施。

[1]謝三桃,朱青.城市河流硬質(zhì)護(hù)岸生態(tài)修復(fù)研究進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2009（5）.

[2]吳持恭.水力學(xué)(第二版)[M].北京：高等教育出版社,2006.

[3]譚水位,陳文學(xué),吳一紅,等.柔性護(hù)坡袋抗沖性能試驗(yàn)研究[J].水利學(xué)報(bào), 2013（3）.

責(zé)任編輯 安天杭

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2016-09-15

齊成紅，工程師。