平原河網(wǎng)地區(qū)中小河道生態(tài)護(hù)岸研究

李紅艷（上海友為工程設(shè)計(jì)有限公司，上海200333）

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平原河網(wǎng)地區(qū)中小河道生態(tài)護(hù)岸研究

李紅艷
（上海友為工程設(shè)計(jì)有限公司，上海200333）

通過工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，結(jié)合調(diào)查研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，分析了傳統(tǒng)護(hù)岸與生態(tài)護(hù)岸之間的區(qū)別，匯總了平原河網(wǎng)地區(qū)中小河道常用的生態(tài)護(hù)岸形式及其適用范圍，提出了各類生態(tài)護(hù)岸的布置原則與設(shè)計(jì)要點(diǎn)，有關(guān)經(jīng)驗(yàn)可供相關(guān)專業(yè)人員參考。

平原河網(wǎng)地區(qū)；中小河道；生態(tài)護(hù)岸

DOI：10.3969 /j.issn.1672-2469.2016.01.025

我國(guó)傳統(tǒng)的河道護(hù)岸形式多為河岸襯砌硬化、修筑防洪堤岸并實(shí)施硬化護(hù)坡，此類方式的缺陷較多，對(duì)河道生態(tài)環(huán)境、人類生活環(huán)境和自然景觀的影響較大，與當(dāng)前我國(guó)提出的水生態(tài)文明理念不適應(yīng)。在我國(guó)平原河網(wǎng)地區(qū)，中小河道縱橫交錯(cuò)，河道沿線工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活污染源較多，河道水質(zhì)大多較差?；诖?，在水生態(tài)文明建設(shè)理念下，平原河網(wǎng)地區(qū)各地正在大力推進(jìn)生態(tài)河道、生態(tài)護(hù)岸的建設(shè)。但生態(tài)護(hù)岸是一種新興的護(hù)岸形式，近年來雖有很多科研工作者做了大量的研究，但尚未形成一個(gè)完整的體系。為此，本文通過大量的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，結(jié)合調(diào)查研究和試驗(yàn)分析，匯總了平原河網(wǎng)地區(qū)10種中小河道常用的生態(tài)護(hù)岸形式及其適用范圍，旨在為平原河網(wǎng)區(qū)中小河道生態(tài)護(hù)岸建設(shè)提供參考。

1 生態(tài)護(hù)岸的定義與作用

生態(tài)護(hù)岸是指為恢復(fù)河道灘岸邊坡的生態(tài)系統(tǒng)，防止坡面水土流失，利用植物或者植物與土木工程相結(jié)合，對(duì)河道坡面進(jìn)行防護(hù)的一種河道護(hù)坡形式。它集防洪效應(yīng)、生態(tài)效應(yīng)、景觀效應(yīng)和自凈效應(yīng)于一體，除防止河岸坍方之外，還能使河水與土壤相互滲透，增強(qiáng)河道自凈能力，并有一定自然景觀效果。生態(tài)護(hù)岸與傳統(tǒng)護(hù)岸的主要特征區(qū)別如表1所示。

表1 生態(tài)護(hù)岸與傳統(tǒng)護(hù)岸的區(qū)別

2 平原河網(wǎng)區(qū)中小河道常用生態(tài)護(hù)岸形式

按護(hù)岸材料類型，生態(tài)護(hù)岸可分為自然型生態(tài)護(hù)岸和人工型生態(tài)護(hù)岸。根據(jù)調(diào)查，結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)分析，在平原河網(wǎng)區(qū)中小河道治理中，常用的自然型生態(tài)護(hù)岸主要有植物護(hù)岸、拋石護(hù)岸；人工型生態(tài)護(hù)岸主要有石籠護(hù)岸、半干砌石護(hù)岸、生態(tài)袋護(hù)岸、土工材料護(hù)岸、復(fù)合生物墊層護(hù)岸、開孔式混凝土砌塊、生態(tài)混凝土、植草磚等，具體分類及使用范圍如下。

（1）植物護(hù)岸

主要是在岸坡栽植植被，通過植被根系的力學(xué)效應(yīng)和水文效應(yīng)來固土保土，防止水土流失，滿足生態(tài)環(huán)境建設(shè)的需要。植物護(hù)岸的坡度一般不宜大于1∶2.5，且不宜應(yīng)用到長(zhǎng)期浸泡在水下、行洪流速超過1m/s的迎水坡面和防洪重點(diǎn)河段。為了增加護(hù)岸的抗沖刷能力，在自然植物的基礎(chǔ)上發(fā)展了活體枝條捆或活體木樁（柳枝為主）等新型的植物護(hù)岸形式，用枝條進(jìn)行土體固定，可以運(yùn)用在坡度小于1∶2～1∶1.5的邊坡。

（2）拋石護(hù)岸

在傳統(tǒng)拋石護(hù)岸技術(shù)基礎(chǔ)上，在拋石縫體中填置土體，扦插植物活枝條或木樁，并結(jié)合撒播草種等植物措施。為保持坡岸穩(wěn)定，在坡度1∶2.5及更緩時(shí)使用。

（3）石籠護(hù)岸

石籠護(hù)岸分為兩類，分別為石籠格網(wǎng)護(hù)墊和石籠格網(wǎng)擋墻。石籠格網(wǎng)護(hù)墊采用厚度為0.15～0.30cm的網(wǎng)箱結(jié)構(gòu)，內(nèi)填石塊；石籠格網(wǎng)擋墻是由厚度為0.5～1.0m的鋼絲格網(wǎng)網(wǎng)箱疊砌而成的擋土墻結(jié)構(gòu)，用于代替漿砌石及混凝土成為河流護(hù)岸擋墻。填充石塊時(shí)，常水位以上結(jié)構(gòu)在孔隙間人工鋪設(shè)土層，土體內(nèi)插種活植物條，表面撒播草籽。石籠護(hù)岸一般用于流速不大于4m/s的河道。

（4）半干砌石護(hù)岸

對(duì)于既要能抵抗急流沖擊，又要求與自然河岸相近的較大河流，可采用混凝土格加固卵石下部的半干砌石護(hù)岸。同時(shí)在半干砌石護(hù)岸前部設(shè)置供魚類和水生植物生長(zhǎng)的石堆，卵石上鋪設(shè)一層種植土，其上扦插柳枝，栽植灌草。

（5）生態(tài)袋護(hù)岸

用聚丙烯（PP）或者聚酯纖維（PET）為原材料制成雙面熨燙針刺無紡布加工而成的袋子，裝土在岸坡上呈階梯狀排列（土體包括草種、碎石、腐殖土等材料），用于岸坡防護(hù)。生態(tài)袋表皮亦可通過混播、插播、鋪草皮及噴播等方法實(shí)現(xiàn)植物生長(zhǎng)。一般用于流速不大于2m/s的河道。

（6）土工材料護(hù)岸

分為土工網(wǎng)墊、土工格柵等多種形式。土工網(wǎng)墊主要是由聚丙烯等高分子材料制成的網(wǎng)墊和種植土、草籽等組成；土工格柵是由聚乙烯片材經(jīng)高強(qiáng)度焊接而制成的一種三維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，置于岸坡土體中，并在格柵中放置種植土、草籽等，用于岸坡防護(hù)。適用于坡度較緩，流速不大的河道。

（7）復(fù)合生物墊層護(hù)岸

用可降解的椰殼纖維、棕櫚纖維、稻草、蘆葦?shù)忍烊焕w維制成的天然材料織物，結(jié)合植被一起應(yīng)用于河道岸坡防護(hù)。適用條件同土工材料。

（8）開孔式混凝土砌塊護(hù)岸

在保證護(hù)坡功能的前提下，對(duì)混凝土砌塊適當(dāng)開孔，孔內(nèi)放置碎石、腐殖土、植物種子等，或同時(shí)扦插枝條或播草籽，實(shí)現(xiàn)護(hù)坡與綠化。在河道流速不大于3m/s，且坡比在1∶2及更緩時(shí)使用。

（9）生態(tài)混凝土塊護(hù)岸

利用混凝土預(yù)制件構(gòu)成的各類孔狀結(jié)構(gòu)，堆于岸邊，在孔狀結(jié)構(gòu)內(nèi)鋪植腐殖土，栽植植物等。適用于流速不大于3m/s的河道。

（10）植草磚護(hù)岸

由水泥和粗骨料膠結(jié)而成的無砂大孔隙混凝土制成的磚狀體，堆疊于岸坡，并在塊體孔隙中充填腐殖土、種子、緩釋肥料和保水劑等混合材料，實(shí)現(xiàn)坡岸防護(hù)與植被綠化。適用于流速不大于4m/s的河道。

各類護(hù)岸材料的適用性統(tǒng)計(jì)見表2。

3 生態(tài)護(hù)岸布置原則與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 生態(tài)護(hù)岸布置原則

3.1.1 護(hù)岸形式選擇

護(hù)岸選型要結(jié)合河道的形態(tài)和功能布設(shè)，兼顧用地限制、城鎮(zhèn)規(guī)劃、防洪規(guī)劃、生態(tài)景觀等，突出主要影響因素，適當(dāng)兼顧其它因素綜合考慮；對(duì)于較長(zhǎng)河道，宜考慮多種形式護(hù)岸交替布置，在水動(dòng)力作用較為強(qiáng)烈的彎道頂沖部位，可采用抗沖性較強(qiáng)的人工型護(hù)岸，而對(duì)于順直河段，盡量采用生態(tài)性較好護(hù)岸；對(duì)水上部位采用生態(tài)型護(hù)岸，而對(duì)于水下護(hù)腳，則采用非生態(tài)型護(hù)岸措施；生態(tài)護(hù)岸選型、選材中要考慮護(hù)岸的全壽命使用成本，減少護(hù)岸營(yíng)運(yùn)期的維護(hù)工作量；護(hù)岸的選型或用材宜與周圍人文環(huán)境、建筑風(fēng)格以及城鎮(zhèn)規(guī)劃相協(xié)調(diào)，能夠較為融洽地融入周邊環(huán)境中；對(duì)于工程數(shù)量較大的護(hù)岸，選型中要盡可能考慮護(hù)岸的工程造價(jià)。

3.1.2 護(hù)岸材料選擇

生態(tài)護(hù)岸材料要保證其結(jié)構(gòu)的安全、穩(wěn)定和耐久性等相關(guān)要求，材料本身不會(huì)引起對(duì)環(huán)境的不利影響，同時(shí)能較好的為河道生境的連續(xù)性提供基礎(chǔ)條件；護(hù)岸構(gòu)筑材料首選當(dāng)?shù)毓?yīng)充足、價(jià)格適宜、環(huán)境融合性較好的天然材料，以便施工。

3.2 生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.2.1 前期調(diào)查

在生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)過程中，首先應(yīng)提出幾種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比選，在確定設(shè)計(jì)方案后應(yīng)對(duì)工程區(qū)進(jìn)行調(diào)查，以確定生態(tài)護(hù)岸技術(shù)是否適用。調(diào)查主要包括地形地貌、河道水文條件、岸坡土體的物理和力學(xué)性質(zhì)、現(xiàn)場(chǎng)可用或容易取得的施工材料等。

表2 護(hù)岸材料適用性統(tǒng)計(jì)表

3.2.2 植物種類選擇

選擇合適的植物種類對(duì)項(xiàng)目的成功實(shí)施非常必要。采用天然材料護(hù)岸時(shí)，特別是通過植被措施護(hù)岸時(shí)，所選物種應(yīng)對(duì)當(dāng)?shù)氐臍夂蛩臈l件有較好的適應(yīng)能力；為提高植物的抗逆作用和景觀效果，應(yīng)混合選用多種植物；應(yīng)優(yōu)先考慮采用當(dāng)?shù)氐脑形锓N，盡量避免引入外來物種，以減少可能存在的不可控因素；對(duì)污染嚴(yán)重的河段，優(yōu)先考慮對(duì)N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有較強(qiáng)去除能力的植物種。同時(shí)，對(duì)于城鎮(zhèn)景觀工程河段，也可以按照?qǐng)@林設(shè)計(jì)思路，適當(dāng)種植一些觀賞植物和花草。

3.2.3 土體壓實(shí)控制

從植物生長(zhǎng)的角度分析，壓實(shí)度過高會(huì)阻礙植物根系的發(fā)育，影響植物生長(zhǎng)，影響護(hù)岸的生態(tài)效果。根據(jù)研究，土體壓實(shí)度介于80%～85%時(shí)，基本能滿足岸坡穩(wěn)定性和植物生長(zhǎng)發(fā)育的雙重要求。因此在河道岸坡比較緩，能滿足整體抗滑穩(wěn)定要求的情況下，可以選擇比較低的設(shè)計(jì)壓實(shí)度，使表層土的沉降不要過大或避免表面侵蝕，以保證植物的生長(zhǎng)發(fā)育。在大多數(shù)情況下，需要對(duì)深層土體進(jìn)行良好的壓實(shí)，使土體具有良好的力學(xué)性能，以滿足整體抗滑穩(wěn)定要求，而對(duì)表層土則通過植被措施進(jìn)行土壤侵蝕防護(hù)。

3.2.4 反濾層設(shè)計(jì)

對(duì)于生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)，一般具有較大的孔隙率和較強(qiáng)的透水性，如將這些結(jié)構(gòu)直接作用于土坡，在水流和波浪的淘刷作用下，其下面的土層在植被完全發(fā)育之前將會(huì)受到嚴(yán)重侵蝕，可能導(dǎo)致防護(hù)結(jié)構(gòu)喪失穩(wěn)定性。因此，在這些防護(hù)結(jié)構(gòu)下面設(shè)置反濾層是十分必要的，對(duì)于生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)，一般使用土工織物反濾層。反濾層結(jié)構(gòu)一般應(yīng)遵循保土性、透水性、防堵性和強(qiáng)度準(zhǔn)則。

除此之外，與傳統(tǒng)提防、護(hù)岸設(shè)計(jì)類似，在生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)中還應(yīng)對(duì)護(hù)岸的抗沖、抗侵蝕、抗滑穩(wěn)定性進(jìn)行分析，以確保工程安全。

4 結(jié)語

隨著水生態(tài)文明建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，平原河網(wǎng)區(qū)中小河道生態(tài)治理越來越受到重視。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅上海市一地，“十二五”期間就已完成130km中小河道生態(tài)治理試點(diǎn)工程，同時(shí)還規(guī)劃在“十三五”期間再推進(jìn)500km中小河道生態(tài)治理與生態(tài)護(hù)岸建設(shè)。

本文歸納匯總了平原河網(wǎng)區(qū)中小河道常用生態(tài)護(hù)岸形式、適用范圍、設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以期為廣大設(shè)計(jì)施工人員提供參考。但平原河網(wǎng)區(qū)中小河道生態(tài)護(hù)岸理論和設(shè)計(jì)體系尚不成熟，許多地方需進(jìn)一步研究、探討和完善。

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李紅艷（1983年—），女，工程師。