淺析河道生態(tài)護(hù)岸

【摘要】設(shè)計(jì)生態(tài)護(hù)岸的原則是保證河道防洪排澇的安全，改善水域生態(tài)環(huán)境，恢復(fù)河道的自然景觀，改進(jìn)河道親水性，營(yíng)造人與自然和諧相處的水環(huán)境。本文闡述了生態(tài)護(hù)岸的防護(hù)原理，歸納了生態(tài)護(hù)岸的設(shè)計(jì)原則，總結(jié)了常用的生態(tài)護(hù)岸類(lèi)型，以期為河道生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)提供借鑒和參考。

【關(guān)鍵詞】生態(tài)護(hù)岸；河道；常用；類(lèi)型

河道護(hù)岸是人類(lèi)解決河流洪澇災(zāi)害的重要工程手段，屬于人造工程的范疇，但由于設(shè)計(jì)理念、工程材料、結(jié)構(gòu)構(gòu)造的不同導(dǎo)致工程效果迥異。目前常見(jiàn)的護(hù)岸分為工程型護(hù)岸、景觀型護(hù)岸和生態(tài)型護(hù)岸。

工程型護(hù)岸是為保證河坡免受水流的沖蝕而構(gòu)筑的工程設(shè)施，主要考慮防洪、航運(yùn)等工程的需要，將天然河坡襯砌成混凝土、漿砌石等為代表的硬質(zhì)護(hù)坡，具有抗沖刷，降低糙率等優(yōu)點(diǎn)。從工程角度來(lái)說(shuō)，工程型剛性護(hù)岸是安全有效的。但硬質(zhì)化的護(hù)坡結(jié)構(gòu)破壞了原有岸坡自然生態(tài)系統(tǒng)，改變了天然岸坡的多孔特性，阻斷了地表水和地下水聯(lián)系通道，侵占了水路交錯(cuò)帶植物的生存空間，破壞了魚(yú)類(lèi)繁殖的場(chǎng)所。

景觀型護(hù)岸是在工程型護(hù)岸基礎(chǔ)上的功能延伸，是指設(shè)計(jì)岸坡加固方案時(shí)不僅考慮工程安全性，同時(shí)還需滿(mǎn)足人們的視覺(jué)享受，提供親水的空間，側(cè)重于河道的觀賞性和親水性。以北京昆玉運(yùn)河景觀護(hù)岸為例，其采用二層臺(tái)式結(jié)構(gòu)，下部為重力式混凝土擋墻，上部采用仿古漢白玉護(hù)欄和人工草坪護(hù)坡。雖然景觀護(hù)岸使河道美觀、整潔，但人工河痕跡明顯，且對(duì)岸坡自然生態(tài)系統(tǒng)同樣有破壞作用。

生態(tài)護(hù)岸是隨著生態(tài)學(xué)和材料科學(xué)的發(fā)展而產(chǎn)生的穩(wěn)固河流邊坡的新技術(shù)，也被稱(chēng)為“有生命的”護(hù)岸，在保證河道護(hù)岸邊坡穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，建立具備生物生存環(huán)境且開(kāi)發(fā)的生態(tài)系統(tǒng)，并保證該系統(tǒng)能夠自我運(yùn)行和自我修復(fù)，具有“可滲透性”的突出特點(diǎn)。一方面生態(tài)護(hù)岸利用特定工程技術(shù)手段和材料使水體與河岸之間的水分調(diào)節(jié)與交換成為可能，實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)分、物質(zhì)、能量的交流，從而調(diào)節(jié)水位、滯洪補(bǔ)枯；另一方面生態(tài)護(hù)岸利用恢復(fù)和增加植被等方法使河岸與河道在生態(tài)上聯(lián)系起來(lái)，即增強(qiáng)了水體自?xún)裟芰?，又為生物提供棲息地。隨著人類(lèi)環(huán)境觀念的改變及對(duì)于自身所處生態(tài)系統(tǒng)重視度提高，生態(tài)護(hù)岸理念在河道治理工程中受到越來(lái)越多的推廣和重視。

1、生態(tài)護(hù)岸防護(hù)原理

在水勢(shì)平緩，水位變化不大的河段可以利用植物的根、莖或整體進(jìn)行坡面保護(hù)和侵蝕控制。按照一定的規(guī)律把植物的根、莖或者枝干捆扎為整體種植扦插或者掩埋在河坡上，在植物生長(zhǎng)過(guò)程中，植物枝葉可以截留雨水、增加入滲量、減少護(hù)岸表面徑流，減輕雨水對(duì)河坡沖刷，避免面蝕和溝蝕，植物根系可以增強(qiáng)護(hù)岸土壤的凝聚力，提高岸體的抗剪強(qiáng)度，加固和穩(wěn)定邊坡。

對(duì)水流流速快、水位變幅大、岸坡坡度較陡河段，堤岸邊坡土壤的抗沖抵抗力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于沖刷力，易發(fā)生邊坡失穩(wěn)，甚至引發(fā)大體積的崩坍，單純采用植物防護(hù)抗沖能力不足，需結(jié)合生態(tài)材料進(jìn)行河岸防護(hù)。生態(tài)材料具有抗沖能力強(qiáng)、整體性好，耐腐蝕耐老化，適應(yīng)地基變形能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。植物措施與生態(tài)材料措施相結(jié)合，發(fā)揮生態(tài)材料的抗沖作用和植物的生態(tài)修復(fù)作用，在保證邊坡安全穩(wěn)定的同時(shí)，改善河岸生態(tài)環(huán)境，達(dá)到人與自然和諧相處的目的。

2、生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)原則

生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)要綜合考慮河道的防洪排澇要求，并兼顧河道功能形態(tài)、生態(tài)景觀、工程占地和地域歷史文化等因素。河道不同河段護(hù)岸應(yīng)結(jié)合具體需求，因地制宜考慮不同形式護(hù)岸交替布置，在彎道水流頂沖部位，應(yīng)采用抗沖性較強(qiáng)的生態(tài)材料型護(hù)岸，而對(duì)于水勢(shì)平緩河段，盡量采用生態(tài)型較好的自然性護(hù)岸。護(hù)岸的結(jié)構(gòu)、選型和材料繁多，包括自然草木類(lèi)、土工合成材料類(lèi)、生態(tài)混凝土類(lèi)、植生擋土墻類(lèi)。其各自的水力特性和適用條件亦不相同。河道生態(tài)護(hù)岸形式選擇應(yīng)符合以下原則：

安全性：護(hù)岸結(jié)構(gòu)起到防洪和保證邊坡穩(wěn)定的作用，其安全性和穩(wěn)定性是護(hù)岸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最關(guān)鍵原則。在設(shè)計(jì)工況下，護(hù)岸必須滿(mǎn)足水流的抗沖要求，保證邊坡的穩(wěn)定，保護(hù)提防的安全和河勢(shì)穩(wěn)定。

生態(tài)性：生態(tài)護(hù)岸需要建立具備生物生存環(huán)境且開(kāi)放的護(hù)岸生態(tài)系統(tǒng)，并保證該系統(tǒng)能夠自我運(yùn)行和自我修復(fù)，實(shí)現(xiàn)一種水體與岸體、水體與生物相互涵養(yǎng)狀態(tài)，為動(dòng)植物、微生物創(chuàng)造良好的河岸帶生態(tài)環(huán)境。

景觀性：生態(tài)護(hù)岸需營(yíng)造趨向自然、原生態(tài)的景觀效果，體現(xiàn)自然生態(tài)景觀的和諧感，有較好的觀賞性，能夠與岸邊植物構(gòu)成帶狀水邊景觀，實(shí)現(xiàn)“水清岸美”。

親水性：生態(tài)護(hù)岸需營(yíng)造人水和諧的河流環(huán)境，創(chuàng)造人水親近的條件，提供豐富的親水活動(dòng)空間，增加濱水區(qū)間的開(kāi)放性和可達(dá)性。

3、生態(tài)護(hù)岸主要類(lèi)型

根據(jù)使用材料的不同，生態(tài)護(hù)岸可分為全自然護(hù)岸、半自然護(hù)岸和多自然護(hù)岸。

3.1 全自然護(hù)岸

全自然護(hù)岸指單純利用植物措施保證河坡的穩(wěn)定，通常以濕生、水生為主，喬灌草組合充分發(fā)揮各種植被的生長(zhǎng)特性，利用植物本身水力學(xué)效應(yīng)和根系的力學(xué)效應(yīng)來(lái)抵抗沖刷，達(dá)到固土保土和岸坡綠化目的，實(shí)現(xiàn)安全與生態(tài)雙重目標(biāo)。全自然狀態(tài)下護(hù)岸，對(duì)河坡原有的生態(tài)平衡體系影響較小，能為多種物種提供繁殖和生存的棲息地，自然融合能力強(qiáng)，但抗沖刷能力較弱，適用于防洪需求較低的河段。常見(jiàn)的全自然護(hù)坡有植草護(hù)岸、柳枝護(hù)岸、挺水植物護(hù)岸等形式。

植草護(hù)岸常用于水流流速慢、邊坡較平緩、防洪需求較低的河道。由草皮覆蓋的岸坡當(dāng)雨水形成徑流通過(guò)時(shí)，可有效地保護(hù)土壤的土顆粒不隨徑流流失，且植草根系的繁衍，具有加筋作用能固定草根間的土壤，使岸坡土體更加穩(wěn)定。植草護(hù)坡與灌喬木配合能發(fā)揮更顯著作用。

柳枝護(hù)岸是傳統(tǒng)治河方法中最一般、最常用的方法。主要因?yàn)榱δ退詮?qiáng)；易成活，生長(zhǎng)迅速，可扦插繁殖；柳枝柔順，能適應(yīng)水流；繁茂的枝條為路上昆蟲(chóng)提供生息場(chǎng)所，浸入水中的柳枝、根系還為魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵提供場(chǎng)所。柳枝護(hù)岸在北京永定河和涼水河的治理中得到廣泛應(yīng)用。

挺水植物用于護(hù)岸時(shí)，又被稱(chēng)為露出型、出水型和沿岸型水生植物，常見(jiàn)的有蘆葦、荻、寬葉香蒲、棒狀燈芯草和衰衣草等。挺水植物繁殖濃密的莖葉能抵抗、減弱水流對(duì)岸坡的沖刷，根莖能發(fā)揮有效的固土作用，沿河道邊岸水線(xiàn)形成一個(gè)保護(hù)性的岸邊帶。挺水植物來(lái)源廣泛，易繁殖，造價(jià)低，廣泛應(yīng)用于水勢(shì)平緩的河道。

3.2 半自然護(hù)岸

半自然護(hù)岸是利用工程措施將植被與木材、石材等自然材料相結(jié)合，發(fā)揮不同材料的優(yōu)勢(shì)，既起到保護(hù)、加固岸坡的作用，又能改善岸坡生態(tài)環(huán)境。較全自然護(hù)岸結(jié)構(gòu)，由于木材與石材等材料的框架和加固作用，使岸坡的穩(wěn)定性和抗沖刷能力得到了大幅度的提高，防護(hù)作用立竿見(jiàn)影。常見(jiàn)的半自然護(hù)岸形式有木樁護(hù)岸和拋石護(hù)岸。

木樁護(hù)岸是將木樁與植被、柴捆、填石等自然材料結(jié)合，達(dá)到固土護(hù)坡，穩(wěn)定河岸和改善生態(tài)環(huán)境的目的。木樁護(hù)岸分為單排木樁、雙排木樁和多排木樁等形式，將松木、柳木等木材制成一定長(zhǎng)度木樁，傾斜或垂直打入地基，木樁的入土深度不應(yīng)小于樁身長(zhǎng)度的50%。木樁護(hù)岸抗沖刷能力強(qiáng)，透水性好，親水性高，木樁間空隙能為水中動(dòng)物提供庇護(hù)，也適合水邊植物附著生長(zhǎng)，有利于營(yíng)造生態(tài)廊道和多層次生態(tài)棲息地，使水體、木樁和植載和諧統(tǒng)一；特別適用于景觀要求高、蜿蜒曲折的河岸。

拋石護(hù)岸常用于石料豐富地區(qū)的河岸崩塌部位和水流頂沖部位，一般置于水下，具有容易拋投，適應(yīng)性強(qiáng)，透水透氣性好，親近自然等特點(diǎn)。拋石高度如果高于水位則須逐層碼放，石塊間相互契合，保證拋石護(hù)岸的整體性穩(wěn)定性。拋石護(hù)岸對(duì)原地貌改變較少，生態(tài)自然，可提供多樣的濱水棲息地，生態(tài)功能整體性表現(xiàn)較好，適用于城郊和鄉(xiāng)村對(duì)防洪要求底，卻有生態(tài)環(huán)境要求的河道。

3.3 多自然護(hù)岸

多自然護(hù)岸是利用工程措施，將植物與生態(tài)混凝土、土工合成材料等生態(tài)材料相結(jié)合，形成具有較強(qiáng)抗沖蝕能力的護(hù)岸結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)防洪功能、生態(tài)功能和景觀效果的共贏。常見(jiàn)的多自然護(hù)岸形式有生態(tài)袋護(hù)岸、生態(tài)格網(wǎng)護(hù)岸、土工網(wǎng)墊固土種植基護(hù)岸、生態(tài)混凝土護(hù)岸、多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)護(hù)岸、自嵌式植生擋土墻護(hù)岸。

生態(tài)袋護(hù)岸是利用聯(lián)結(jié)扣、加筋格柵、錨桿等構(gòu)件把裝滿(mǎn)植物生長(zhǎng)基質(zhì)的生態(tài)袋按照一定規(guī)則牢固固定在河坡上，并在生態(tài)袋表皮上通過(guò)插播、混播、噴播和鋪草皮等方法實(shí)現(xiàn)植物生長(zhǎng)。生態(tài)袋之間、生態(tài)袋與護(hù)坡之間通過(guò)聯(lián)結(jié)扣等專(zhuān)業(yè)配件緊密連接，并隨著植物根系生長(zhǎng)，發(fā)達(dá)的根系對(duì)生態(tài)袋和坡體結(jié)合起到進(jìn)一步固定作用。生態(tài)袋護(hù)岸易于植物生長(zhǎng)，生態(tài)環(huán)保，能適合任何坡度的邊坡， 施工簡(jiǎn)單快捷，一般適用于流速不大的河道。

生態(tài)格網(wǎng)是將表面鍍鋅或復(fù)合防銹處理的低碳鋼絲采用特殊機(jī)械編織成六邊形、絞合狀網(wǎng)片，根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸，組裝成箱籠，裝入塊石等填充料，用于堤坡防護(hù)，并采用富有營(yíng)養(yǎng)成分的土壤覆蓋箱籠和填塞縫隙，以實(shí)現(xiàn)植物的自然生長(zhǎng)。箱籠之間用同質(zhì)材料綁扎聯(lián)接，能適應(yīng)地基或坡面的不均勻沉降；箱籠護(hù)岸可以做成直立砌體擋土，也可以平鋪?zhàn)o(hù)坡，適應(yīng)性強(qiáng)，并具有將強(qiáng)的抗沖能力，適合流速較大的河道。

土工網(wǎng)墊固土種植基護(hù)岸由固土網(wǎng)墊、種植土和植物種子組成。固土網(wǎng)墊是由多層網(wǎng)墊熱熔黏結(jié)成的空間網(wǎng)墊，內(nèi)部填充土壤作為植物的生長(zhǎng)基，植物根系可穿過(guò)網(wǎng)墊生長(zhǎng)，發(fā)達(dá)的根系可使植物、網(wǎng)墊和邊坡牢固的結(jié)合在一起，提高了邊坡的穩(wěn)定性。固土網(wǎng)墊柔韌，抗沖能力強(qiáng)，可適應(yīng)不同坡度邊坡，施工便捷，可由人工鋪設(shè)，植物種植可采用水力噴播草種技術(shù)完成。土工材料護(hù)岸常用于水流流速小于5m/s的河流。

生態(tài)混凝土又被稱(chēng)為植被性混凝土，是能適應(yīng)綠色植物生長(zhǎng)、進(jìn)行綠色植被的混凝土，是由日本首先提出并運(yùn)用在河道護(hù)岸方面。生態(tài)混凝土由多孔混凝土、緩釋肥料、保水材料和表層土組成，本質(zhì)上是一種有著連續(xù)空隙，能保證水與空氣通過(guò)的多孔混凝土，表層土鋪設(shè)于多孔混凝土的表面，提供植被發(fā)芽初期的養(yǎng)分。生態(tài)混凝土具有生態(tài)環(huán)境功能優(yōu)越，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，堤坡整齊美觀，施工簡(jiǎn)便，取材簡(jiǎn)單，便于維護(hù)管理等優(yōu)點(diǎn)，其可耐受的水流流速為4m/s左右。

多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)護(hù)岸是指利用混凝土預(yù)制件、自然石等材料，組成帶有孔狀的適合動(dòng)植物生存的護(hù)岸結(jié)構(gòu)。多孔質(zhì)構(gòu)件穩(wěn)定靠塊與塊間的嵌鎖作用以及加筋體聯(lián)接。生態(tài)孔為植物生長(zhǎng)和魚(yú)類(lèi)繁殖提供場(chǎng)所，植物根系還具有固化護(hù)岸作用。多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)護(hù)岸可以充分保證河岸與河流水體的水分交換與調(diào)節(jié)功能，保持了河道生態(tài)系統(tǒng)的完整性。

自嵌式植生擋土墻是由自嵌式擋土塊塊體、填土和加筋帶構(gòu)成的復(fù)合體，主要依靠塊與塊之間的嵌鎖作用和加筋土重量防止邊坡滑動(dòng)和傾覆失穩(wěn)，以達(dá)到穩(wěn)定岸坡的作用。自嵌式擋土墻為柔性結(jié)構(gòu)，適應(yīng)變形能力強(qiáng)，抗沖刷能力強(qiáng)，施工便捷，造型美觀，生態(tài)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，有效解決了傳統(tǒng)擋土墻造價(jià)高、外形單一、生態(tài)效果差等問(wèn)題，為擋土墻結(jié)構(gòu)向景觀化、生態(tài)化發(fā)展提供了新的途徑。

4、結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)生態(tài)護(hù)岸的原則是保證河道防洪排澇的安全，改善水域生態(tài)環(huán)境，恢復(fù)河道的自然景觀，改進(jìn)河道親水性，營(yíng)造人與自然和諧相處的水環(huán)境。本文闡述了生態(tài)護(hù)岸的防護(hù)原理，歸納了生態(tài)護(hù)岸的設(shè)計(jì)原則，總結(jié)了常用的生態(tài)護(hù)岸類(lèi)型，以期為河道生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)提供借鑒和參考。

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