淺析水利工程建設(shè)中生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)

樊志紅

(上海寶川水利設(shè)計(jì)有限公司，上海 201999)

1 生態(tài)護(hù)岸的理念

生態(tài)護(hù)岸是指岸坡水體、土體、生物之間能互為良性影響，濱岸帶生物生存環(huán)境能自然銜接，具有防洪、生態(tài)、景觀、自?xún)艄δ艿囊环N河道建設(shè)結(jié)構(gòu)形式。因此，生態(tài)護(hù)岸首先要具有透水性能，保證水的交換和調(diào)節(jié)功能；其次應(yīng)以斜坡式為主，以保持不同種類(lèi)生物和植物對(duì)不同水深的需求，保證生物的自然銜接，滿足河道濱岸帶生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和健康發(fā)展。

生態(tài)護(hù)坡技術(shù)是基于水土保持學(xué)、生態(tài)學(xué)、水利工程學(xué)和生物科學(xué)等學(xué)科的基本原理，利用植物及植物與工程材料相結(jié)合的方法，在邊坡上構(gòu)建具有生態(tài)功能的護(hù)坡系統(tǒng)，通過(guò)生態(tài)工程的自我支撐、自我組織與自我修復(fù)等功能，實(shí)現(xiàn)邊坡的抗沖蝕、抗滑動(dòng)和生態(tài)修復(fù)，以達(dá)到減少水土流失、維持坡面植物生存環(huán)境、提高坡面動(dòng)物和微生物棲息地的質(zhì)量、營(yíng)造健康的河流生態(tài)系統(tǒng)和改善人居環(huán)境等的目的[1]。總而言之，生態(tài)護(hù)岸建設(shè)就是在實(shí)現(xiàn)護(hù)岸防洪作用的同時(shí)，建設(shè)各群落適宜的棲息地。

2 建設(shè)生態(tài)護(hù)岸的必要性

在護(hù)岸設(shè)計(jì)方面，要注意與自然結(jié)合，確保其實(shí)用性的發(fā)揮，達(dá)到治理河流的目的[2]。即使是發(fā)達(dá)國(guó)家，也要考慮很多生態(tài)環(huán)境因素，因?yàn)橹挥袑?duì)生態(tài)的理論進(jìn)行實(shí)踐，才會(huì)產(chǎn)生不可估量的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。生態(tài)護(hù)岸的建設(shè)是防洪排澇，滿足人類(lèi)的生存條件的需求；是創(chuàng)造動(dòng)植物及微生物適宜的棲息環(huán)境，保證生物鏈穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)；是改善水環(huán)境，提高水安全，發(fā)展水文化的必要條件；是改善環(huán)境，提高人們生活水平的重要措施。

3 生態(tài)護(hù)岸建設(shè)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

在堤防建設(shè)中，傳統(tǒng)的鋼筋砼及塊石擋墻的建設(shè)雖然有效地達(dá)到了防洪安全、節(jié)約土地的目的，卻改變了河道護(hù)坡的自然屬性，阻斷了水土交換的通道，割裂了水陸系統(tǒng)的聯(lián)系，河流周?chē)纳镒匀簧L(zhǎng)環(huán)境、河岸與河流之間的生態(tài)平衡就因此受損。人類(lèi)的活動(dòng)侵占了植物生長(zhǎng)空間，影響了動(dòng)物、植物、微生物的生態(tài)平衡。人為的干預(yù)直接影響了河流的自然環(huán)境，導(dǎo)致河流的生態(tài)功能無(wú)法正常發(fā)揮。

3.1 規(guī)劃受限

河道藍(lán)線是河道建設(shè)的依據(jù)。作為城市規(guī)劃的一部分，河道藍(lán)線規(guī)劃不可避免地會(huì)與其它規(guī)劃發(fā)生沖突。由于河道效應(yīng)的長(zhǎng)期性及滯后性，河道建設(shè)完成后并不能馬上發(fā)揮其所有的效果。在寸土寸金的城市，當(dāng)水域與綠化、建筑、公共設(shè)施等各項(xiàng)用地指標(biāo)發(fā)生矛盾時(shí)，當(dāng)河道藍(lán)線規(guī)劃與城市控詳規(guī)發(fā)生沖突時(shí)，河道往往是被迫妥協(xié)讓步的那一方，經(jīng)常會(huì)發(fā)生河道改道、河道縮短、河口縮窄等情況。規(guī)劃的受限，為生態(tài)護(hù)岸的設(shè)計(jì)帶來(lái)難度。

3.2 理解片面

生態(tài)護(hù)岸建設(shè)，是利用植物及植物與工程材料相結(jié)合的方法，在邊坡上構(gòu)建具有生態(tài)功能的護(hù)坡系統(tǒng)。有些人卻片面地認(rèn)為，沒(méi)有任何結(jié)構(gòu)材料的純土坡才是生態(tài)護(hù)岸。土坡與植物的結(jié)合是河道的自然狀態(tài)，若不進(jìn)行人工干預(yù)建設(shè)，經(jīng)過(guò)河水的長(zhǎng)期沖刷后，會(huì)出現(xiàn)河坡坍塌、河底淤積、河口線外移等現(xiàn)象，不利用河道的防洪、調(diào)蓄，也不利于土地的合理化利用。只有在河坡上進(jìn)行合理的建設(shè)，才能實(shí)現(xiàn)河道的可持續(xù)發(fā)展。

3.3 意識(shí)薄弱

生態(tài)護(hù)岸建設(shè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期工程，涉及面較廣，不僅是相關(guān)工程技術(shù)人員和分管領(lǐng)導(dǎo)的職責(zé)，也和人民群眾的觀念意識(shí)密切相關(guān)。只有當(dāng)周邊居民的生態(tài)及環(huán)保意識(shí)足夠，違章搭建，圍墾種菜，亂扔垃圾等現(xiàn)象不再發(fā)生的時(shí)候，建成的工程才能發(fā)揮其應(yīng)有的效益。

4 生態(tài)護(hù)岸的設(shè)計(jì)思路分析

4.1 設(shè)計(jì)原則

在生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)中，我們需要改掉輕綠色重經(jīng)濟(jì)發(fā)展的狹隘想法，而是要加強(qiáng)落實(shí)綠色發(fā)展、平衡發(fā)展、科學(xué)發(fā)展的觀念。據(jù)此，我們?cè)谏鷳B(tài)護(hù)岸建設(shè)中必須遵守下面五個(gè)原則。

4.1.1 安全原則

護(hù)岸設(shè)計(jì)首先要考慮它在防洪排澇方面的重要作用。我們?cè)谠O(shè)計(jì)生態(tài)護(hù)岸時(shí)，首要的原則就是防洪安全，并且要確保設(shè)計(jì)的合理，以此來(lái)保證堤防建設(shè)的生態(tài)效應(yīng)。

4.1.2 整體原則

在對(duì)河道堤防進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，我們要在安全原則的基礎(chǔ)上，考慮整體性原則。合理地利用一些跨學(xué)科的原理，例如：現(xiàn)代水利生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、工程學(xué)、生物學(xué)以及美學(xué)等。

對(duì)于工程建成后帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益，我們必須將目光放得長(zhǎng)遠(yuǎn)一些，要充分考慮周邊的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平及環(huán)保要求，并結(jié)合自然發(fā)展規(guī)律，在河流生態(tài)系統(tǒng)的平衡基礎(chǔ)上，再根據(jù)當(dāng)?shù)氐暮恿鞯脑鷹l件設(shè)計(jì)出具有特點(diǎn)的自然和諧的生態(tài)護(hù)岸。

4.1.3 自然原則

在提出和應(yīng)用生態(tài)學(xué)的條件下，堤防建設(shè)的發(fā)展在很大程度得到促進(jìn)。我們?cè)趯?duì)護(hù)岸進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須要考慮自然因素的影響，尊重大自然的動(dòng)態(tài)平衡。設(shè)計(jì)人員須進(jìn)行實(shí)地踏勘，結(jié)合地質(zhì)勘探資料及生態(tài)環(huán)境要求，提出設(shè)計(jì)理念。在規(guī)劃設(shè)計(jì)中，須保護(hù)現(xiàn)有生態(tài)環(huán)境，這不僅僅是對(duì)生態(tài)理念的實(shí)行，也是對(duì)可持續(xù)發(fā)展原則的貫徹。我們尤其需要注意河湖本身的結(jié)構(gòu)形態(tài)的演變歷史，順勢(shì)而為，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況因地制宜地設(shè)計(jì)，才能使河道呈現(xiàn)出各自不同的特點(diǎn)，同時(shí)也能避免人力財(cái)力物力的浪費(fèi)。

4.1.4 生態(tài)原則

生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)就是堅(jiān)持生態(tài)治水，發(fā)展良好的人水共融環(huán)境，這也是它的目的所在。滿足人類(lèi)防汛防洪的要求是最根本的，但也要滿足生物的生存需求。總之，我們不能由于人類(lèi)的需要，就去破壞其他生物的生存環(huán)境和繁殖空間。

4.1.5 親水原則

水系是人類(lèi)生存環(huán)境的重要組成部分，尤其是在城市中，水系直接反映著城市人居環(huán)境的質(zhì)量，影響著城市形象和地位。河道護(hù)岸設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮人類(lèi)親水的需求，在確保居民安全生活的基礎(chǔ)上，可建造濕地、棧橋、湖心島、親水平臺(tái)等設(shè)施，給當(dāng)?shù)鼐用裉峁┤诵曰幕顒?dòng)和娛樂(lè)場(chǎng)所，提供接近水面的觀賞水景的機(jī)會(huì)，實(shí)現(xiàn)“人水和諧”的目標(biāo)。

4.2 平面布置

在建設(shè)水利工程時(shí)，要對(duì)自然環(huán)境的特點(diǎn)進(jìn)行考慮，河流的特點(diǎn)就是自然環(huán)境的特點(diǎn)。一般而言，河流形態(tài)的特點(diǎn)是多種多樣的，所以，我們?cè)谧o(hù)岸設(shè)計(jì)時(shí)首先要選擇合適的平面線型。河道的平面布置原則上應(yīng)按照河流、湖泊的自然特點(diǎn)去設(shè)置。換句話說(shuō)，對(duì)河流的曲折、原始分支做到盡可能不變的設(shè)計(jì)，這樣就可以維持江河湖泊的生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定[3]。

4.3 斷面設(shè)計(jì)

在自然情況下，河流的斷面是不規(guī)則變化的，寬窄深淺程度不一。在護(hù)岸設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要借助河道本來(lái)的特點(diǎn)來(lái)構(gòu)建堤防，河道設(shè)計(jì)斷面型式一般有以下幾類(lèi)：

4.3.1 斜坡式斷面

斜坡式斷面能保證濱岸帶生物的自然銜接，有利于岸坡生態(tài)的穩(wěn)定發(fā)展，是生態(tài)護(hù)岸的最佳斷面型式。目前工程中應(yīng)用較多的一般有以下3類(lèi)護(hù)坡材料：覆土類(lèi)結(jié)構(gòu)，多孔隙結(jié)構(gòu)，籠系結(jié)構(gòu)。

4.3.2 復(fù)合式斷面

對(duì)于沒(méi)有足夠空間的河道，河道斷面一般考慮復(fù)合式結(jié)構(gòu)。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，生態(tài)石籠由于其箱體可塑性較強(qiáng)，且相互之間易于搭接，可解決較大的高差問(wèn)題，目前在復(fù)合式斷面的生態(tài)護(hù)岸材質(zhì)中占有較大的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用較廣。

4.3.3 改建型斷面

對(duì)于已經(jīng)建成并且安全使用中的硬質(zhì)護(hù)岸(鋼筋砼及塊石結(jié)構(gòu))，當(dāng)其有生態(tài)、景觀等方面的需求時(shí)，需對(duì)其進(jìn)行經(jīng)濟(jì)合理的改建。在設(shè)計(jì)中，一般可保留其下部結(jié)構(gòu)，將原有擋墻拆除上部結(jié)構(gòu)至常水位左右，再結(jié)合適當(dāng)?shù)耐凉げ牧?，形成新的整體，最后在表面種植各類(lèi)植物，使其在結(jié)構(gòu)、生態(tài)和景觀方面均滿足要求。

4.4 綠化設(shè)計(jì)

河道的綠化設(shè)計(jì)一般包括陸域綠化、岸坡綠化和河底綠化。在條件允許的地方，也可結(jié)合自然環(huán)境，建立人工濕地、河流小型博物館和河流水生態(tài)公園等。河道的綠化設(shè)計(jì)在滿足生物多樣性原則的同時(shí)，因地制宜地選擇和設(shè)計(jì)適合當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的鄉(xiāng)土物種及群落。發(fā)揮植物凈化空氣、減弱噪音、減塵、改善小氣候、防風(fēng)改善生態(tài)環(huán)境的作用，以利于形成良好的河道生態(tài)鏈。

5 結(jié)語(yǔ)

江河湖泊是水資源的重要載體，具有不可替代的資源功能、生態(tài)功能和經(jīng)濟(jì)功能。城市河湖是城市發(fā)展的基礎(chǔ)，是城市水系統(tǒng)的重要組成部分。水系作為城市的生態(tài)載體，直接反映著城市人居環(huán)境的質(zhì)量，影響著城市形象與地位。從當(dāng)前堤防建設(shè)的實(shí)情來(lái)看，生態(tài)護(hù)岸的建設(shè)還處于一個(gè)起步階段，土地的受限、理念的誤區(qū)、材料的質(zhì)量問(wèn)題、投資經(jīng)費(fèi)的限制、長(zhǎng)效管理的困難等情況還較普遍，我們還需要不懈的努力，生態(tài)護(hù)岸的建設(shè)才能得到發(fā)展。

[1]汪洋，周明耀，趙瑞龍，等.城鎮(zhèn)河道生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的研究現(xiàn)狀與展望. 中國(guó)水土保持學(xué)報(bào)[J]. 2005.3(1):88-92.

[2]王春青.城市堤防工程設(shè)計(jì)問(wèn)題及加固技術(shù)探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2015(27):197.

[3]張?jiān)笗?huì)，王新華，張波奇.水利工程堤防防滲施工技術(shù)思考[J].珠江水運(yùn).2016.22:81-82.