山區(qū)河流新型生態(tài)護(hù)岸型式的探討

葉立龍

(歙縣杞梓里鎮(zhèn)水利站，安徽 黃山 245200)

近年來，筆者所在的皖南山區(qū)相繼建設(shè)了數(shù)量眾多、形態(tài)各異的護(hù)岸，這些護(hù)岸的建成大大提高了河道行洪能力，但同時(shí)也引發(fā)了生態(tài)環(huán)境問題，值得進(jìn)一步探索一種更加生態(tài)而負(fù)面作用相對更小的生態(tài)護(hù)岸。

1 護(hù)岸建設(shè)引發(fā)的生態(tài)問題

1.1 山區(qū)河流洪水特點(diǎn)

山區(qū)河流的洪水特點(diǎn)就是源短流急，洪水漲得快、落得快、歷時(shí)短，洪峰流量大、含沙量大、沖刷力大。每年的04月～07月是皖南山區(qū)發(fā)生大洪水的主要時(shí)段，往往是一場強(qiáng)降雨后，河水猛漲，洶涌而下，常常造成護(hù)岸垮塌等嚴(yán)重洪澇災(zāi)害。在突發(fā)極端情況下，會對沿河兩岸城鄉(xiāng)居民的生命財(cái)產(chǎn)造成巨大威脅。

1.2 現(xiàn)狀護(hù)岸的主要型式與生態(tài)問題

正是因?yàn)樯絽^(qū)洪水的上述特點(diǎn)，為了確保工程安全，大部分山區(qū)河流護(hù)岸都建成漿砌石或混凝土護(hù)岸。但是這些護(hù)岸有一個(gè)致命的缺點(diǎn)就是對河流的生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重，不少山區(qū)河流治理前雖然雜草叢生，但水體中的各類魚蝦和水生動植物相互依存，共生共息，生物多樣性得到很好的保護(hù)，河流的生態(tài)系統(tǒng)完整而可持續(xù)。河岸硬化之后，原始河岸面目全非，土體與水體的關(guān)系相割裂，隔斷了河道水域中的生物、微生物與陸域的接觸，并引起其自然生存環(huán)境惡化, 河流的天然自凈能力因此下降。同時(shí)，硬化型河岸使得水生植物無法生長，各種水生動物也因生存環(huán)境的改變而無法生存，整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈因硬化河岸而斷開，河流生態(tài)廊道的作用因此失去，河流生態(tài)系統(tǒng)的整體平衡遭到破壞，并由此誘發(fā)嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題。

2 目前生態(tài)護(hù)岸和傳統(tǒng)護(hù)岸的特點(diǎn)與不足

2.1 目前生態(tài)護(hù)岸的特點(diǎn)與不足

目前生態(tài)護(hù)岸型式主要有2類，一類是以生態(tài)多孔磚和箱形砌塊為代表的生態(tài)護(hù)岸，由于這些生態(tài)砌塊是水泥制品，其提供的混凝土孔穴與天然洞穴有著本質(zhì)區(qū)別，天然水生動物很難在其中生長繁衍，其長期析出的無機(jī)化合物對近岸生態(tài)有著長期的負(fù)面影響。加之護(hù)岸表面給人們的觀感是大面積混凝土，缺乏生態(tài)屬性和生態(tài)感覺。另一類是格賓石籠生態(tài)護(hù)岸，由于石籠網(wǎng)護(hù)岸密布著閃著金屬光芒的鋼絲，使人們很難接受其為生態(tài)護(hù)岸的現(xiàn)實(shí)，同時(shí)石籠網(wǎng)在組裝過程中形成的眾多鋼絲刺頭也使人們對其敬而遠(yuǎn)之(擔(dān)心被劃傷)，影響著人類的親水活動。另外石籠在充填塊石施工中，鍍鋅鋼絲的鍍鋅層易受到撞擊和摩擦而受損，可能導(dǎo)致石籠網(wǎng)壽命大減。

2.2 傳統(tǒng)護(hù)岸的特點(diǎn)與不足

筆者所在的皖南山區(qū)眾多河流上，存在著很多以前歷史遺存的干砌塊石護(hù)岸，這些護(hù)岸歷經(jīng)百年風(fēng)霜雨雪侵蝕和洪水沖刷，大部分已經(jīng)破敗毀壞，但是護(hù)岸上生長著多種多樣的灌木水草，洋溢著勃勃生機(jī)，河內(nèi)魚蝦成群，呈現(xiàn)著自然與生命的不朽畫卷。從干砌塊石護(hù)岸的孔洞里摸魚掏蟹，成為人們美好的童年記憶，因此從生態(tài)角度看，干砌塊石護(hù)岸是最合適的河流生態(tài)護(hù)岸型式，但是干砌塊石護(hù)岸的最大缺點(diǎn)是塊石之間缺乏粘結(jié)力，護(hù)岸整體性差，難以抵御大洪水的強(qiáng)烈沖擊，因此提高干砌塊石護(hù)岸整體性就成為干砌塊石護(hù)岸能否采用和推廣的關(guān)鍵。

3 生態(tài)護(hù)岸新型式的實(shí)踐

3.1 生態(tài)護(hù)岸基本屬性探討

生態(tài)護(hù)岸的屬性，目前尚無嚴(yán)格科學(xué)的定義，筆者認(rèn)為生態(tài)護(hù)岸應(yīng)該具備的基本屬性如下：① 護(hù)岸的建筑材料應(yīng)主要為天然建筑材料，且具有明顯的地方屬性和地域特點(diǎn)。②護(hù)岸的建成不應(yīng)破壞該段河道的生態(tài)環(huán)境，不應(yīng)給水生動植物的生長、繁衍造成長期的負(fù)面影響。③護(hù)岸的建設(shè)應(yīng)該充分考慮人類的親水習(xí)性，不得對人類的親水活動構(gòu)成威脅或埋下隱患。④護(hù)岸建設(shè)能夠傳承當(dāng)?shù)氐慕ㄖ┕すに嚭褪┕し椒?，其建筑型式具有地方特色?/p>

3.2 生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)型式探索

(1)生態(tài)護(hù)岸型式與斷面設(shè)計(jì)。經(jīng)對傳統(tǒng)護(hù)岸的分析表明，傳統(tǒng)護(hù)岸的建設(shè)對河流生態(tài)環(huán)境的影響和改變十分微小，屬于真正意義上的生態(tài)護(hù)岸，但是傳統(tǒng)護(hù)岸整體性較差，致使護(hù)岸的穩(wěn)定性和耐久性都難以滿足規(guī)范要求，因此必須增強(qiáng)其整體性，同時(shí)保持其良好的生態(tài)屬性。筆者經(jīng)過分析類比思考后，在皖南山區(qū)某一河流上嘗試了一種鋼筋混凝土框格干砌塊石護(hù)岸，較好地解決了干砌塊石護(hù)岸的整體性差的問題，使古老的干砌塊石護(hù)岸能夠在現(xiàn)代工程實(shí)踐中煥發(fā)出新的生機(jī)，得到新的應(yīng)用，具體介紹如下：

如圖1所示，該鋼筋混凝土框格干砌塊石護(hù)岸以10m為1個(gè)單元，護(hù)岸底板和壓頂均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底板與壓頂通過兩端的鋼筋混凝土側(cè)墻連接成1個(gè)整體框格，在框格內(nèi)砌筑干砌塊石墻，使干砌塊石墻被鋼筋混凝土框格約束包裹(側(cè)面包圍，前后自由)，形成一個(gè)整體的框格砌體單元，其整體性和墻身的穩(wěn)定性都得到很好的保證?？蚋駜?nèi)干砌塊石墻內(nèi)外坡比分別為1:0.2和1:0.1，鋼筋混凝土底板厚度隨擋墻的整體高度不同，可在300mm～400mm之間確定，壓頂厚度一般為150mm，擋墻橫斷面結(jié)構(gòu)型式如圖2所示。由于整個(gè)框格砌體單元在承受土壓力、地基不均勻沉降、溫度應(yīng)力等荷載直接或間接作用時(shí)，每個(gè)側(cè)面的不同部位分別有拉、壓應(yīng)力存在，因此該鋼筋混凝土框格的各個(gè)部位均配雙層雙向鋼筋，具體如圖3所示。框格砌體單元之間的變形縫可以采用閉孔泡沫板充填分隔。

為了使護(hù)岸壓頂看起來更加生態(tài)和貼近自然，可對壓頂及側(cè)墻外露表面進(jìn)行卵石鑲嵌處理，選擇大小適中，形狀、顏色各異的卵石用水泥砂漿鑲貼，使整個(gè)護(hù)岸遠(yuǎn)觀幾乎無混凝土等非生態(tài)的元素存在。

該擋墻與河水接觸面90%以上的面積為干砌塊石，確保了其與河岸及水體相融相通，使河流的生態(tài)系統(tǒng)很快能夠得到恢復(fù)，成為真正意義上的生態(tài)護(hù)岸。

圖1 干砌石生態(tài)護(hù)岸立視圖(1:100)

圖2 干砌石生態(tài)護(hù)岸橫斷面圖(1:100)

圖3 干砌石生態(tài)護(hù)岸配筋圖(1:100)

(2)生態(tài)護(hù)岸穩(wěn)定計(jì)算。根據(jù)護(hù)岸的具體情況，計(jì)算工況選擇建成期和水位驟降期(墻后水位高于墻前0.5m)2組荷載組合作為最不利情況。計(jì)算斷面選取墻體最高斷面(高3.0m)進(jìn)行分析計(jì)算。根據(jù)文[1]，對圖2所示的斷面，在墻后回填土不大于墻身高度，回填土內(nèi)摩擦角ψ≥150的條件下，護(hù)岸擋墻的抗傾覆穩(wěn)定性在正常運(yùn)用和非常運(yùn)用條件下均滿足規(guī)范要求。

3.3 生態(tài)護(hù)岸施工

首先按照河道設(shè)計(jì)堤距進(jìn)行護(hù)岸整體放樣，然后分段清基開挖，基槽找平后，再進(jìn)行鋼筋混凝土底板和側(cè)墻的澆筑，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后開始砌筑干砌塊石墻，塊石墻砌筑到壓頂下部后用碎石塊找平，加墊油氈后綁扎鋼筋，制作側(cè)面模板后即可澆筑壓頂，進(jìn)行擋墻單元最后封閉，形成整體。

施工中應(yīng)注意，各墻段單元的頂部應(yīng)平順連接，擋墻迎水面坡度宜一致平齊，彎道處應(yīng)順暢變化，同時(shí)注意控制好迎水面的砌石平整度，使整個(gè)生態(tài)護(hù)岸整體呈現(xiàn)表面整齊，曲線流暢、變化自然的外觀效果。

3.4 生態(tài)護(hù)岸經(jīng)濟(jì)性分析

經(jīng)分析測算，當(dāng)鋼筋在3000元/t以下時(shí)，鋼筋混凝土框格干砌塊石擋墻的造價(jià)與漿砌塊石擋墻(以1個(gè)單元進(jìn)行類比)相仿；當(dāng)鋼筋在3500元/t以上時(shí)，造價(jià)比漿砌塊石擋墻高5%～10%，屬于經(jīng)濟(jì)合理范圍。

4 結(jié)束語

通過實(shí)踐，該種型式的鋼筋混凝土框格干砌塊石擋墻對保護(hù)河流生態(tài)環(huán)境具有很好的作用，能夠更好地實(shí)現(xiàn)護(hù)岸與周邊環(huán)境的自然和諧，同時(shí)也能夠抵御山區(qū)洪水的強(qiáng)力沖刷，且經(jīng)濟(jì)合理，施工技術(shù)簡單成熟，值得在山區(qū)護(hù)岸建設(shè)過程中推廣應(yīng)用。