關(guān)于內(nèi)河限制性航道生態(tài)岸坡設(shè)計(jì)的再思考

金華 廖鵬

摘 要：本文主要根據(jù)近年來(lái)江蘇航道生態(tài)型岸坡建設(shè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出了內(nèi)河限制性航道生態(tài)型岸坡設(shè)計(jì)的關(guān)鍵路徑、水位與植物選型等關(guān)鍵問(wèn)題，并簡(jiǎn)要介紹了值得推廣應(yīng)用的蘆葦?shù)奶攸c(diǎn)與管理，為內(nèi)河航道尤其是限制性航道生態(tài)治理提供參考。

關(guān)鍵詞：限制性航道 生態(tài)岸坡 蘆葦 京杭運(yùn)河

為構(gòu)建暢通高效安全綠色交通運(yùn)輸系統(tǒng)，推進(jìn)新形勢(shì)下航道整治工程向生態(tài)環(huán)境友好型轉(zhuǎn)變，促進(jìn)航道建設(shè)對(duì)河流生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)與保護(hù)，在長(zhǎng)江三角洲地區(qū)高等級(jí)航道整治工程中，生態(tài)型護(hù)岸逐漸取代傳統(tǒng)的斜坡式或直立式硬質(zhì)護(hù)岸成為工程中較常用的結(jié)構(gòu)型式。結(jié)合江蘇近年來(lái)在京杭運(yùn)河、錫澄運(yùn)河、鹽河、通揚(yáng)運(yùn)河等地實(shí)施的航道生態(tài)型岸坡建設(shè)工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本文總結(jié)討論了生態(tài)岸坡設(shè)計(jì)的關(guān)鍵路徑、常水位與植物選型等關(guān)鍵問(wèn)題以供參考。

1.設(shè)計(jì)關(guān)鍵路徑

根據(jù)國(guó)內(nèi)近20年來(lái)生態(tài)型護(hù)岸建設(shè)的工程實(shí)踐，生態(tài)岸坡仍可歸納為植被型和綜合型兩大類(lèi)。植被型生態(tài)岸坡是采用根系發(fā)達(dá)的植物和植物材料等對(duì)岸坡進(jìn)行固土防護(hù)，例如木樁/樹(shù)枝、蘆葦、香根草、棕櫚纖維墊、三維土工網(wǎng)墊、生態(tài)袋等，這類(lèi)結(jié)構(gòu)的生態(tài)景觀和消減船行波效果較好，但抗沖刷能力和護(hù)岸結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性較難保證。綜合型生態(tài)岸坡是在河寬受限或需要人工處理的岸坡中，綜合采用植物、天然或人工材料，在岸坡防護(hù)和生態(tài)保護(hù)之間謀求平衡。天然或人工材料包括仿木樁、板狀、格賓網(wǎng)箱、干砌或漿砌塊石、“蜂巢”擋墻、混凝土連鎖護(hù)面塊、箱式綠化擋土墻結(jié)構(gòu)、多孔連續(xù)綠化混凝土、階梯砂管式結(jié)構(gòu)、模袋混凝土結(jié)構(gòu)和透水性沉箱結(jié)構(gòu)等。

內(nèi)河限制性航道是指因水面狹窄、斷面系數(shù)較小而對(duì)船舶的航行有較明顯限制作用的航道，多集中于蘇南和浙北平原地區(qū)。該地區(qū)是國(guó)內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和內(nèi)河水運(yùn)最為發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，航道沿線城鎮(zhèn)、廠企、橋梁密布，土地資源緊張；航道水位主要由節(jié)制閘控制，水位變幅小，常水位持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，水流平緩，泥沙運(yùn)動(dòng)弱。與天然河流不同，內(nèi)河限制性航道是一個(gè)獨(dú)特的、有著廣泛影響的半自然生態(tài)系統(tǒng)，要求其能夠維護(hù)景觀和區(qū)域尺度上生態(tài)過(guò)程的健康與安全，并高效持續(xù)地提供多種生態(tài)服務(wù)（如物種棲息、遺產(chǎn)保護(hù)、文化休閑等）。因而，限制性航道護(hù)岸結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)是采用柔性結(jié)構(gòu)局部取代傳統(tǒng)剛性硬質(zhì)護(hù)岸，降低剛性硬質(zhì)護(hù)岸高度，形成直立式硬質(zhì)結(jié)構(gòu)（一級(jí)）+斜坡式柔性結(jié)構(gòu)（二級(jí)）的組合型護(hù)岸結(jié)構(gòu)，如圖1。

基于保護(hù)河流生態(tài)環(huán)境的系統(tǒng)性和完整性，根據(jù)限制性航道水位特征、河岸帶植被生存環(huán)境、行洪與船行波動(dòng)力作用特點(diǎn)，可將護(hù)岸防護(hù)區(qū)自河底向水面分為護(hù)底區(qū)、行船防護(hù)區(qū)、行洪防護(hù)區(qū)，相應(yīng)地生態(tài)型護(hù)岸斷面結(jié)構(gòu)劃分為重防護(hù)區(qū)、親水區(qū)、景觀區(qū)，提出護(hù)岸功能分區(qū)與護(hù)岸斷面結(jié)構(gòu)的匹配的模式——重防護(hù)區(qū)（剛性結(jié)構(gòu)為主）、親水區(qū)和景觀區(qū)（柔性護(hù)岸結(jié)構(gòu)為主）。就復(fù)合型而言，一級(jí)護(hù)岸位于重防護(hù)區(qū)，以剛性結(jié)構(gòu)為主，在滿足護(hù)岸結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性需求的同時(shí)積極融入孔隙性設(shè)計(jì)，以達(dá)到護(hù)岸結(jié)構(gòu)防撞抗沖與生態(tài)環(huán)境的和諧統(tǒng)一；二級(jí)護(hù)岸位于親水區(qū)和景觀區(qū)，以柔性護(hù)岸結(jié)構(gòu)為主，保證結(jié)構(gòu)抗沖性和植被耐淹性，提高河岸的生態(tài)景觀。

為實(shí)現(xiàn)生態(tài)岸坡的工程經(jīng)濟(jì)性和生態(tài)景觀性，必須綜合考慮護(hù)岸材料、護(hù)岸結(jié)構(gòu)、消浪效果、一級(jí)護(hù)岸頂高程、植物的選型及管理、一級(jí)護(hù)岸平臺(tái)植物寬度等因素。具體設(shè)計(jì)思路應(yīng)：（1）盡量采用自然的柔性材料，避免二次環(huán)境污染；（2）盡量減少剛性結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)護(hù)岸在視覺(jué)中的“軟效果”；（3）盡量了解水位變幅范圍，合理確定一級(jí)護(hù)岸頂高程，能夠滿足一級(jí)護(hù)岸長(zhǎng)時(shí)間淹沒(méi)在水里且不影響通航安全，同時(shí)一級(jí)護(hù)岸平臺(tái)的水深適宜植物生長(zhǎng)；（4）選擇合適的植物，考慮與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)及生態(tài)平衡的問(wèn)題，保證護(hù)岸平臺(tái)植物生長(zhǎng)良好。

2.常水位與植物選型

國(guó)內(nèi)外很多生態(tài)護(hù)岸都曾遇到一個(gè)難題：護(hù)岸上種植的植物常年被水流淹沒(méi)和沖擊，造成很多植物不能正常生長(zhǎng)，甚至無(wú)法存活，沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的生態(tài)景觀效果。實(shí)際上，要實(shí)現(xiàn)生態(tài)護(hù)岸的生態(tài)景觀功能，關(guān)鍵是要確保護(hù)岸一級(jí)平臺(tái)上種植的水生植物順利成活并與自然環(huán)境融為一體，即確定合適的設(shè)計(jì)水位或一級(jí)平臺(tái)頂高程。在長(zhǎng)三角地區(qū)限制性航道護(hù)岸設(shè)計(jì)中，一般將該航道具有50%累積頻率的常水位作為確定一級(jí)護(hù)岸頂高程的依據(jù)，盡量將硬質(zhì)結(jié)構(gòu)在一年大部分時(shí)間內(nèi)淹沒(méi)于水下，避免其對(duì)景觀的破壞，同時(shí)也要使得一級(jí)護(hù)岸平臺(tái)上的水深不宜過(guò)大，避免影響平臺(tái)上種植的植物生長(zhǎng)和船舶的航行安全，并根據(jù)水位的變化選擇適宜的時(shí)間段進(jìn)行植物的種植及管理。

在水生環(huán)境中，影響水生植物生長(zhǎng)的主要因子是水位和水流對(duì)植物的影響。水位是決定生物量、水生植物分布和物種結(jié)構(gòu)的重要因素。水位變動(dòng)對(duì)于植物群落的形態(tài)可塑性、生物量、物種多樣性、物種分布和群落演替也會(huì)產(chǎn)生影響，例如蘆葦幼苗在淹沒(méi)狀態(tài)下其節(jié)間距會(huì)增長(zhǎng)。在適度的水位波動(dòng)下，水生植物物種的多樣性能夠達(dá)到峰值，但水位波動(dòng)太大或太小都不利于提高植被的豐富度，可導(dǎo)致一些不耐淹或不耐旱植物種難以存活。

水體流動(dòng)有利于水環(huán)境中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、氧氣和二氧化碳的交換與供給?？傮w來(lái)說(shuō)，水體在流動(dòng)時(shí)，水生植物的同化作用率增加，同時(shí)呼吸速率也會(huì)顯著增加。不過(guò)，水流過(guò)快時(shí)，底泥的懸浮作用較顯著，使得沉水植物進(jìn)行光合作用的機(jī)會(huì)較少，不利于沉水植物的固著和成長(zhǎng)，還會(huì)顯著影響水生植物在特定生境中的生長(zhǎng)或繁殖。水體流速的改變對(duì)沉水植物生物量以及群落組成都有很明顯的影響，較高的水體流速會(huì)從生理特性上限制某一區(qū)域沉水植物拓殖、生長(zhǎng)的能力。

根據(jù)對(duì)多瑙河的水流條件和水生植物成長(zhǎng)的關(guān)系，將植物適應(yīng)的水流流速分為四級(jí)，并調(diào)查分析了51種植物（沼生植物和兩棲植物除外）的生長(zhǎng)情況，在各級(jí)水流條件下能夠生存的水生植物具體情況如下：（1）流速小于0.05m/s的凈水，幾乎所有水生植物都能較好的生長(zhǎng)；（2）流速介于0.05～0.30m/s的低速水流，大部分水生植物都能生長(zhǎng)，生長(zhǎng)較好的是異葉眼子菜、無(wú)根青萍、豬尾草、微萍、馬尿花、菹草、膨脹浮萍、濕柳蘚、水葫蘆等；（3）流速介于0.31～0.69m/s的中速水流，這類(lèi)水流一般出現(xiàn)在內(nèi)河航道通航量較大的航段，在這類(lèi)水流中只有部分耐淹水生植物能較好的生長(zhǎng)，如蘆葦、毛莨屬、小眼子菜、薄網(wǎng)蘚、依樂(lè)藻、水馬齒水草等；（4）流速大于0.70cm/s的高速水流，只有極少部分耐濕耐淹植物能存活，主要以牛角蘚、水蘚和復(fù)邊蘚等蘚類(lèi)植物為代表。