生態(tài)護(hù)岸的類型及應(yīng)用

嚴(yán)劉偉 王新華 岳明昊 尹 琴 朱露露

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利學(xué)院，云南 昆明650201）

1 概述

生態(tài)護(hù)岸保護(hù)是一項多學(xué)科，多功能的固體護(hù)岸工程之一，利用植物根系深入土壤，或利用植物和傳統(tǒng)護(hù)岸相結(jié)合，對河岸邊坡進(jìn)行防護(hù)，恢復(fù)河岸植被，提高河道凈化能力，具有一定的景觀效應(yīng)和其他多種河岸保護(hù)形式的作用。隨著社會的發(fā)展，人們對生態(tài)環(huán)境的需求逐步改善，建立綠色生態(tài)河道，保護(hù)河道生態(tài)是恢復(fù)和改善河道生態(tài)環(huán)境的基本措施，是實現(xiàn)人與人和諧共處的基礎(chǔ)。

2 生態(tài)護(hù)岸的研究現(xiàn)狀

2.1 生態(tài)護(hù)岸在國外的研究現(xiàn)狀

國外對生態(tài)護(hù)岸保護(hù)的研究過早，特別是發(fā)達(dá)國家在探索生態(tài)護(hù)岸保護(hù)時，還要了解傳統(tǒng)的混凝土護(hù)岸保護(hù)對環(huán)境造成的破壞，需要加以修改，增加生態(tài)功能，改善受損的生態(tài)環(huán)境（汪洋等，2005）。所以很早出現(xiàn)回歸自然、景觀和水友好的新概念，并開始在生態(tài)護(hù)岸保護(hù)概念的設(shè)計和建設(shè)中追求人與自然的和諧發(fā)展。因此，國外的研究與實踐一直在繼續(xù)，在1860 年代Odum 首次提出了生態(tài)工程的概念，他認(rèn)為：來自自然世界的人力相對于整體資源是微小的，在解決環(huán)境問題的過程中應(yīng)在生物學(xué)和生態(tài)學(xué)原理和技術(shù)中用作解決該問題的基本方法。

Coppin.NJ 等（1990）給出了生態(tài)護(hù)岸保護(hù)的定義“為了減少坡面侵蝕并使其更穩(wěn)定，必須將土木工程，植物和無生命的植物材料結(jié)合起來”。在1990 年代初期，日本開展了相同的工作，即“多自然河工程”（黃奕龍，2009 年），日本對河流的生態(tài)護(hù)岸改造非常成功，主要的自然生態(tài)保護(hù)類型是自然的，半自然和人工型（日本木材學(xué)會，2002 年），經(jīng)過大量的實驗研究，事實證明，該技術(shù)可以達(dá)到與柔性護(hù)岸相同的保護(hù)效果。

2.2 生態(tài)護(hù)岸在國內(nèi)的研究現(xiàn)狀

長期以來，中國對生態(tài)護(hù)岸的研究很少，中國對自身的工程實踐和設(shè)計與建設(shè)經(jīng)驗過于重視，缺乏對生態(tài)護(hù)岸的理論指導(dǎo)，并沒有及時總結(jié)經(jīng)驗和升華為理論知識。直到1980 年，我國一些水利工作者提出了有關(guān)生態(tài)護(hù)岸保護(hù)建設(shè)技術(shù)的理論，從“水利工程”開始逐步發(fā)展到“生態(tài)水利”，一些人從“景觀設(shè)計”，“環(huán)境整治”等角度研究河岸保護(hù)的生態(tài)建設(shè)（徐海波，宗瑞英，2005），陳明曦（2007）認(rèn)為生態(tài)護(hù)岸保護(hù)是一種水利保護(hù)。以河流生態(tài)系統(tǒng)為中心和河流動力建設(shè)的項目，除進(jìn)行理論研究外，在全國范圍內(nèi)對城市河流生態(tài)修復(fù)的研究還積累了一定的技術(shù)手段和實踐經(jīng)驗，在工程建設(shè)中的生態(tài)河堤測試項目，代表性項目包括廣西壯族自治區(qū)桂林的漓江生態(tài)河建設(shè)項目、浙江省海寧市平原生態(tài)河道試點工程等（鄭天柱等，2002）。

3 常用的生態(tài)河道護(hù)岸的類型與應(yīng)用效果

生態(tài)護(hù)岸的分類尚未統(tǒng)一，例如王新軍，羅繼潤提出了自然原型生態(tài)護(hù)岸保護(hù)，河道工程生態(tài)護(hù)岸保護(hù)和改良型重力生態(tài)護(hù)岸保護(hù)，侯高建等將生態(tài)護(hù)岸按材料分為全自然護(hù)岸，半自然護(hù)岸保護(hù)和多自然護(hù)岸保護(hù)。根據(jù)統(tǒng)計調(diào)查，結(jié)合實際工程經(jīng)驗，在我國城市河道治理工程中，常用的多自然生態(tài)護(hù)岸根據(jù)選材來區(qū)分主要是石籠護(hù)岸，預(yù)制混凝土砌塊護(hù)岸，生態(tài)混凝土砌塊護(hù)岸、巖土材料等。

3.1 石籠護(hù)岸

石籠是一種全滲透性的結(jié)構(gòu)，可以使水和土壤自然交換，增強(qiáng)水體的自凈能力，從而達(dá)到生態(tài)作用。另外，現(xiàn)在講究綠化效果，石籠擋墻、岸上可以直接進(jìn)行綠化處理，而漿砌石擋墻上，要進(jìn)行綠化處理很困難，而且重復(fù)浪費造價。如鋼絲石籠由抗老化、高強(qiáng)度、具有延展性的鋼絲，包覆的聚氯乙烯等鋼絲，通過機(jī)械絞合編織成多鉸六角形網(wǎng)箱，裝滿石材等未纏繞的填料而形成自透水，柔性，生態(tài)保護(hù)結(jié)構(gòu)。鋼絲石籠是一種柔性結(jié)構(gòu)，可以適應(yīng)邊坡的變形而不損壞，適用于穩(wěn)定性差，岸邊流量大，危險段等的岸邊坡。

優(yōu)點：完整性強(qiáng)，滲透性強(qiáng)，抗沖洗。用途廣泛，柔性結(jié)構(gòu)能適應(yīng)地基的變化，比剛性結(jié)構(gòu)具有更好的安全穩(wěn)定性，在保持岸坡穩(wěn)定性和生態(tài)功能方面發(fā)揮良好作用。成本低廉，交通便利。

缺點：由于斜坡主體主要是石頭填充的，需要大量的石材，因此平原地區(qū)的適用性不強(qiáng)。局部護(hù)岸破壞后需要及時進(jìn)行補救，以免內(nèi)部石材泄漏，影響岸坡的穩(wěn)定性。

3.2 預(yù)制混凝土塊護(hù)岸

預(yù)制混凝土砌塊根據(jù)外觀分為實心混凝土砌塊和開放混凝土砌塊?？紤]到生態(tài)要求，目前的河流治理多選擇多孔混凝土砌塊，孔隙率20%以上，為植物和動物的提供良好的生活空間和棲息地，水土之間的能量交換方面，并具有“呼吸功能”的護(hù)岸。同時，植物的根部交織在一起，邊坡體有機(jī)地結(jié)合在一起，形成對基礎(chǔ)邊坡的錨固作用，并且還具有透氣，透水和堅實的邊坡作用。預(yù)制混凝土砌塊通過連接互鎖式和鉸接式。預(yù)制的混凝土砌塊邊坡主要用于局部缺乏石塊的區(qū)域，其中互鎖式適用于較小流量的河流，而鉸接型適用于較大流量的河流。

優(yōu)點：整體性較好，抗沖刷，透水性好，形式多樣，可根據(jù)不同需要選擇不同形狀的多孔磚，款式更豐富，可滿足多種需求，多孔磚的毛孔可用來植草，水下也可以用作魚類和蝦的棲息地。

缺點：生物恢復(fù)較慢，成本較高，施工難度不大，但施工工作量較大，施工期遇水易下沉及滑動，固定磚的混凝土間斷施工不便利、河堤坡度不能過大，否則多孔磚易滑落至河道。

3.3 生態(tài)混凝土塊護(hù)岸

生態(tài)混凝土又稱多孔性混凝土，可以種植草的混凝土，在實現(xiàn)安全防護(hù)的同時可以實現(xiàn)生態(tài)種植，其組成由多孔性混凝土，保水材料，緩釋肥料和表層土組成。它具有以下特性：一種是高強(qiáng)度，材料本身具有與普通混凝土相同的強(qiáng)度，另一種是獨特的結(jié)構(gòu)，具有類似于“沙琪瑪”的骨架，具有更多的孔，可以為植物的滲透生長提供條件；通常用于生態(tài)要求高的岸坡，不適合植物生長的寒冷地區(qū)。

優(yōu)點：施工簡單，抗沖洗，透水性強(qiáng)，保水性好，可為植物生長提供基質(zhì)，良好的抗沖洗性能，高護(hù)坡孔隙率，為動物和微生物提供了繁殖地。

缺點：生物體恢復(fù)緩慢，需要做降堿量處理，如果堿減量問題不好處理，會影響植物的生長，相比其他類型的護(hù)岸保護(hù)，這類護(hù)岸保護(hù)的價格很高。

3.4 土工材料護(hù)岸

例如，巖土室是一條長條塑料板，通過超聲波焊接等方法連接起來，擴(kuò)展成蜂窩狀的三維網(wǎng)格，其結(jié)構(gòu)本身具有較大的橫向極限變形能力。網(wǎng)格擴(kuò)展到植物后，可以提高植物成活率，植物根系植根于岸坡土層，達(dá)到防風(fēng)沙，風(fēng)雨侵蝕，固土護(hù)坡的作用。適用于非潛在的深層滑動面，整個斜坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，岸邊的斜坡被雨水沖走或水流被較小的斜坡沖走。

優(yōu)點：施工連接簡單，施工方法方便，可大大提高施工效率，并可多次使用，適用于大面積施工，生態(tài)性能好。它比混凝土海岸保護(hù)更為經(jīng)濟(jì)。

缺點：植物生長期較慢，施工完成后養(yǎng)護(hù)期較長，遇雨水及紫外線后材料已脆斷，不耐沖刷。當(dāng)土工格室裸露時，經(jīng)太陽暴曬會縮短其使用壽命。

4 結(jié)論

生態(tài)護(hù)岸是多功能固岸工程，與生態(tài)環(huán)境息息相關(guān)，在考慮工程本身的功能作用的同時還需要更加深入的考慮對生態(tài)環(huán)境的影響。本文分別對國內(nèi)使用較為廣泛的石籠護(hù)岸、預(yù)制混凝土塊護(hù)岸、生態(tài)混凝土塊護(hù)岸、土工材料護(hù)岸等四種工程護(hù)岸樣式進(jìn)行了深入分析，以便在不同的情況下選擇更加合適建設(shè)工程的生態(tài)護(hù)岸樣式，在發(fā)揮護(hù)岸工程本身功能作用的同時較好的保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。