基于農(nóng)村中小河流生態(tài)護(hù)岸型式選擇研究

劉 宇

(子澄建設(shè)工程有限公司，沈陽 11000)

0 引 言

農(nóng)村河流是保障農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要設(shè)施，涉及到廣大農(nóng)民群眾的生產(chǎn)生活、抗旱保守基礎(chǔ)條件、防洪排澇安全、農(nóng)田灌溉及供水能力等多個(gè)方面。2011年，國務(wù)院明確提出要加快農(nóng)村水利建設(shè)，按照洪澇危害嚴(yán)重、防護(hù)區(qū)人口密集和保護(hù)對象重要等原則開展中小河流的綜合治理，通過采取堤岸加固、清淤疏浚等措施提升河流防洪標(biāo)準(zhǔn)。因此，加強(qiáng)農(nóng)村中小河道的整治和建設(shè)資金投入，按照新形式、新方法、新思路生態(tài)建設(shè)農(nóng)村中小河道為大勢所趨[1]。

1 生態(tài)河道的發(fā)展

生態(tài)型河道是體現(xiàn)人類活動與河流景觀和諧相處，維持河流原有水文特征和自然地貌的河流，其基本內(nèi)涵以滿足環(huán)境、資源的多功能開發(fā)和可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，以經(jīng)濟(jì)、可靠、安全為前提條件，逐步形成自我凈化與修復(fù)、多樣化物種和諧共生、自然水體鮮活流動、陸域草木豐茂、水質(zhì)改善的河道系統(tǒng)。因此，以維持自然形態(tài)為基本原則的生態(tài)河流有助于促進(jìn)水系統(tǒng)的動態(tài)平衡和減少對資源的占有，可提升水環(huán)境質(zhì)量及其自凈能力，這對于改善河道的防洪能力和農(nóng)村自然環(huán)境十分必要[2]。

1.1 國外生態(tài)河道發(fā)展

1933年Seifert最先給出了“親河川治理”的理念，1965年有學(xué)者通過生物實(shí)驗(yàn)研究了萊茵河的護(hù)岸類型，1971年提出了河流有效利用為綜合治理的基本前提，在此基礎(chǔ)上考慮維持河流水生物種的多樣性。70年代末Christian GEldi通過將混凝土護(hù)岸轉(zhuǎn)變?yōu)樽匀皇土鴺渥o(hù)岸豐富了德國的生物護(hù)岸法，提出能夠?yàn)轸~類等提供更加適宜生存空間的河道生態(tài)多自然型修復(fù)技術(shù)，為了維持河道自然狀態(tài)以存在淺灘的彎曲河流替代筆直河流。1983年Bidner認(rèn)為河流水力學(xué)、地貌形態(tài)、地形狀況等為河流治理的基礎(chǔ)，從而更加合理的分析生態(tài)系統(tǒng)與河流治理狀況的相互關(guān)系。1992年Holzmann等提出保持河流生態(tài)、水生物種與河岸自然環(huán)境的平衡為生態(tài)治理的核心，從系統(tǒng)平衡的角度提出了生態(tài)治理的方法。目標(biāo)，河岸周邊環(huán)境與河道景觀的和諧性為河道整治工程的核心，美國、德國、澳大利亞和日本等提出了自然河道設(shè)計(jì)技術(shù)、河流生態(tài)自然工法、綠植被技術(shù)和近自然工事等方法。

1.2 國內(nèi)生態(tài)河道的發(fā)展

針對河道的生態(tài)治理我國相關(guān)研究起步較晚，但發(fā)展速度較快，并開展了一系列的生態(tài)技術(shù)實(shí)踐工程。例如，通過對轉(zhuǎn)河生態(tài)治理工程的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，逐漸實(shí)現(xiàn)了人水和諧相處的宜居環(huán)境；1998年，通過采取水環(huán)境建設(shè)和蘇州河生態(tài)治理措施，逐漸形成了景色宜人、水清岸綠、煥然一新的城市河流；成都府南河治理工程中采取了生態(tài)河床、生態(tài)河堤、人工濕地等工程措施，使得河流生態(tài)系統(tǒng)逐步得以重建，在環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和社會方面取得了顯著的效益。通過實(shí)施河流生態(tài)整治，南通壕河逐漸形成了城水相繞、人水和諧相處的獨(dú)特景觀；環(huán)城河治理項(xiàng)目實(shí)施了截污、疏浚、生態(tài)綠化等措施，充分發(fā)揮了河流休閑、旅游、航運(yùn)、防洪等功能。浦東區(qū)河道整治工程將“環(huán)?！崩砟钜胫凉芾?、施工、設(shè)計(jì)等各個(gè)環(huán)節(jié)，因地制宜的選用水邊栽植物、多樣化水流、河岸及邊坡種植林草等護(hù)岸形式，水系統(tǒng)逐漸得以修復(fù)，推行的“生態(tài)治水”理念為生態(tài)文明建設(shè)和重塑江南水鄉(xiāng)風(fēng)光提供了強(qiáng)有力支撐。當(dāng)前，河道生態(tài)護(hù)岸建設(shè)在多個(gè)地區(qū)均已得到廣泛的開展并取得了理想的成效，為維持水系統(tǒng)良性循環(huán)和改善河道生態(tài)環(huán)境提供了技術(shù)支撐。

2 河道生態(tài)護(hù)岸類型及特點(diǎn)

河道生態(tài)護(hù)岸屬于一種涉及生物科學(xué)、水力學(xué)、生態(tài)學(xué)及水土保持學(xué)等多門學(xué)科，通過將土地保護(hù)、景觀設(shè)計(jì)、城鎮(zhèn)發(fā)展、生態(tài)建設(shè)與河道治理有機(jī)結(jié)合，充分發(fā)揮植物、植物與工程的自我修復(fù)功能，從而提升河道邊坡的抗滑穩(wěn)定、抗沖刷以及自修復(fù)能力，逐步實(shí)現(xiàn)人類活動、經(jīng)濟(jì)社會、自然生態(tài)、水資源與河道的和諧發(fā)展，減少河流洪患，有效開發(fā)水資源，改善小流域氣候和生態(tài)環(huán)境的目標(biāo)。因此，河流綜合整治成為改善水生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境和實(shí)現(xiàn)河道基本功能的有效方法，可促進(jìn)人與自然和諧相處及維持河流的自然特性。

2.1 草木等自然材料護(hù)岸

1)自然草木護(hù)坡。為維持河堤生態(tài)選用的原生草木應(yīng)具有發(fā)達(dá)的根系，在護(hù)岸固土、水土保持方面固土植物具有良好的應(yīng)用效果，采用植物發(fā)達(dá)的根系可有效防止水土流失和實(shí)現(xiàn)固土保沙，同時(shí)具有景觀造景、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等功能，自然草木護(hù)坡為農(nóng)村中小河流優(yōu)先考慮的生態(tài)護(hù)岸方式。目前，最為常見的固土植物有金銀花、蘆葦、龍須草、池杉、沙棘林、蔓草、常青藤等，植物品種的選擇應(yīng)考慮當(dāng)?shù)厝罕姷南埠?、氣候、土質(zhì)等合理確定。

草木護(hù)岸一般適用于溪流、小河堤岸及局部沖蝕彎道處，這有利于岸坡的防護(hù)及維持河道自然特性。例如，喜水特性且根系發(fā)達(dá)的柳樹、水杉具有提升抗沖性能、穩(wěn)固堤岸及土壤顆粒的性能。該護(hù)岸形式的成本較低且施工簡便，通過輔助土工織物固坡可解決樹木水草初期抗沖能力差的問題，隨著時(shí)間的推移抗沖能力不斷增強(qiáng)。

2)人工竹、木樁護(hù)岸。采用柳木、松木等木材作為遇障礙物縮窄或狹窄河道處的防護(hù)材料，通過將木樁打地基形成具有良好抗沖刷能力的近垂直護(hù)岸。另外，也可選用插柳木樁作為小河溪防護(hù)形式，通過坡上種植植被及形成活的垂直護(hù)岸達(dá)到防護(hù)堤坡的目的。

人工竹木樁護(hù)岸具抗沖能力高、變形適應(yīng)能力墻、整體性好等特點(diǎn)，在高流速水流中具有較好的適用性。該護(hù)岸形式不僅可保證地下水與河流水系統(tǒng)間的能量、資源交換，而且能夠滿足河道洪水期抗沖刷及生態(tài)型護(hù)岸的要求，為水生動植物的生長、繁殖提供適宜的生存空間，同時(shí)具有造價(jià)低廉、施工簡單、變形適應(yīng)性高等特點(diǎn)。

2.2 砌石護(hù)岸

1)干砌石護(hù)岸。這是一種充分利用當(dāng)?shù)厥系淖o(hù)坡形式，具有施工簡便、結(jié)構(gòu)簡單、抗沖能力墻等優(yōu)點(diǎn)，在高流速、大河流中應(yīng)用較為常見。通常情況下，常水位以上種植當(dāng)?shù)厮?、樹木而常水位以下砌筑擋墻，通過種植草木綠化河流岸坡。

2)漿砌石護(hù)岸。采用石料、水泥砂漿砌筑而成的擋土墻即為漿砌石護(hù)岸，具有外形美觀、施工方便、強(qiáng)度較高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，但其工程造價(jià)較高。這種護(hù)岸形式能夠進(jìn)一步增大河道的抗沖能力且更加充分的利用河流過水?dāng)嗝?，比較適用于很大流速或大江大河的堤防工程。為降低水泥用量可采用直立式護(hù)坡，在滿足穩(wěn)定性、墻身強(qiáng)度的情況下有利于地下水與河流水系統(tǒng)的交流。

3)拋石護(hù)岸。拋石護(hù)岸可有效防止堤腳的沖刷破壞，在石料豐富且頂沖急彎段具有較好的適用性。通常情況下，在水下布設(shè)拋石具有拋投方便、水力糙率高、可變性好等優(yōu)點(diǎn)，

在水流頂沖急彎段且石料豐富地區(qū)的深槽部位具有較好的適用性。通常情況下，將拋石置于水下具有水力糙率高、可變性性強(qiáng)、容易拋投等優(yōu)點(diǎn)。因存在較大的變形性，其破壞的過程較為慢，因此其自愈能力較強(qiáng)。

4)鉛絲石籠護(hù)岸。這種護(hù)岸形式一般由種植土、肥料、竹籠或噴塑鐵鋼絲網(wǎng)籠等組成，結(jié)合卵石直徑大小合理設(shè)計(jì)鐵絲網(wǎng)疏密程度，以滿足施工要求作為石籠大小設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。該護(hù)岸形式具有變形適應(yīng)能力強(qiáng)、整體性好、抗沖刷能力高等優(yōu)點(diǎn)，在大流速河流中具有良好可行性，有利于魚類、水草等生物的生長棲息及地下水與河流水體的交流。通過制成不同的形狀，可將鐵絲網(wǎng)籠用于砌體擋土和護(hù)坡，從而滿足抗沖固岸和快速恢復(fù)生物生長等要求。

2.3 混凝土護(hù)岸

1)傳統(tǒng)的混凝土護(hù)岸。一般情況下，采用常規(guī)的混凝土澆筑方法形成的直立式擋土墻成為三面光混凝土襯砌河道，此類護(hù)岸形式具有較強(qiáng)的抗沖刷能力，在較大流速的洪水和大江大河中具有良好適用性。然而，這種護(hù)岸形式不利于堤岸綠色植物的生長及地下水與河道水流之間的交流，河流內(nèi)不利于兩棲動植物的生活、繁殖和魚蝦等水生動物的繁衍。

2)生態(tài)混凝土護(hù)岸。生態(tài)混凝土護(hù)岸可在在板塊中間種植植物和草種可形成綠色護(hù)岸，預(yù)制板塊存在梅花形、方格性等多種排列方式，水生動植物能夠在生態(tài)板塊洞穴內(nèi)生長。其排列方式有梅花形或方格性，兩棲動物和魚類洞穴位于水下部分的空洞。生態(tài)混凝土護(hù)岸具有抗水流沖刷能力良好，適合于兩棲動物棲息繁衍、植物生長等優(yōu)點(diǎn)，最終實(shí)現(xiàn)岸坡、水中與水上和諧相處的生態(tài)系統(tǒng)。

3 新農(nóng)村河道護(hù)岸型式選擇思路

河道生態(tài)護(hù)岸不僅保護(hù)水體環(huán)境和提升水系統(tǒng)承載力的重要途徑，而且是恢復(fù)和提升河流基本功能、打造濱河依據(jù)城市的基本要求。因此，農(nóng)村中小河流生態(tài)護(hù)岸的選擇原則為經(jīng)濟(jì)合理使用、生態(tài)景觀、洪水沖刷安全等，具體的選擇思路如下。

3.1 滿足灌溉、航運(yùn)和泄洪等安全性

供水、灌溉、防洪、旅游和航運(yùn)為河道生態(tài)治理工程的基本要求，在此基礎(chǔ)上考慮生態(tài)系統(tǒng)健康和可持續(xù)發(fā)展等。為保證建設(shè)項(xiàng)目的安全、耐久和穩(wěn)定性，必須以工程力學(xué)、水文學(xué)作為生態(tài)護(hù)岸建設(shè)的依據(jù)。在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，河道治理工程應(yīng)具有承受干旱、冰凍、波浪、侵蝕、洪水等自然荷載能力，河流橫、縱斷面的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足河流水力學(xué)要求等。

3.2 適應(yīng)景觀要求的美觀性

河流生態(tài)護(hù)岸的關(guān)鍵是對景觀工程的設(shè)計(jì)與實(shí)施，按照建設(shè)內(nèi)容和施工要求可分為水域覆蓋區(qū)域內(nèi)和水域沿岸的景觀設(shè)計(jì)。在橫縱、水平方向上對河道治理，將提高防洪標(biāo)準(zhǔn)與河道清淤結(jié)合、將保護(hù)環(huán)境與景觀設(shè)計(jì)結(jié)合改善當(dāng)?shù)厝司迎h(huán)境，從而創(chuàng)造景美、灘綠、流暢、水清的水環(huán)境。因此，應(yīng)全面考慮河道生態(tài)景觀與防洪排澇功能設(shè)計(jì)河道斷面形式，以透視圖和立體形態(tài)實(shí)現(xiàn)河流綜合體系的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。為最大限度的保持?jǐn)嗝娴淖匀恍螤羁蛇x取不同組合形式的措施，河道治理中的一個(gè)島嶼、山丘、林地或草地等均可作為自然生態(tài)系統(tǒng)。

3.3 經(jīng)濟(jì)、適用、實(shí)用性

河道護(hù)岸形式不僅要滿足安全性要求，而且要符合經(jīng)濟(jì)合理性要求，在效益最大化和風(fēng)險(xiǎn)最小化的基礎(chǔ)上防止洪水泛濫，保護(hù)堤防工程安全。所以，要考慮設(shè)計(jì)洪水狀況和高洪水位水流動態(tài)確定堤防頂高程、河道有效寬度等，在生態(tài)景觀設(shè)計(jì)過程中要注重設(shè)計(jì)正常水位的生活場景。

經(jīng)濟(jì)適用性為生態(tài)岸坡的基本要求，在確保堤防安全的情況下考慮方案的經(jīng)濟(jì)合理性，為防止片面的追求美觀應(yīng)遵循綜合利用、就地取材的原則，盡可能的利用當(dāng)?shù)厥?、樹種和植物，盡量減少價(jià)格較高的外來樹木、草皮及人工材料的利用。另外，生態(tài)河道還要考慮沿河群眾的生活需求及滿足適用、適用要求。

4 結(jié) 論

生態(tài)型河道不僅可滿足生態(tài)景觀和沿河居民近水、親水的要求，形成一條景美、灘綠、流暢、水清的綠色生態(tài)長廊，而且可達(dá)到防洪標(biāo)準(zhǔn)要求。農(nóng)村中小河流生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)應(yīng)滿足因地制宜、就地取材的原則，不僅要考慮自然環(huán)境、建筑藝術(shù)、園林等技術(shù)，還要發(fā)揮水利工程的防洪、供水及灌溉基本功能。盡量選用砌石、拋石、樹木、植物護(hù)岸，特殊條件下也可選用混凝土和漿砌石護(hù)岸，最終實(shí)現(xiàn)建設(shè)人水和諧、河川景觀有沒、祥和安全的新農(nóng)村。