無底小沉井在生態(tài)河道護(hù)岸工程中的應(yīng)用

吳 勇，葛瑜霜

（紹興市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，浙江 紹興 312000）

1 問題的提出

紹興市總面積8 257.00 km2，全市水域面積465.38 km2，水域面積率為5.64%。其中紹興市越城區(qū)河道縱橫，湖泊眾多，陸域總面積362.00 km2，現(xiàn)狀水域面積56.86 km2，現(xiàn)狀水域面積率為15.71%，是名副其實(shí)的江南水鄉(xiāng)。越城區(qū)共有河道967條，河道總長(zhǎng)993.81 km，水域面積45.82 km2。其中省級(jí)河道1條，總長(zhǎng)5.87 km；市級(jí)河道共15條，總長(zhǎng)度74.73 km；縣級(jí)河道共95條，總長(zhǎng)度224.24 km；縣級(jí)以下河道共857條，總長(zhǎng)度688.97 km。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市建設(shè)的加快，河道建設(shè)不僅使堤岸發(fā)揮防洪排澇的功能，而且還要使其達(dá)到園林景觀、生態(tài)環(huán)保、建筑藝術(shù)的效果。但是由于長(zhǎng)期以來的防洪要求，紹興市傳統(tǒng)的河道治理工程，只關(guān)注河道的純水利功能，忽視了河道上下游及河道內(nèi)外生態(tài)系統(tǒng)之間的相關(guān)聯(lián)系，大多采用砌石護(hù)岸，未充分考慮生態(tài)功能，破壞了河道的生態(tài)系統(tǒng)，進(jìn)而威脅到生物的生存。

2 形勢(shì)分析

河岸是河道兩側(cè)所擁有的獨(dú)特景觀，河岸的生態(tài)設(shè)計(jì)有利于城市品質(zhì)的改變與提升。另外，河岸作為水與陸的交界線，對(duì)于溝通兩者之間的聯(lián)系起到非常重要的作用，其生態(tài)內(nèi)容復(fù)雜而豐富，是許多陸生、水生生物的生活空間。然而砌石的硬質(zhì)護(hù)岸阻礙了河岸的生態(tài)作用[1]。同時(shí)，渠化的河道改變河道蜿蜒曲折的原始形態(tài)，降低水體生物的適應(yīng)性，生物多樣性隨之減少，最終引起整個(gè)河道生態(tài)系統(tǒng)退化，甚至對(duì)沿線百姓的生活品質(zhì)帶來不利影響。

2.1 傳統(tǒng)護(hù)岸

傳統(tǒng)護(hù)岸工程是用最經(jīng)濟(jì)的過水?dāng)嗝孑斔妥畲笏髁康脑瓌t，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇上更加追求斷面渠化以及較小的糙率，在使用功能上重在防洪，在一定程度上破壞河流的生態(tài)功能。傳統(tǒng)護(hù)岸大量使用塊石、鋼筋混凝土等硬質(zhì)材料，雖然有利于護(hù)岸的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、防止水土流失，導(dǎo)致傳統(tǒng)護(hù)岸渠道化，同時(shí)也分隔水體與岸的關(guān)系，破壞河道的自然功能和生態(tài)功能，同時(shí)也破壞河道的生物多樣性，導(dǎo)致生態(tài)功能惡化[2]。

2.2 生態(tài)護(hù)岸

生態(tài)護(hù)岸是指自然河岸或具有自然河岸“可滲透性”的人工護(hù)岸，將護(hù)岸由過去的塊石、混凝土結(jié)構(gòu)改造成為能使水體和土體、水和生物相互融合，適合生物棲息和繁殖的仿自然狀態(tài)的護(hù)岸。生態(tài)護(hù)岸結(jié)合防洪效應(yīng)、生態(tài)效應(yīng)、景觀效應(yīng)和自凈效應(yīng)于一體，代表著護(hù)岸未來的發(fā)展方向[3]。

隨著新材料、新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，國(guó)內(nèi)外生態(tài)護(hù)岸的技術(shù)措施在不斷豐富，現(xiàn)在僅介紹3種主要的生態(tài)護(hù)岸。

（1）網(wǎng)石籠結(jié)構(gòu)生態(tài)護(hù)岸。構(gòu)造由鍍鋅或噴塑鐵絲網(wǎng)籠碎石、肥料及其種植土組成的本體，放置于河岸邊上，形成一種完全通透且可以種植植物的護(hù)岸形式。在山區(qū)性河道中能較好地就地取材。

（2）植被型生態(tài)混凝土護(hù)坡。它也被稱為綠化混凝土，主要由多孔混凝土、保水材料、表層土和緩釋材料組成，可種植植被且為植被提供生長(zhǎng)基礎(chǔ)。

（3）自嵌式植生擋土墻護(hù)岸。自嵌式植生擋土墻通常由自嵌式植生擋土塊、塑膠棒、濾水填料、加筋材料和土體組成。該護(hù)岸主要依靠自嵌式擋土塊塊體的砌筑以及自重來抵抗動(dòng)靜荷載， 達(dá)到穩(wěn)定的作用。

3 方案設(shè)計(jì)

介于目前的現(xiàn)狀，結(jié)合紹興市平原河網(wǎng)地區(qū)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種無底小沉井的生態(tài)護(hù)岸，護(hù)岸結(jié)構(gòu)主要有3部分組成：無底小沉井基礎(chǔ)、生態(tài)魚道、砌磚加植物。

首先利用沉井無底的特性，當(dāng)沉井下端四邊插入河底土壤中時(shí)，無底的沉井可增大四邊與土壤之間的受力面積，增加沉井基礎(chǔ)的承載能力，使沉井順利插入土壤后達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)；其次整個(gè)修建護(hù)岸的過程中，利用起重設(shè)備將沉井下端嵌入河底土壤中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化帶水施工，最終可降低修建護(hù)岸的成本，且機(jī)械化施工大大縮短建設(shè)周期。本護(hù)岸與其他型式護(hù)岸單位投資比較見表1。

表1 無底小沉井生態(tài)護(hù)岸與其他型式護(hù)岸單位投資對(duì)比表

同時(shí)沉井的內(nèi)部放置一個(gè)三通的魚槽，魚槽可以作為魚類的魚窩，魚群即可在魚槽內(nèi)覓食或者產(chǎn)卵；相比于平整的磚石護(hù)岸而言，磚石護(hù)岸沒有供魚群進(jìn)入的魚槽，魚槽的上部可以鋪設(shè)種植水生植物的土壤層，通過水生植物的種植美化護(hù)岸。本護(hù)岸通過沉井作為基礎(chǔ)，沉井上方通過小塊體砌筑形成親水護(hù)岸防止岸坡土體流失（見圖 1 ～ 3）。

圖1 小沉井基礎(chǔ)及生態(tài)魚槽結(jié)構(gòu)圖

圖2 護(hù)岸斷面圖

圖3 工程完工后現(xiàn)場(chǎng)

4 工程效果

（1）本護(hù)岸通過沉井作為基礎(chǔ)，可先預(yù)制場(chǎng)進(jìn)行大批量預(yù)制，在施工時(shí)通過起重設(shè)備吊裝即可完全機(jī)械化施工，相比于傳統(tǒng)護(hù)岸需要修建圍堰并砌筑磚石的形式而言，可大大縮短工程建設(shè)周期，進(jìn)一步節(jié)省工程費(fèi)用。

（2）修建護(hù)岸時(shí)，利用多個(gè)沉井作為護(hù)岸基礎(chǔ)，沉井下端嵌入在河底土壤中，無需修建圍堰，在沉井的上端即可砌筑小塊體形成親水護(hù)岸；利用沉井無底的結(jié)構(gòu)，下端插入河底土壤中時(shí)，增加沉井與土壤之間的受力面積，使沉井基礎(chǔ)更加穩(wěn)定；本護(hù)岸建設(shè)的過程中，利用沉井作為基礎(chǔ)，無需再修建圍堰，可大大降低護(hù)岸的建設(shè)成本。

（3）利用生態(tài)魚槽可作為魚類的魚窩，魚群即可在生態(tài)魚槽內(nèi)覓食或者產(chǎn)卵；相比于平整的磚石護(hù)岸而言，磚石護(hù)岸沒有供魚群進(jìn)入的魚槽，故生態(tài)魚槽有利于魚類的生存繁衍。

（4）利用生態(tài)魚槽上部設(shè)置的土壤層，可用于種植水生植物，有效改善河道的親水性，改進(jìn)美化河道的生態(tài)環(huán)境。

5 結(jié) 語

通過對(duì)傳統(tǒng)護(hù)岸與生態(tài)護(hù)岸的比較研究，生態(tài)護(hù)岸融防洪效應(yīng)、生態(tài)效應(yīng)、景觀效應(yīng)于一體，隨著“安全、環(huán)保、和諧、可持續(xù)發(fā)展”的水運(yùn)工程建設(shè)新理念的深入，生態(tài)護(hù)岸將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。