山區(qū)農(nóng)村河（溝）道生態(tài)護岸技術(shù)淺析

夏元波 白慧 梁輝

摘 要：本文闡述了生態(tài)護岸的設(shè)計原則與目標，介紹了五種常用的適合山區(qū)農(nóng)村河（溝）道的生態(tài)型護岸技術(shù)，可為類似工程設(shè)計、施工提供參考。

關(guān)鍵詞：山區(qū)農(nóng)村河（溝）道;生態(tài)護岸;技術(shù)淺析

我國山區(qū)農(nóng)村河（溝）道數(shù)量眾多、分布廣泛，具有行洪、排澇、灌溉、供水、生態(tài)等多重功能，是水生態(tài)環(huán)境的主要載體，對維持自然生態(tài)平衡和人類社會的發(fā)展具有重要作用。山區(qū)農(nóng)村河（溝）道比降大、水流急、沖刷嚴重，河（溝）道兩岸需要采取必要的護岸防護措施。在山區(qū)農(nóng)村河（溝）道的傳統(tǒng)治理中注重其護岸的結(jié)構(gòu)安全和防洪排澇安全，多采用漿砌石、現(xiàn)澆混凝土等硬質(zhì)護岸結(jié)構(gòu)，河（溝）道被人工化、渠道化，破壞了原有河（溝）道的自然生態(tài)系統(tǒng)及其相應(yīng)功能，導致河（溝）道中原有生物多樣性受到破壞，河（溝）道水流的天然自凈能力和保護功能持續(xù)降低。傳統(tǒng)的河（溝）道護岸技術(shù)已經(jīng)無法滿足人們對自然、親水、凈水和生態(tài)景觀的需求。采用具有自然、“可滲透性”特點的生態(tài)護岸，能充分保證河（溝）岸與河（溝）道水體之間的水分交換和水量調(diào)節(jié)，集防洪功能、生態(tài)功能、自凈功能和景觀功能于一體，把水、河（溝）道與堤防、河（溝）畔植被連成一個整體，構(gòu)成一個完整的河（溪）流生態(tài)系統(tǒng)，恢復河（溪）流活躍、多樣的生態(tài)結(jié)構(gòu)，促進了人與自然的和諧相處。

1 山區(qū)農(nóng)村河（溝）道生態(tài)護岸設(shè)計原則與目標

生態(tài)護岸設(shè)計堅持生態(tài)文明和人水和諧的理念，依照岸坡穩(wěn)定、正常行洪、材質(zhì)自然生態(tài)、內(nèi)外透水，因地制宜，成本經(jīng)濟等原則來進行。

生態(tài)護岸設(shè)計的目標是在滿足人類需求、不破壞原有生態(tài)系統(tǒng)、確保河（溝）道防洪安全的前提下，使工程結(jié)構(gòu)對河（溪）流的生態(tài)系統(tǒng)（包括水流的流量、流速、沖淤平衡、動物棲息及植物生長所需要的多樣性生活空間、環(huán)境外觀等）影響最小，改善沿河（溝）兩岸生態(tài)景觀，充分保護河（溪）流的自然景觀和生態(tài)系統(tǒng)，創(chuàng)造人與自然相和諧、河（溪）流功能豐富的河（溪）流空間。

2 山區(qū)農(nóng)村河（溝）道常用的生態(tài)護岸技術(shù)

目前常用的生態(tài)護岸型式主要有植物護岸、三維土工網(wǎng)墊植草護岸、生態(tài)袋護岸、石籠護岸、生態(tài)磚護岸結(jié)構(gòu)等，相對傳統(tǒng)硬質(zhì)結(jié)構(gòu)護岸，具有良好的生態(tài)性，在山區(qū)農(nóng)村生態(tài)河（溝）道護岸設(shè)計時可根據(jù)河（溝）道的特性因地制宜選擇使用。

2.1 植物護岸

植物護岸是在河（溝）道岸坡采用種植植被保護河（溝）岸、保持自然堤岸的護岸。主要利用喬灌草等適生植物舒展而發(fā)達的根系來穩(wěn)固堤岸的防護模式，以增強其抵抗洪水、保護河（溝）堤的能力。

2.1.1 適用范圍

流速小于2m/s，河（溝）道縱坡較緩，岸坡坡度小于1：2的土石岸坡，特別適合于河（溝）道較緩、流速較小的山區(qū)農(nóng)村河（溝）道的生態(tài)治理。

2.1.2 技術(shù)要點

河（溝）岸整理為自然穩(wěn)定邊坡，必要時對岸坡進行土壤改良或換土;土體壓實控制在80%～85%時，基本能滿足岸坡穩(wěn)定和植物生長發(fā)育的雙重要求。采用發(fā)育比較快、繁殖能力強、鄉(xiāng)土適生的灌草植物，也可適當引入觀賞植物和水質(zhì)凈化功能強的植物，增強自然審美情趣，改善水質(zhì)。

2.1.3 優(yōu)缺點

優(yōu)點：純天然無污染，工程造價低，取材方便，施工簡單易行，環(huán)境協(xié)調(diào)性好。缺點：抵抗較大流速洪水沖刷能力稍差，岸坡長期穩(wěn)定主要依賴于在岸坡區(qū)域內(nèi)靠自然恢復能力所逐漸形成的植物群落。在日常水位線以下種植植物難度較大，品種的選擇比較關(guān)鍵，否則很難保證植物的存活率。

2.2 三維土工網(wǎng)墊植草護岸

三維土工網(wǎng)墊植草護岸主要由聚丙烯、聚乙烯等高分子材料制成的網(wǎng)墊和種植土、草籽等組成。該網(wǎng)墊質(zhì)地疏松、柔韌，有合適的高度和空間，可充填并存儲土壤和沙粒。植物的根系可以穿過網(wǎng)孔均衡生長，長成后的草皮可使網(wǎng)墊、草皮、泥土表層牢固地結(jié)合在一起，抗沖蝕能力較強。

2.2.1 適用范圍

適用于行洪流速大于3m/s、小于6m/s的河（溝）道，常水位以上的岸坡為礫石，岸坡坡比范圍為1：1.25～1：1.5。

2.2.2 技術(shù)要點

主要施工工序：平整坡面、開挖溝槽→鋪網(wǎng)、固定→覆土→噴播→覆蓋無紡布→養(yǎng)護。平整坡面固土網(wǎng)墊一般可由人工鋪設(shè)，植物種植一般采用草籽加水力噴草技術(shù)完成。整坡后在岸坡表面自上而下鋪設(shè)一層三維網(wǎng)墊，利用上下各一道錨固溝及“U”形鉚釘固定，其上覆蓋一層厚約5cm的耕植土，并噴播當?shù)剡m生草籽，植物生根后便可與三維網(wǎng)墊共同作用形成固土綠化系統(tǒng)。三維土工網(wǎng)的固定措施能有效避免早期草皮在汛期起浮現(xiàn)象的發(fā)生，植被根系與三維網(wǎng)共同作用，起到了岸坡面層防護與淺層加筋的作用。覆蓋無紡布可防止雨水沖刷，保溫保濕，保護和促進草籽的發(fā)芽生長。

2.2.3 優(yōu)缺點

優(yōu)點：工程造價低、施工簡單、綜合防護效果好、便于維護。缺點：植物生長初期較為脆弱、抗沖流速小，且不宜用于常水位以下。為了防止洪水沖擊淘刷坡腳導致岸坡失穩(wěn)，常水位以下通常需要采取石籠或漿砌石或混凝土等結(jié)構(gòu)的護腳措施。

2.3 生態(tài)袋護岸

生態(tài)袋護岸是指采用生態(tài)袋進行水岸護腳和坡面修復的防護模式。生態(tài)袋具有透水不透土的過濾功能，既能防止填充物（土壤與營養(yǎng)成分混合物）流失，又能實現(xiàn)水分在土壤中的正常交流，植物生長必需的水分得到了有效保持和及時補充。同時，植物可以穿透生態(tài)袋體自由生長。

2.3.1 適用范圍

適用于流速5m/s以下水流岸坡防護，外邊坡坡腳坡率小于80°，河道岸坡為礫石，無法自然恢復植被，景觀要求較高的邊坡。

2.3.2 技術(shù)要點

生態(tài)袋內(nèi)填充土壤、肥料和草種等混合物，按一定比例配置，生態(tài)袋填充后尺寸一般為55cm×30cm×20cm。生態(tài)袋內(nèi)預置的植物可選取當?shù)剡m生的灌木、草和藤本等，以加快和增強坡面綠化恢復效果。也可在植生袋表面噴播草種、直接鋪種草皮、壓種枝條或灌木等進行綠化。主配件有三維排水聯(lián)結(jié)扣、扎口帶、生態(tài)錨桿、加筋格柵。

生態(tài)袋可以和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相結(jié)合，河（溝）道基礎(chǔ)采用格賓石籠結(jié)構(gòu)或漿砌石擋墻結(jié)構(gòu)，或在剛性結(jié)構(gòu)的框格內(nèi)（鋼筋石籠、混凝土格框等）護砌邊坡。生態(tài)袋之間可以利用連接扣、土工格柵、鋼筋籠等聯(lián)結(jié)成一個整體，形成整體受力系統(tǒng)，有利于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和抵抗破壞。

施工前需平整坡面，施工時生態(tài)袋“品”字形碼放，由三維排水聯(lián)結(jié)扣相互緊鎖，可根據(jù)坡面穩(wěn)定及實際情況，使用生態(tài)錨桿和加肋。高度2.5m以下的水岸邊坡，可以不要加筋格柵，采用重力式生態(tài)等效擋土墻加厚結(jié)構(gòu)即可，再進行植被覆蓋。施工后灑水灌溉，并保持坡面濕潤直至種子發(fā)芽。在植被完全復蓋前，結(jié)合澆水適當施肥。

2.3.3 優(yōu)缺點

優(yōu)點：施工簡單，不對邊坡結(jié)構(gòu)產(chǎn)生反滲水壓力;材料搬運輕便;節(jié)省土地，適合陡坡;對外界沖擊力有吸能緩沖作用，從而保證邊坡穩(wěn)定;使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和生態(tài)植被同步實現(xiàn);可以和傳統(tǒng)的土木工程結(jié)合使用，有良好的匹配性和組合性：就地填充土料，植物生長快速，景觀效果好;植被不易退化，養(yǎng)護管理成本低廉;袋內(nèi)可預置植物種子和營養(yǎng)基質(zhì)，可確保出苗整齊;植被的發(fā)達植物與坡體結(jié)合成一個同質(zhì)整體，使其形成自然的、有生命的生態(tài)工程。缺點：相比硬質(zhì)類護坡而言，穩(wěn)固性和抗沖刷性相對較差，植物穿透性及耐用性受袋子材料和質(zhì)量的影響較大;袋子內(nèi)土壤養(yǎng)分流失后不容易補充，造成土壤板結(jié)、植物生長緩慢等問題。

2.4 石籠護岸

石籠護岸是指由專業(yè)機械將鍍高爾凡的低碳鋼絲編制成六邊形雙絞合金屬網(wǎng)面，按設(shè)計要求裁剪、組裝成蜂巢格網(wǎng)箱體、格網(wǎng)網(wǎng)墊結(jié)構(gòu)，箱體（或網(wǎng)墊）內(nèi)填滿塊石、卵石等填充材料后用作河（溝）岸區(qū)的護措施。石籠護岸分為：格賓石籠擋墻和格賓石籠網(wǎng)墊（護墊）兩種型式。

2.4.1 適用范圍

格賓石籠擋墻常用于河（溝）寬較窄、正常水位較高、河（溝）岸崩岸、塌岸、流速大、迎流頂沖、沖刷嚴重等河（溝）段岸坡防護。格賓石籠網(wǎng)墊護岸結(jié)構(gòu)型式常用于流速大、岸坡陡的河岸生態(tài)防護，適用于岸坡坡比一般不超過1：1.25，坡比超過1：1時慎用，每級坡面高度不超過10m。

2.4.2 技術(shù)要點

（1）格賓石籠擋墻。

格賓網(wǎng)型號一般為2.0（4）m（長）×1.0m（寬）×0.5（1.0）m（高），格賓內(nèi)隔板間距1m，網(wǎng)孔型號為80mm×100mm，鋼絲采用鍍高爾凡（5%鋁-鋅合金+稀土元素）防腐處理，在工業(yè)（一般污染）環(huán)境下設(shè)計壽命可達到50～60年。鋼絲直徑為網(wǎng)絲?2.7mm、邊絲?3.4mm、絞合鋼絲?2.2mm;抗拉強度不低于350～500MPa，編織前延伸率不小于10%;最小鍍層量：網(wǎng)絲?2.7mm不小于245g/m2，邊絲?3.4mm不小于265g/m2，絞絲?2.2mm不小于230g/m2。格網(wǎng)網(wǎng)面抗拉強度值為50kN/m。填充物采用卵石、片石或塊石，格賓要求石料粒徑D100～300mm為宜，空隙率不超過30%，要求石料質(zhì)地堅硬，強度等級MU30，遇水不易崩解和水解，抗風化。石籠擋墻采用臺階型擋墻型式，其斷面結(jié)構(gòu)尺寸按重力式擋墻進行整體穩(wěn)定、抗滑及抗傾覆等計算確定。

主要施工工序為：導流、排水→基礎(chǔ)開挖→格賓網(wǎng)箱組裝→格賓網(wǎng)箱擺放、鏈接→石料裝填→封閉籠蓋。

在施工區(qū)導流排干河（溝）水，坡腳處開挖基槽，碼放石籠，根據(jù)石籠尺寸設(shè)置相鄰石籠間距，使石籠呈“品”字型排列，埋深根據(jù)沖刷深度確定。石籠碼砌高度不宜超過10m。每層石籠采用縱橫向布置，上層石籠沿邊坡線向內(nèi)伸入50cm，與下層石籠錯開50cm并與下層交錯布置。每層石籠籠體之間最好采用格網(wǎng)網(wǎng)箱四周石塊采取人工砌筑，以避免鼓包，箱體與箱體直接采取鋼絲絞邊，從而使整個擋墻形成一柔性整體。格賓擋墻后在填筑土方前要在擋墻背水側(cè)布設(shè)土工布（300g/m2）作為反濾層。

（2）格賓石籠網(wǎng)墊（護墊）。

格賓網(wǎng)墊系指由機編雙絞合六邊形金屬網(wǎng)片，按照一定的結(jié)構(gòu)制成的網(wǎng)墊結(jié)構(gòu)，在構(gòu)件中填石構(gòu)成主要用于沖刷防護的結(jié)構(gòu)。格賓網(wǎng)墊為一次成型產(chǎn)品，隔板為雙隔板，除蓋板外，邊板、端板、隔板及底板由一張連續(xù)不裁斷的網(wǎng)面組成。石籠網(wǎng)墊規(guī)格為（長×寬×厚）：4.0（6.0）m（長）×2m（寬）×0.3（0.5）m（高），隔板間距1m，網(wǎng)目尺寸為60mm×80mm。鋼絲采用抗腐蝕性很強 的高爾凡 （5%鋁一鋅合金+稀土元素）鍍層。網(wǎng)面鋼絲直徑為2.0mm，邊緣鋼絲直徑為2.7mm，絞合鋼絲為2.2mm?？估瓘姸炔坏陀?50～500MPa，編織前延伸率不小于10%;最小鍍層量：網(wǎng)絲?2mm不小于215g/m2，邊絲?2.7mm不小于245g/m2，絞絲?2.2mm不小于230g/m2。格賓護墊網(wǎng)面抗拉強度值為35kN/m，填充的卵石粒徑為7～15cm，，空隙率不超過35%。

主要施工工序為：導流、降水→格賓護腳基礎(chǔ)開挖→格賓網(wǎng)箱擺放、鏈接→石料裝填→網(wǎng)箱封蓋并絞扣→格賓護墊邊坡技術(shù)處理→土工布鋪設(shè)→格賓護墊安裝→格賓石籠與格賓護墊絞扣連接→填充卵石→護墊封蓋絞扣。

河（溝）坡腳正常水位以下通常設(shè)置格賓石籠墻護腳，護腳埋深根據(jù)沖刷深度確定;正常水位以上采用格賓石籠網(wǎng)墊護岸。在格賓石籠墻護腳施工完成后，再根據(jù)設(shè)計坡比進行河（溝）岸邊坡基礎(chǔ)處理，先清理雜草、樹根等，坡面孔洞、淤泥、凹陷處填土夯實，使邊坡表面平整。格賓網(wǎng)墊下面設(shè)反濾層，通常采用30cm碎石或土工布。順著坡面自下而上進行格賓網(wǎng)墊施工，其厚度通常為20-40cm，上面可插種活的植物枝條，也可覆土撒播草種。

2.4.3 優(yōu)缺點

優(yōu)點：格賓石籠屬于高透水、通氣材料，植物根系通過有效孔徑完全穿透格賓結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)河（溝）道水流和結(jié)構(gòu)后土體的自由水交換，增強水體的自我凈化能力，改善水質(zhì)，也為各類水生動物提供生存空間，維持生態(tài)系統(tǒng)平衡，能產(chǎn)生較好的生態(tài)效果;柔性結(jié)構(gòu)能很好地適應(yīng)地基不均勻沉降，很大程度節(jié)省工期;具有很好的適應(yīng)變形能力、透水性、耐久性;石籠具有高滲透性，允許自由排水，可顯著增強邊坡的穩(wěn)定性;填充物可就地取材，施工簡單易行，對環(huán)境影響小，后期植被恢復效果好，可大大減少后期的養(yǎng)護管理工作。缺點：石籠表面植物較難生長，相對植物護坡而言，生態(tài)效果稍差。

2.5 魚巢生態(tài)磚護岸

魚巢生態(tài)磚護岸是指在修整好的水岸邊坡坡面上拼鋪魚巢生態(tài)磚，連接固定后，在磚框內(nèi)填充種植土進行植被恢復的邊坡防護模式。

2.5.1 適用范圍

適用于河（溝）道流速小于4m/s，土質(zhì)或石質(zhì)穩(wěn)定邊坡，坡比范圍1：0.75～1：3。

2.5.2 技術(shù)要點

生態(tài)磚采用混凝土或其他材質(zhì)的預制塊。植物選配可根據(jù)實施工程所在項目區(qū)氣候、土壤、周邊植物等情況確定，可選用適生的鄉(xiāng)土草種、灌木、攀緣植物等。設(shè)計將坡面進行削坡，達到穩(wěn)定坡比，坡下部采用魚巢生態(tài)磚（350mm×260mm×200mm）進行防護，防護高度可大于4m。

在河（溝）底沿長度方向開挖寬70cm、深度為120cm的基槽，底部夯實并澆筑厚度為70cm的C15埋石混凝土基礎(chǔ)，流速大時（≥4.0m/s）水平方向可以加1-2米寬的石籠、拋石等保護措施。在基礎(chǔ)上攤鋪一道塑性混凝土，并在混凝土上碼放第一層砌塊。利用塑性混凝土將砌塊底部墊實，并調(diào)整砌塊的角度，達到1：0.75～1：1。當塑性混凝土硬化后，在砌塊背后回填級配碎石，并夯實。清理表面積料、并開始碼放第二層砌塊，錯縫長度不少于砌塊長度的1/4，同樣向砌塊背后回填級配碎石并夯實。重復第四步，逐層碼放直至達到設(shè)計標高，頂層碼放砌塊不留縫隙。在生態(tài)磚內(nèi)填充種植土，土層表面略低于磚體表面。鋪填種植土后在生態(tài)磚內(nèi)種植草本、灌木或攀緣植物。

2.5.3 優(yōu)缺點

優(yōu)點：該技術(shù)適合不同坡度的高陡邊坡防護，生態(tài)磚可以現(xiàn)場預制，磚體下部或側(cè)邊與所護坡面坡度相匹配，加阻滑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好;磚內(nèi)或磚孔隙可種植恢復護坡植物，植物以當?shù)剡m宜的灌草或攀緣植物為主，并可配置部分小喬木;該項技術(shù)屬于植物工程措施復合護坡技術(shù)，操作簡單，外觀整齊，造型美觀大方，施工效率高、適應(yīng)性好，具有穩(wěn)定邊坡與綠化美化的雙重效果。缺點：相比植物護坡而言，生態(tài)效應(yīng)稍差，植物覆蓋面積有限。

3 結(jié)語

近年來，黨中央做出了建設(shè)生態(tài)文明社會的重大戰(zhàn)略部署，把生態(tài)文明建設(shè)提到了前所未有的高度，山區(qū)農(nóng)村河（溝）道生態(tài)問題逐步得到重視關(guān)注，在今后的山區(qū)農(nóng)村河（溝）道整治，也將越來越重視與生態(tài)環(huán)境治理相結(jié)合，采用生態(tài)護岸型式是恢復河道生態(tài)的重要基礎(chǔ)，生態(tài)護岸以其與自然環(huán)境良好適應(yīng)性及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的雙重優(yōu)點，在今后河（溝）道治理的邊坡型式中將會得到廣泛應(yīng)用，生態(tài)型護岸順應(yīng)了人與自然共生的要求， 不僅是護岸工程建設(shè)的一大進步， 也將成為今后護岸工程建設(shè)的發(fā)展方向。

參考文獻

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作者簡介

夏元波（1978-），男，陜西寧強縣人，工程師，主要從事水利水保工程規(guī)劃設(shè)計、工程建設(shè)管理工作。