基于河道生態(tài)護(hù)坡的施工技術(shù)研究

陳廣華

(朝陽(yáng)縣水利勘測(cè)設(shè)計(jì)隊(duì)，遼寧 朝陽(yáng) 122000)

1 傳統(tǒng)河道治理

河道具有農(nóng)田灌溉、水源涵養(yǎng)、防洪排澇、航運(yùn)等功能，一直以來(lái)傳統(tǒng)河道治理都比較注重行洪排澇功能，而較少考慮水源涵養(yǎng)、水質(zhì)凈化等生態(tài)功能。因此，以往河道治理多選用混凝土、漿砌石等硬質(zhì)材料，由此構(gòu)造的護(hù)坡耐久性好、水流速度快、抗沖刷能力和行洪能力強(qiáng)。在一定條件下修建的護(hù)岸形式，對(duì)約束洪水、防止土壤侵蝕、農(nóng)田灌溉等具有重要作用，為沿河經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及居民生活創(chuàng)造相對(duì)安全的空間，但在水源涵養(yǎng)、水環(huán)境修復(fù)、雨污水過(guò)濾等方面還存在許多不足之處。

1)影響生活環(huán)境。為了滿足施工要求，混凝土或漿砌石護(hù)坡都會(huì)摻入一定的外加劑，如減水劑、早強(qiáng)劑、抗凍劑、膨脹劑等，這些外加劑在水體中發(fā)生一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，在降低河流水質(zhì)、破壞水環(huán)境的同時(shí)，顯著影響著水生動(dòng)植物的生長(zhǎng)。同時(shí)，硬質(zhì)邊坡市區(qū)了天然植被吸附、過(guò)濾功能，在降水徑流下地表有害重金屬或有機(jī)質(zhì)等直接流入河道，污染水體[1]。雖然，這并不是直接導(dǎo)致水質(zhì)惡化的主要原因，但加劇了水質(zhì)惡化，硬質(zhì)塊石完全的覆蓋原有自然岸坡，這與水環(huán)境優(yōu)美、人文景觀和諧的建設(shè)要求不符，更加違背了返璞歸真、回歸自然的理念。

2)破壞景觀環(huán)境。人與自然和諧相處屬于人們安居樂(lè)業(yè)的重要標(biāo)志，而魚(yú)游淺底、碧波蕩漾、滿目青綠、大樹(shù)庇蔭的自然景觀與現(xiàn)代工業(yè)文明已漸行漸遠(yuǎn)，硬質(zhì)水泥塊石、擋墻邊坡將水生與陸生植被生硬的阻斷，潮起潮落留下的污染破壞了河水孕育生命的功能，以往青翠、綠意的自然景觀逐漸消失。

3)破壞水生環(huán)境。采用硬質(zhì)護(hù)坡覆蓋整個(gè)河岸表面，嚴(yán)重破壞了原有水生、陸生動(dòng)植物的生長(zhǎng)環(huán)境，并且硬質(zhì)邊坡阻斷了淺層地下水、河流、地表水之間的交流，因河岸的自然過(guò)濾、滲透功能的喪失河水變得更加渾濁。硬質(zhì)邊坡對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞主要表現(xiàn)在：①采用水泥石、塊石等材料修筑河流岸坡時(shí)降低了河道的水源涵養(yǎng)和水質(zhì)凈化功能，難以維持原有水生物種的生長(zhǎng)，這進(jìn)一步降低了河道的自凈能力，加劇了水體惡化；②河水受到陽(yáng)光照射出現(xiàn)明顯的水文變化，不利于維持水系統(tǒng)平衡，特別是夏季高溫季節(jié)極易滋生病菌、蚊蠅等；③硬質(zhì)岸坡會(huì)加快水流速度，將部分水生物沖走并致使生物多樣性減少，加之河岸缺少天然植被，嚴(yán)重破壞了野生動(dòng)植物的生存環(huán)境。據(jù)統(tǒng)計(jì)，城市河道選用硬質(zhì)襯砌后，其物種多樣性降低約60%，部分水生物種類(lèi)也有明顯的減少[2]。

2 河道生態(tài)護(hù)坡設(shè)計(jì)

2.1 基本概念

目前，關(guān)于生態(tài)護(hù)坡學(xué)術(shù)界尚未形成統(tǒng)一的定義。生態(tài)護(hù)坡涉及土壤學(xué)、水力學(xué)、景觀學(xué)、生態(tài)學(xué)等多門(mén)學(xué)科，若單純的將生態(tài)護(hù)坡理解成是種植植物，具有一定的片面性。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料，本研究認(rèn)為生態(tài)護(hù)坡應(yīng)將水位變動(dòng)區(qū)的水土保持與自然生態(tài)有機(jī)結(jié)合，統(tǒng)籌考慮植物、工程兩大措施。因此，歸納總結(jié)的生態(tài)護(hù)坡應(yīng)具備以下特征：①在保證岸坡穩(wěn)定、行洪安全的情況下，將河道建設(shè)成能夠與周邊生態(tài)系統(tǒng)緊密相連、周?chē)h(huán)境物資自由交流的開(kāi)放式系統(tǒng)；②考慮到水流與岸坡之間存在的阻礙、沖刷關(guān)系，生態(tài)護(hù)坡要維持河流系統(tǒng)的良性循環(huán)和平衡穩(wěn)定，有利于地表水、水流與地下水的交換；③自然、資源、社會(huì)與生態(tài)護(hù)坡共同構(gòu)成整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，各子系統(tǒng)間具有相互協(xié)調(diào)、協(xié)同發(fā)展的關(guān)系，生態(tài)護(hù)坡能夠促進(jìn)其它系統(tǒng)功能的充分發(fā)揮，一定條件下也會(huì)產(chǎn)生不利的影響；④生態(tài)系統(tǒng)要不斷改進(jìn)、持續(xù)優(yōu)化、正常循環(huán)，屬于動(dòng)力式系統(tǒng)[3-5]。

2.2 設(shè)計(jì)原則

生態(tài)護(hù)坡能夠抵抗水流沖刷、保持岸坡安全穩(wěn)定的根本原因就是利用植物根系的“錨固”作用，因此袋體內(nèi)固定植物的生長(zhǎng)基質(zhì)發(fā)揮著重要作用。生態(tài)護(hù)坡因存在投資成本低、環(huán)境優(yōu)美等優(yōu)勢(shì)，在河道治理工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，生態(tài)護(hù)坡設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則如下：

1)安全性。保證河岸穩(wěn)定和河道行洪安全是生態(tài)護(hù)坡的基本要求，在確保行洪安全的基礎(chǔ)上要最大程度的減少投資成本。

2)生態(tài)性。生態(tài)岸坡要營(yíng)造適于各類(lèi)水生動(dòng)植物生長(zhǎng)、繁衍的空間，在深入分析水文條件和全面調(diào)查植物類(lèi)型的情況下確定適合于不同水位變幅區(qū)間的植物。

3)美觀性。將環(huán)境美化工程盡量應(yīng)用于生態(tài)河道治理中，要盡量減少硬質(zhì)材料、剛性結(jié)構(gòu)的應(yīng)用以增強(qiáng)護(hù)坡視覺(jué)上的“軟效果”。

4)親水性。盡可能應(yīng)用自然材料以防二次污染的出現(xiàn)，科學(xué)設(shè)計(jì)護(hù)岸型式時(shí)必須考慮親水性要求。

2.3 護(hù)岸功能

1)生態(tài)功能。將護(hù)坡治理與堤岸植物相融合的生態(tài)護(hù)坡施工技術(shù)應(yīng)用于河道治理工程，能夠創(chuàng)建水陸之間有效過(guò)渡的完整性河流生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)護(hù)坡有利于促進(jìn)水域環(huán)境的多樣化發(fā)展，為水生動(dòng)植物創(chuàng)造棲息環(huán)境的同時(shí)發(fā)揮著較強(qiáng)的防洪抗旱功能。此外，生態(tài)護(hù)坡能夠降低施工中產(chǎn)生的不利影響，切實(shí)提高沿河周邊的林草覆蓋率，可為實(shí)現(xiàn)人水和諧發(fā)展以及水域生物全面發(fā)展提供保障。

2)防洪功能。確保河流的防洪功能是實(shí)現(xiàn)生態(tài)護(hù)坡的重要目標(biāo)，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及生態(tài)修復(fù)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，生態(tài)護(hù)坡逐漸引起人們的高度重視。對(duì)于城市防洪生態(tài)護(hù)坡能夠發(fā)揮一定的防洪作用，所以在生態(tài)護(hù)坡建設(shè)時(shí)要充分考慮區(qū)域防洪規(guī)劃，結(jié)合實(shí)際情況科學(xué)設(shè)計(jì)整治方案。洪水來(lái)臨時(shí)，生態(tài)護(hù)坡植被可以增加一定的儲(chǔ)水量，從而降低洪澇災(zāi)害損失以及洪水量；干旱時(shí)期，生態(tài)護(hù)坡系統(tǒng)能夠?qū)⒋鎯?chǔ)于植被根部的水分滲入河流，在一定程度上緩解干涸現(xiàn)象。其中，如何合理的選擇植物類(lèi)型屬于生態(tài)護(hù)坡工程的關(guān)鍵，為了有效調(diào)節(jié)、吸收水分通常選擇根系較為龐大的植物，以更好的發(fā)揮防洪抗旱的功能[6]。

3)景觀功能。與周邊自然環(huán)境的協(xié)調(diào)性應(yīng)作為河道生態(tài)護(hù)坡的控制重點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員要充分掌握周邊水域環(huán)境，切實(shí)保證生態(tài)系統(tǒng)自修復(fù)功能的提升。為了提高植物存活率，護(hù)岸植被的選擇要盡量適合當(dāng)?shù)氐牡乩項(xiàng)l件以及氣候環(huán)境，通過(guò)與河道系統(tǒng)的平順連接促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)周邊生態(tài)環(huán)境與河流系統(tǒng)的平衡。此外，生態(tài)景觀功能屬于生態(tài)護(hù)坡的關(guān)鍵目標(biāo)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境特點(diǎn)開(kāi)展生態(tài)護(hù)坡施工，并確保周邊景觀效果的提升，維持河道原有的天然狀態(tài)以及生態(tài)環(huán)境與工程建設(shè)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2.4 生態(tài)系統(tǒng)

河道生態(tài)系統(tǒng)主要包括生物群落及其環(huán)境條件，生境因子有水體流態(tài)、氣象條件、形態(tài)結(jié)構(gòu)、水質(zhì)水量等，而最重要的生境因子是水環(huán)境。植物、動(dòng)物、微生物是構(gòu)成群落的基本要素，以太陽(yáng)能為驅(qū)動(dòng)的河流生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)以各種生境因子、群落構(gòu)成要素相互作用的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)體系，通過(guò)食物鏈(網(wǎng))保持群落的生存繁衍平衡，可確保河道的自凈功能。系統(tǒng)循環(huán)過(guò)程中，碳循環(huán)規(guī)模與水中溶解氧、反應(yīng)條件、分解者生物量有關(guān)，而大型水生動(dòng)植物的收獲或捕獲與氮磷等營(yíng)養(yǎng)鹽的循環(huán)又換，多余氮磷從系統(tǒng)中的移出方式以收獲或捕獲為主。

3 河道生態(tài)護(hù)坡技術(shù)

3.1 植生型生態(tài)護(hù)坡

截至現(xiàn)今，植生型生態(tài)混凝土已被廣泛應(yīng)用于許多河道治理工程。實(shí)質(zhì)上，該護(hù)坡技術(shù)就是一種多孔混凝土，其主要組成成分有粗骨料、水泥、適量摻合料等。保水劑摻入后，該生態(tài)混凝土能夠有效融合有機(jī)與五級(jí)材料，在提供滿足植物生長(zhǎng)所需水分的情況下，還可提升巖土與土壤間的黏聚力，切實(shí)提高土壤的抗沖力。植生型生態(tài)混凝土還具有較好的水土保持能力，在河道治理中合理利用該技術(shù)可以改良土壤理化性質(zhì)，促進(jìn)植被的生長(zhǎng)，有效抑制土壤侵蝕，發(fā)揮保持水土的功能。在有效保護(hù)環(huán)境的同時(shí)，可恢復(fù)河流生態(tài)和林草植被生長(zhǎng)條件，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境與河道治理的協(xié)調(diào)發(fā)展。將生態(tài)磚應(yīng)用于河道治理工程，為了能夠充分利用該技術(shù)可以選用嵌固的施工方式，連鎖式砌塊技術(shù)實(shí)現(xiàn)了生態(tài)轉(zhuǎn)的有效鑲嵌，有效防止生態(tài)磚出現(xiàn)移動(dòng)的情況。此外，可以利用繩索連接高強(qiáng)混凝土與鉸接式砌塊，由此構(gòu)造矩陣鋪面式聯(lián)鎖護(hù)坡。在坡面與磚地面鋪設(shè)時(shí)要考慮生態(tài)要求，形成抗沖擊能力強(qiáng)、完整性好、地基適應(yīng)力強(qiáng)的護(hù)坡。

3.2 自然原型生態(tài)護(hù)坡

促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)綠色發(fā)展、良性循環(huán)屬于河道生態(tài)護(hù)坡的主要目標(biāo)，所以相關(guān)工作的開(kāi)展必須以周邊環(huán)境保護(hù)為基本原則。自然原型護(hù)坡施工時(shí)要合理利用生態(tài)湖泊、河流設(shè)計(jì)理念，確保河道施工和施工安全，充分考慮護(hù)坡施工技術(shù)特點(diǎn)提升河道的景觀效果和周邊植物生長(zhǎng)質(zhì)量。河道生態(tài)易受自然原型護(hù)坡的影響，所以要合理的選擇植物類(lèi)型。一般條件下，選擇的植物種類(lèi)要適合氣候變化以及河流環(huán)境，從而保證植物水分的吸收能力和生長(zhǎng)效果。此外，要深入研究不同植物的凈化功能，為取得更好的水質(zhì)凈化效果要選擇凈化功能較強(qiáng)的植物。

在河道治理工程中自然原型生態(tài)坡胡的應(yīng)用可以提高岸坡穩(wěn)定性，并且混合搭配灌木和喬木，通過(guò)合理布局規(guī)劃可以更好的發(fā)揮灌木、喬木的優(yōu)勢(shì)，以科學(xué)的方法實(shí)現(xiàn)最佳的生態(tài)效果。植物選擇過(guò)程中，選擇根系龐大的植物能夠提高河堤防洪能力，有效抑制徑流沖刷及土壤侵蝕。

3.3 三維植被網(wǎng)護(hù)坡

將土工網(wǎng)墊護(hù)坡與植被護(hù)坡有機(jī)結(jié)合的三維植被網(wǎng)護(hù)坡技術(shù)，不僅能夠充分發(fā)揮土工網(wǎng)護(hù)坡的優(yōu)勢(shì)，取得良好的植被護(hù)坡效果，而且可以顯著提升河道防洪能力。近年來(lái)，在河道生態(tài)治理中三維植被網(wǎng)護(hù)坡逐漸達(dá)到廣泛的應(yīng)用，該項(xiàng)技術(shù)可為植物創(chuàng)造適宜的生長(zhǎng)空間，切實(shí)提升護(hù)坡的整體穩(wěn)固性，具有經(jīng)濟(jì)效益高、投資成本低、施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。該項(xiàng)技術(shù)與土工合成材料結(jié)合，可以為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的空間，且植物根系可以發(fā)揮相應(yīng)的防護(hù)功能，即利用植物根系提高護(hù)坡穩(wěn)定性。此外，在不破壞原有土壤的情況下三維植被網(wǎng)護(hù)坡還可以建設(shè)生態(tài)植物護(hù)坡，提高土工合成材料生態(tài)效果和防洪固土的功能，結(jié)合植物生長(zhǎng)空間以及植物類(lèi)型建設(shè)成良性循環(huán)的生態(tài)系統(tǒng)。

實(shí)際工程中應(yīng)用三維植被網(wǎng)護(hù)坡技術(shù)時(shí)，要合理的選擇植物類(lèi)型，盡量選用根系龐大、生命力頑強(qiáng)、適于當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件的植被，由此更加積極的促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的良性運(yùn)行。

3.4 土工材料固土護(hù)坡

土工材料固土也是河道治理工程中中常見(jiàn)的一種護(hù)坡技術(shù)，主要有土工單元固土和土工材料網(wǎng)墊兩種種植技術(shù)。兩種方法都是以工程力學(xué)和植物學(xué)為基礎(chǔ)，對(duì)護(hù)岸植物按照土材料特性實(shí)行加固整治，從而發(fā)揮相應(yīng)的防護(hù)效果。在應(yīng)用過(guò)程中土工單元固土種植技術(shù)需要合理的使用高密度化工材料，通過(guò)有效處理化工材料確保能夠形成蜂窩狀，以更好的填筑植物、草皮等材料，保證實(shí)現(xiàn)最佳的河坡效果；在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中土工材料網(wǎng)墊固土技術(shù)主要是將種子、沙土放于化學(xué)材料內(nèi)，利用具有較強(qiáng)柔性性的網(wǎng)墊保證植物的生長(zhǎng)，在保證網(wǎng)墊與植物有效結(jié)合的基礎(chǔ)上為植物提供有效的生長(zhǎng)空間，此外通過(guò)網(wǎng)孔植物根系能夠滲透到泥土內(nèi)，從而提高護(hù)坡整體穩(wěn)定性和抗沖刷能力。

4 結(jié) 論

河道治理工程中硬質(zhì)護(hù)坡存在較大的局限性，已不能滿足現(xiàn)階段生態(tài)治理的要求，生態(tài)護(hù)坡作為水環(huán)境修復(fù)的“生命體”，可有效改善水環(huán)境和水生態(tài)，對(duì)實(shí)現(xiàn)河道治理預(yù)期目標(biāo)具有重要作用。通過(guò)全面分析周邊環(huán)境與護(hù)坡工程的協(xié)調(diào)關(guān)系，合理選擇適用于不同河道的生態(tài)護(hù)岸技術(shù)，在保證河道行洪安全和岸坡穩(wěn)定的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)水環(huán)境的修復(fù)。