河道生態(tài)護(hù)岸優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

劉子源

(遼寧省北票市凌河保護(hù)區(qū)管理局，遼寧 朝陽 122100)

河流為農(nóng)業(yè)耕地、人類生活提供豐富的灌溉水和飲用淡水資源，并在交通運(yùn)輸、水上休閑娛樂、保持綠地水分涵養(yǎng)等方面發(fā)揮著巨大作用，它是組成地球生命的重要部分以及維持人類生存發(fā)展的基礎(chǔ)。人水相互關(guān)系中人為活動(dòng)的影響最為顯著，即生態(tài)環(huán)境、河流物理特性、水文特征受人類的影響強(qiáng)烈；此外，河流提供的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值對(duì)維持人類日常生活以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展極其重要[1]?？傮w而言，河流生態(tài)環(huán)境已經(jīng)受到人類的顯著影響，保持河流天然屬性或未受人類影響的河道幾乎不存在。生態(tài)護(hù)岸是一種防護(hù)河流坡面的新型結(jié)構(gòu)形式，將水利工程與植物或植物應(yīng)用于河道治理，由此實(shí)現(xiàn)河流自凈、景觀、生態(tài)、防洪等綜合效應(yīng)。河流生態(tài)系統(tǒng)與綠化帶、護(hù)岸相互協(xié)調(diào)且密切聯(lián)系，其中河流沿岸植物群落保持水土、凈化水質(zhì)、吸附污物為主要價(jià)值體現(xiàn)，通過維持河流內(nèi)外水氣相通達(dá)到真正的生態(tài)化，并具有滿足防洪和水利要求的抗沖刷性、安全性、穩(wěn)定性等功能[2]。因此，在維持生物圈物質(zhì)循環(huán)中河流生態(tài)系統(tǒng)具有關(guān)鍵作用，屬于聯(lián)系海洋與陸地的紐帶以及流水生態(tài)系統(tǒng)類型，同時(shí)保護(hù)河流生態(tài)環(huán)境也是可持續(xù)發(fā)展的必然要求。

目前，我國對(duì)生態(tài)護(hù)岸這種新型設(shè)計(jì)的研究應(yīng)用較多，經(jīng)過長期的實(shí)踐探索已形成較完善的施工程序與理論體系，為改善河流生態(tài)環(huán)境和維持水系統(tǒng)良性循環(huán)提供技術(shù)保障。例如，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；成都府南河治理工程引入的生態(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(huì)方面取得了顯著的效益；蘇州河實(shí)施的水環(huán)境建設(shè)和生態(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；浦東區(qū)河道整治工程將“環(huán)保”理念應(yīng)用于設(shè)計(jì)、施工、管理等全過程，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)，為重塑江南水鄉(xiāng)風(fēng)光以及推進(jìn)水生態(tài)文明建設(shè)提供了強(qiáng)有力支撐[3，4]。

生態(tài)護(hù)岸具有很多類型，通過組合不同的類型可以獲取多種護(hù)岸形式，如土工格柵、土工網(wǎng)符合技術(shù)、土工植草固土網(wǎng)墊等。人們生態(tài)保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)以及城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使得生態(tài)護(hù)岸技術(shù)的重要性地位日趨突出，特別是濱水城市、港務(wù)區(qū)的應(yīng)用更加廣泛。所以，生態(tài)護(hù)岸的應(yīng)用前景和價(jià)值非常高。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)及近自然工事等方法。實(shí)踐表明，河道生態(tài)護(hù)岸現(xiàn)已在多個(gè)地區(qū)廣泛應(yīng)用并取得較好成效，為實(shí)現(xiàn)人類活動(dòng)與河流景觀的和諧相處，維持河流自然地貌和原有水文特征，逐步形成自我凈化與修復(fù)、多樣性物種和諧共生、陸域草木茂盛、水環(huán)境改善、水體自然鮮活流動(dòng)的河道系統(tǒng)等提供重要保障[5]。

1 生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)原則

實(shí)際工程中生態(tài)與景觀為生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)的兩大內(nèi)容，應(yīng)遵循場所地域性、生態(tài)健康性、整體景觀性和結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性3個(gè)原則合理設(shè)計(jì)護(hù)岸，從而實(shí)現(xiàn)河流生態(tài)健康及其功能目標(biāo)，保證生態(tài)護(hù)岸的可行性、合理性。

場所地域性。該原則要求結(jié)合防洪治理規(guī)劃和自然岸線特征，充分考慮地域場所特點(diǎn)以及城市生態(tài)景觀要求，在保證區(qū)域大環(huán)境與生態(tài)景觀相協(xié)調(diào)的情況下，因地制宜的合理設(shè)計(jì)河道岸坡，避免不切實(shí)際或盲目性設(shè)計(jì)。例如，充分體現(xiàn)城市文化、民族風(fēng)情和區(qū)域特征的生態(tài)護(hù)岸，在設(shè)計(jì)過程中要求尊重鄉(xiāng)土知識(shí)、傳統(tǒng)文化等地域場所特征，將回歸自然與提升城市品位有效結(jié)合，充分展示現(xiàn)狀水景元素、地形魅力以及突出地域文化特點(diǎn)，并在景觀中融會(huì)貫通地域文化底蘊(yùn)以延續(xù)當(dāng)?shù)貧v史文化，深入探究生態(tài)工程技術(shù)創(chuàng)設(shè)個(gè)性化生態(tài)護(hù)岸。

生態(tài)健康性。生態(tài)性是指綜合治理工程以保證河流生態(tài)健康為基本條件，采取一系列整治措施以滿足各類水生物種的生長需求。為實(shí)現(xiàn)河流生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)健康發(fā)展盡量保留原有生物群落，以維持水系統(tǒng)良性循環(huán)及提升河流自凈能力。一般地，常見的治理措施有生物柵、穩(wěn)定塘、生物浮島及人工濕地等，注重河流生態(tài)走廊與河岸植被建設(shè)，更好的控制和治理河堤土壤侵蝕；另外，為進(jìn)一步提升河流水體的生物凈化功能，實(shí)施發(fā)展水生動(dòng)物、種植耐水和喜水植物等措施。這些措施具有改善局部氣候、發(fā)揮水景觀效應(yīng)及提高生物多樣性等功能，成本投入較低，可有效解決污染物控制費(fèi)用高或污水處理技術(shù)難等問題。

整體景觀原則。從三維空間的角度統(tǒng)籌考慮河道的左右岸、上下游，將河流各要素恢復(fù)與經(jīng)濟(jì)模式相耦合形成整體景觀，綜合考慮河流水資源利用、水土保持、土地利用等整體要求。

結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性。在防洪泄洪、防治土壤侵蝕時(shí)護(hù)岸發(fā)揮著重要作用，沿河居民生命財(cái)產(chǎn)安全與護(hù)岸安全穩(wěn)定性密切相關(guān)。為最大程度的發(fā)揮護(hù)岸工程防洪排澇、保持水土的功能，應(yīng)著重考慮結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性合理設(shè)計(jì)護(hù)岸結(jié)構(gòu)。研究護(hù)岸結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性時(shí)必須保證河床、坡度、曲向、寬度、深度的協(xié)調(diào)性，若無法保證協(xié)調(diào)一致性勢必會(huì)降低岸邊護(hù)坡的穩(wěn)定性。此外，護(hù)岸設(shè)計(jì)還要考慮生態(tài)環(huán)境影響小、防洪排澇功能強(qiáng)等要求。

2 河道生態(tài)護(hù)岸優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 地質(zhì)概況

大凌河河谷盆地為朝陽市區(qū)地貌類型，盆地總體呈西南-東北分布特征，盆地兩岸向大凌河微傾斜且盆地內(nèi)地形平坦。朝陽市中心城區(qū)位于寬闊平坦的大凌河左岸，河流兩岸地形部隊(duì)稱。朝陽市東大橋至大街中心廣場一帶、第二橡膠壩大堤以外至東大橋地區(qū)的地表高程為66.8～164.8 m和65.5～163.4 m，河道略高于大堤且靠近大堤；大堤內(nèi)漫灘及河床、高漫灘區(qū)與階地地表高程為60.4～158.0 m和62.5～161.2 m。大凌河朝陽城區(qū)段的徑流下泄方式以洪水為主，非汛期徑流量小基本斷流，而汛期流速快、泄洪量大極易引起洪澇災(zāi)害，已建堤防工程無法形成封閉防洪圈，防洪設(shè)施明顯不足。

一直以來，傳統(tǒng)的河流治理方法主要是利用流水量排導(dǎo)功能沖刷攜帶污染物，選用漿砌石或混凝土改建河道護(hù)坡形式以保證河流的順暢運(yùn)行。然而，漿砌石或混凝土固岸、裁彎取直、疏挖河道等護(hù)岸形式，可以為沿河居民和城市建設(shè)提供相對(duì)安全的生活空間以及發(fā)展環(huán)境，但此類硬質(zhì)式護(hù)坡形式也會(huì)進(jìn)一步加劇水系統(tǒng)循環(huán)的破壞，由此引發(fā)一系列的生態(tài)環(huán)境問題。因此，有必要研究生態(tài)護(hù)岸技術(shù)增強(qiáng)河流系統(tǒng)的自凈功能、河道生物種群多樣性和河堤岸坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[7]。

2.2 方案優(yōu)選

經(jīng)多次反復(fù)論證，結(jié)合大凌河朝陽段工程地質(zhì)條件合理設(shè)計(jì)兩種生態(tài)護(hù)岸方案，即斜坡式空心方塊護(hù)岸、植樹+拋填塊石護(hù)岸。

植樹+拋填塊石護(hù)岸是將塊石拋填于馬道位置以增加岸坡穩(wěn)定性，通過有效結(jié)合原有植被與種植于斜坡位置的樹木發(fā)揮其生態(tài)功能。該方案具有對(duì)岸邊破壞性小、岸坡維護(hù)簡便、工程造價(jià)低等優(yōu)勢，但其抗水流沖刷能力相對(duì)較弱。根據(jù)經(jīng)濟(jì)實(shí)用和易于就地取材的原則，考慮大凌河河邊石料較多的實(shí)際情況選用植柳樹護(hù)坡+拋填塊石護(hù)腳方案，若按50 cm×50 cm的株行距定植柳樹，則需要投入的柳樹為44 株/m，結(jié)合當(dāng)?shù)厥袌鰞r(jià)格植柳樹+拋填塊石護(hù)岸的投資成本為680 元/m。

通過對(duì)比分析斜坡式空心方塊護(hù)岸、植樹+拋填塊石護(hù)岸的取材方便程度和投資大小等諸多因素，確定工程較短、投資較低、取材便捷的方案為植樹+拋填塊石護(hù)岸，這種護(hù)岸對(duì)岸邊的破壞影響小且維護(hù)起來比較容易，因此可作為最終的最佳方案。

3 結(jié)語

(1)河道生態(tài)整治屬于一項(xiàng)涉及水生物種、岸坡動(dòng)植物信息和物質(zhì)交流交換的復(fù)雜系統(tǒng)性工程，其動(dòng)態(tài)性較強(qiáng)，并且生態(tài)護(hù)岸還要正確處理生態(tài)保護(hù)與防洪安全之間的關(guān)系，在滿足水土保持、行洪排澇等要求的基礎(chǔ)上營造良好的生物棲息環(huán)境。因此，必須在滿足安全穩(wěn)定性的情況下營造和恢復(fù)物種多樣性生態(tài)環(huán)境，由此促進(jìn)土壤、生物、河流之間的良性循環(huán)，切實(shí)提升河流水系的自修復(fù)和自凈化能力，并為河流生態(tài)系統(tǒng)以及修復(fù)受污染河流提供支持。

(2)護(hù)岸型式的選擇在很大程度上決定了水生態(tài)環(huán)境保護(hù)、防洪工程安全狀況，不同河段的周邊環(huán)境、水利條件和地理位置存在一定差異，故護(hù)岸方案的選擇要充分考慮與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性，并且保證河道岸坡穩(wěn)定性和行洪安全，以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建和諧的自然景觀區(qū)、增強(qiáng)自然景觀效果、重新設(shè)計(jì)河道斜堤和改善水體環(huán)境的目標(biāo)。