長江河道生態(tài)護岸技術(shù)探討

魏立鵬

（荊州市長江河道管理局，湖北 荊州 434000）

1 引言

長江作為我國的母親河，其承擔著航運、防洪排澇、供水灌溉、發(fā)電、旅游觀光等諸多功能。長江孕育出了我國歷史上諸多璀璨的遠古時代文明，如馬家浜文化、河姆渡文化等。百家爭鳴般的古代文化一直在長江流域演化，也從側(cè)面證明了長江擁有巨大的生態(tài)承載能力，其能夠為古代文明的發(fā)展和演變提供充足而穩(wěn)定的水資源和生物資源。但在新中國成立以后，人們對于長江沿線的開發(fā)和利用越來越多，對長江的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了巨大的影響，許多長江流域的物種遭遇了滅頂之災，長江白鱘、長江白鰭豚等長江流域的“原住民”已經(jīng)永遠地離開了人們的視線，使得人們只能從圖片或標本中欣賞這些珍貴的動物。鑒于長江擔負著重要的航運和泄洪排澇功能，人們在開發(fā)利用長江岸線時多采用堅固的堤防，使得岸線失去了原有的物質(zhì)交換等功能，更為嚴重的是生長于此的貝殼類、兩棲類生物失去了賴以生存的“家園”，從而進一步加劇了長江生態(tài)系統(tǒng)的崩潰[1]。因此，在長江河段上采取適合不同區(qū)域水文及岸線類型的生態(tài)護岸，積極恢復長江沿線水體和堤岸之間的物質(zhì)能量交換通道至關(guān)重要。

2 生態(tài)護岸概述

2.1 生態(tài)護岸定義

在水利工程中傳統(tǒng)的護岸類型主要有干砌護岸、漿砌護岸、混凝土預制件護岸、現(xiàn)澆混凝土護岸等。雖然上述護岸均具備了較好的岸坡穩(wěn)定、行洪排澇、水土保持等功能，但較大程度上阻礙了水體和陸域之間的生態(tài)循環(huán)，改變了河道原有的生態(tài)環(huán)境。

生態(tài)護岸是指在滿足河道原有防洪排澇和堤岸穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，通過種植各種植被抑或是通過植被與土木機構(gòu)相結(jié)合的方式，從而構(gòu)建出同時擁有生態(tài)功能和景觀功能的護岸。生態(tài)護岸與傳統(tǒng)護岸最大的區(qū)別在于更加注重對于水陸之間的物質(zhì)能量交互，能夠為各類水生生物營造出更加適宜的生存環(huán)境。

2.2 生態(tài)護岸類型

目前，生態(tài)護岸的類型主要包括格賓石籠、土工格柵、植物纖維墊、松木樁護岸、鉸接混凝土塊、土工編織袋、樁式生態(tài)護岸等。

格賓石籠是指將厚鍍鋅低碳鋼絲作為編織鋼筋籠的材料，待整個鋼筋籠編織完成后將石料填筑到石籠內(nèi)，并對網(wǎng)面的邊界進行加固處理。彼此相連的鋼筋籠被填滿石料后從而形成一個整體。由于鋼絲具有一定的延展性和抗拉性，這使得格賓石籠能夠較好地抵抗護岸處的不均勻沉降，同時厚鍍鋅低碳鋼絲具有較好的抵御酸性物質(zhì)的能力，其耐久性也好于一般鋼絲。

土工格柵護岸是指將土工格柵埋設(shè)在護岸的迎水坡一側(cè)，并在格柵內(nèi)回填土方，該種護岸形式可提高護岸的整體性。同時，土工格柵護岸上可結(jié)合植被布置，從而進一步利用植物的根系組織來提高護岸的穩(wěn)定性。

植物纖維墊是指將含有植被種植的植物纖維墊層直接鋪設(shè)在護岸上。在鋪設(shè)之初，植物纖維墊利用自身的重量來維持護岸的穩(wěn)定。而當纖維墊內(nèi)的種子生根發(fā)芽后，纖維墊開始逐步腐爛，此時的纖維墊則成為植物種子生長的營養(yǎng)物質(zhì)，最終植物纖維墊內(nèi)的植被生長成型，利用發(fā)達的植物根系來達到穩(wěn)定護岸的目的[2]。

松木樁護岸是將一定長度和梢徑的松木樁直接插打入護岸內(nèi)，從而起到支護的作用，其與樁式護岸的原理基本相同，而樁式護岸所使用的材料可替換成混凝土樁。

鉸接混凝土塊護岸是由一系列規(guī)格尺寸、外形形狀、質(zhì)量均相同的混凝土預制件所構(gòu)成，彼此相鄰的混凝土構(gòu)件之間通過鉸接方式進行連接，不僅在同一水平面上的混凝土預制件能夠較好地連接在一起，而且在垂直面上下2 層的混凝土預制件也能夠被鉸接構(gòu)件連接在一起。為了適應(yīng)不同河段的水文條件和護岸地質(zhì)條件，鉸接混凝土塊護岸可被設(shè)計成不同形狀尺寸和質(zhì)量，同時，混凝土內(nèi)部還可被設(shè)計成中空的形狀，以滿足后期回填土方和種植植物的需求。

土工織物袋類似于草包袋護岸，其袋體以復合織物編織而成，具有較好的強度和耐久度，被填筑在土工織物袋內(nèi)部的土方不易從編織物的縫隙中流失。

不同類型生態(tài)護岸特征如表1 所示。

表1 不同類型生態(tài)護岸特征統(tǒng)計表

3 長江河道不同河段生態(tài)護岸應(yīng)用策略

鑒于長江河道在不同區(qū)域存在較為明顯的水位和地質(zhì)差異性，同時，沿岸的土地空間屬性和岸線的功能用途也存在一定的不同。因此，如要在長江河道全面推廣生態(tài)護岸建設(shè)，并以此來逐步恢復長江流域生態(tài)系統(tǒng)，必須使護岸形式適應(yīng)不同的水文和地質(zhì)因素，如某種單一類型的生態(tài)護岸形式不能夠滿足多種需求，可將不同形式的生態(tài)護岸進行組合設(shè)計。

3.1 堤岸坡比較緩但水位變化較大

在長江許多地區(qū)都已經(jīng)將沿江的濱水地帶開發(fā)成了城市綠帶。為了營造出更加怡人的濱水景觀帶，綠帶在設(shè)計時傾向于親水型，故在該類型河段的生態(tài)護岸中應(yīng)當著重突出景觀性。首先，該類型生態(tài)護岸的迎水坡坡度位置可從堤防標高處開始逐步向常水位高程緩慢下降，為了便于綠化景觀的布局迎水坡的坡降比不得高于1∶3?？紤]到迎水坡一側(cè)在長江洪水來臨時會出現(xiàn)短時間的浸泡和沖刷現(xiàn)象，在迎水坡一側(cè)盡量布置草本植物，鑒于原本用于堤防堆土的塘渣內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)含量降低，故在護岸迎水坡一側(cè)可先鋪設(shè)一層植物纖維墊層，并在墊層上攤鋪厚50 cm 含有草籽、營養(yǎng)土的混合物[3]。

雖然植物纖維墊層護岸能夠起到較好的水土保持作用，但長江河道內(nèi)沖刷力較大，為了提高該類型護岸的防沖刷能力，還可在該類型護岸的常水位高程處沿著規(guī)劃岸線施打混凝土預制樁（見圖1）。所施打的混凝土預制樁的長度和直徑應(yīng)與護岸所在區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)相匹配。同時，為了滿足長江在防汛期間防汛搶險和巡查的人員及物質(zhì)的通行需求，該類型護岸可在堤頂處設(shè)置1 條防汛應(yīng)急通道，其在平時可作為濱江步道納入城市“三慢”系統(tǒng)之中，防汛通道可采用透水瀝青或透水混凝土進行鋪裝，從而提高堤防的透水能力。

圖1 植物纖維墊層與混凝土預制樁相結(jié)合的生態(tài)護岸示意圖

3.2 自然田園

在長江漫長的岸線上還分布有大量的農(nóng)田和村落段，在此類型區(qū)域濱水空間并不需要進行大規(guī)模的景觀綠化，只需保持其現(xiàn)有的田園風光和岸坡的穩(wěn)定性。針對上述實際需求可應(yīng)用松木樁式護岸或其他樁式護岸，充分發(fā)揮長江沿線豐富的森林木材資源和礦石資源，采用因地制宜和就地取材的方式，從而降低生態(tài)護岸的建設(shè)成本。同時，在田園風光處施打松木樁還將使得生態(tài)護岸能夠更好地融入田園風光中，而在采用其他類型的樁式護岸如混凝土樁護岸等形式時，可將混凝土預制樁的外觀進行仿木處理，這樣能夠使樁式護岸顯得不那么突兀。另外，鑒于部分地區(qū)由于地質(zhì)條件的限制，當?shù)氐乃赡緲对谥睆胶烷L度上不能滿足岸坡抗滑移和抗沖刷的需求，可采用混凝土仿木樁進行替代。

3.3 城市風光

長江作為中國的母親河，“養(yǎng)育”了無數(shù)城市。而城市建設(shè)中在兼顧城市開發(fā)和防洪排澇的需求時，往往會選擇直立式護岸。傳統(tǒng)的直立式護岸以混凝土墻、漿砌塊石等結(jié)構(gòu)形式為主，雖然滿足了防洪排澇的需求，但其生態(tài)性往往較差，采用格賓石籠取代漿砌塊石能夠較好地改善這一不利局面。

如圖2 所示的生態(tài)護岸采用植物纖維墊層與格賓石籠相結(jié)合的形式，在堤防的迎水坡一側(cè)仍舊采用植物纖維墊層來適當營造植物景觀，而出現(xiàn)變化的是多年高水位和多年低水位之間采用格賓石籠進行護岸，格賓石籠所構(gòu)建的擋墻能夠較好地起到抗沖刷和抗滑移的效果。由于長江的水位能夠在格賓石籠所形成的擋墻處進行上下波動，而石籠內(nèi)所填筑的石料充滿了大大小小的空隙，江水中的魚蝦、螺類能夠輕而易舉地找到適宜的棲身之所。同時，岸堤與水體之間物質(zhì)和能量交互的通道被再一次打通，重新恢復的水土交換能夠大大地提高長江水體的自凈能力。

圖2 植物纖維墊層與格賓石籠相結(jié)合的生態(tài)護岸示意圖

4 結(jié)語

長江作為我國最為重要的水系之一，其水體水質(zhì)、生態(tài)環(huán)境、防洪排澇等多種功能的強弱關(guān)系到流域沿線無數(shù)人民的幸福生活。通過對河道兩岸生態(tài)護岸的實施不僅可以提高濱水空間的景觀性，而且對于恢復河道生態(tài)系統(tǒng)有著積極的作用。由于長江沿岸水位和地質(zhì)結(jié)構(gòu)變化較為復雜，無法在本文中對所有類型進行一一論述，所提及的3 種生態(tài)護岸應(yīng)用形式也只能起到拋磚引玉的作用。