趙 健，胡 鋼，高華斌，吳永妍，劉 巍，錢 萍

(長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430010)

0 引 言

長(zhǎng)江中下游干堤總長(zhǎng)3 576 km，保護(hù)著中下游12.6萬km2的國(guó)土面積。自1998年大洪水后，國(guó)家在長(zhǎng)江干流堤防建設(shè)了大量硬質(zhì)護(hù)坡，提高了堤防的防洪能力，有效保障流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人民財(cái)產(chǎn)安全。通過長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)踐，硬護(hù)坡雖然可保護(hù)堤身不被水流沖刷，但也阻斷了水體與近岸陸地土壤之間的聯(lián)系，使得水生植物不能生長(zhǎng)，水生動(dòng)物也失去了棲息空間，導(dǎo)致河道岸坡的生態(tài)功能遭到破壞[1-2]。堤防已成為長(zhǎng)江綠色生態(tài)廊道建設(shè)的短板，亟需對(duì)長(zhǎng)江堤防進(jìn)行生態(tài)復(fù)綠研究。

目前，越來越多的國(guó)家逐漸認(rèn)識(shí)到河流岸線生態(tài)的重要性，通過一系列的生態(tài)化改造技術(shù)，逐步恢復(fù)河道岸線的生態(tài)功能[3]。當(dāng)前，已有相關(guān)學(xué)者對(duì)城市河道硬質(zhì)護(hù)岸的生態(tài)修復(fù)進(jìn)行了相關(guān)研究并取得了一定成果[4-5]，但堤防硬護(hù)坡生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域的相關(guān)成果較少。

黃岡長(zhǎng)江干堤位于長(zhǎng)江中游左岸湖北省黃岡市境內(nèi)，全長(zhǎng)108.57 km，其中位于黃岡城區(qū)的長(zhǎng)江干堤是黃岡市歷年防洪的重點(diǎn)和關(guān)鍵，保護(hù)著黃州城區(qū)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。1998年大洪水過后，國(guó)家對(duì)長(zhǎng)江堤防進(jìn)行了整險(xiǎn)加固，實(shí)施了大量的預(yù)制混凝土塊的硬質(zhì)護(hù)坡。經(jīng)多年運(yùn)行后，受混凝土老化、破壞及水流沖刷等因素影響，硬質(zhì)護(hù)坡普遍出現(xiàn)表面風(fēng)化、蜂窩馬面、坡面顏色加深變黑等現(xiàn)象，局部硬護(hù)坡出現(xiàn)塊體破損、丟失。

從硬護(hù)坡現(xiàn)狀可以看出，硬護(hù)坡阻斷了水體與近岸陸地土壤之間的聯(lián)系，同時(shí)傳統(tǒng)的預(yù)制混凝土塊護(hù)坡使得項(xiàng)目區(qū)堤防呈現(xiàn)“光禿禿、冷冰冰”的形象特征，硬護(hù)坡坡面呈現(xiàn)凹凸不平、顏色變深等外觀特征，硬護(hù)坡成為黃岡市黃州城區(qū)綠色生態(tài)廊道上的一道道“補(bǔ)丁”，破壞了黃岡城區(qū)綠色生態(tài)廊道的整體景觀效果，亟需對(duì)堤防硬護(hù)坡進(jìn)行生態(tài)復(fù)綠。

本文以黃岡城區(qū)堤防硬護(hù)坡生態(tài)復(fù)綠為例，對(duì)聯(lián)鎖式生態(tài)護(hù)坡方案進(jìn)行了研究，可為長(zhǎng)江沿線的其他生態(tài)復(fù)綠工程具有典型示范作用。

1 常用生態(tài)復(fù)綠技術(shù)分析

目前，常見的河道護(hù)坡復(fù)綠結(jié)構(gòu)形式多樣，適用條件與范圍各不相同，需要根據(jù)擬研究區(qū)域的具體情況，科學(xué)選擇岸線復(fù)綠結(jié)構(gòu)型式。巖石或混凝土坡面的生態(tài)護(hù)坡方法主要有植被型混凝土護(hù)坡、現(xiàn)澆框格生態(tài)混凝土護(hù)坡、聯(lián)鎖式生態(tài)護(hù)坡、鉸接式生態(tài)護(hù)坡等。

黃岡城區(qū)堤防硬護(hù)坡復(fù)綠方案，對(duì)于景觀性和抗水流沖擊性能要求較高。植被混凝土生態(tài)護(hù)坡[6]施工工序多、難度大，施工較為不易，且抗水流沖擊能力還有待進(jìn)一步驗(yàn)證；鉸接式生態(tài)護(hù)坡[7]施工工序多，造價(jià)較貴；現(xiàn)澆框格混凝土護(hù)坡[8]需做降堿處理，如果降堿處理不好，對(duì)植物生長(zhǎng)會(huì)造成不利影響；聯(lián)鎖式生態(tài)護(hù)坡[9]施工較為簡(jiǎn)便，抗水流沖擊能力強(qiáng)，復(fù)綠效果較好。以上各復(fù)綠方案的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍見表1。綜合各因素考慮，黃岡城區(qū)堤防硬護(hù)坡生態(tài)復(fù)綠選擇聯(lián)鎖式生態(tài)護(hù)坡方案。聯(lián)鎖式護(hù)坡結(jié)構(gòu)見圖1。

表1 各生態(tài)復(fù)綠方案優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍

注：① 大孔及相鄰兩塊聯(lián)鎖塊形成連接孔可作為植生孔使用，也可加入級(jí)配碎石起到消能的作用；② 坡度較陡時(shí)小孔插錨固棒，連接聯(lián)鎖塊與土體，使結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固；③ 楔形榫槽增加聯(lián)鎖功能，防止護(hù)坡塊向不同方向發(fā)生位移；④ 周邊槽形可消散水流、波浪中的部分能量，滯留水體的雜質(zhì)顆粒，減少淤泥產(chǎn)生；⑤ 相鄰兩塊并排形成5°V型槽，適應(yīng)坡面不均勻沉降，減少塊體損壞。圖1 聯(lián)鎖式護(hù)坡結(jié)構(gòu)示意Fig.1 Schematic of interlocking slope protection structure

2 硬護(hù)坡生態(tài)復(fù)綠方案研究

2.1 修復(fù)原則

堤防硬護(hù)坡生態(tài)復(fù)綠建設(shè)方案需要綜合考慮堤防硬護(hù)坡材料、堤身防滲措施、堤防所在河段河勢(shì)特點(diǎn)、城區(qū)段綠化及景觀需求和適生植物的生態(tài)學(xué)特性等因素，在優(yōu)先確保堤防安全的前提下，建設(shè)自然生態(tài)型護(hù)坡。主要遵循以下原則。

(1) 以堤防安全為前提，確保河道行洪安全。硬護(hù)坡復(fù)綠方案要綜合考慮長(zhǎng)江干流河段特點(diǎn)，設(shè)計(jì)方案應(yīng)滿足設(shè)計(jì)洪水條件下堤防的防沖抗沖要求，以確保堤防自身安全及河道行洪安全。

(2) 維持原硬護(hù)坡完整性，不進(jìn)行大范圍拆除。只拆除破損硬護(hù)坡，再進(jìn)行生態(tài)復(fù)綠；對(duì)坡面硬護(hù)坡完整性較好的坡面，則直接在硬護(hù)坡上進(jìn)行生態(tài)復(fù)綠。

(3) 生態(tài)功能優(yōu)先，為生物營(yíng)造多樣性環(huán)境條件。遵循生態(tài)適應(yīng)性，以耐旱、耐瘠、耐淹的鄉(xiāng)土植物為主，注重暖季型草與冷季型草結(jié)合，進(jìn)行先鋒物種與主導(dǎo)物種的搭配，建立起具有改善水質(zhì)、保護(hù)原生物種種群的水生生物生態(tài)系統(tǒng)，將河道堤防建設(shè)成為水陸生態(tài)系統(tǒng)之間直接相互作用的載體。

2.2 方案分析

黃岡城區(qū)堤防位于長(zhǎng)江干流，在汛期長(zhǎng)期受水流沖刷，因此硬護(hù)坡生態(tài)復(fù)綠方案需具有較強(qiáng)的抗水流沖刷穩(wěn)定性；同時(shí)考慮到該區(qū)域位于黃岡主城區(qū)，需具有較好的生態(tài)復(fù)綠效果。經(jīng)過綜合比選，選擇聯(lián)鎖式生態(tài)護(hù)坡方案，具體方案如下。

(1) 為了不對(duì)原來堤防的防滲體系造成破壞，保留原有堤防的硬護(hù)坡結(jié)構(gòu)，并在堤防硬護(hù)坡的表面澆筑混凝土格構(gòu)。混凝土格構(gòu)厚35 cm，格構(gòu)梁間排距4 m×4 m。

(2) 為防止混凝土格構(gòu)發(fā)生滑動(dòng)，在堤防硬護(hù)坡坡腳處澆筑混凝土腳槽。腳槽混凝土寬100 cm，高47 cm，混凝土標(biāo)號(hào)C25。

(3) 在混凝土格構(gòu)內(nèi)攤鋪拌有草種的營(yíng)養(yǎng)土，營(yíng)養(yǎng)土厚35 cm，營(yíng)養(yǎng)土外包土工布。

(4) 將10 cm厚的聯(lián)鎖式生態(tài)磚平鋪于土工布和格構(gòu)上，聯(lián)鎖式生態(tài)磚孔縫中充填外包土工布的營(yíng)養(yǎng)土及草籽。

(5) 狗牙根和高羊茅抗旱性能良好且耐淹性能好，能適應(yīng)黃岡地區(qū)夏季高溫干旱及洪水淹沒的特點(diǎn)。同時(shí)選擇黑麥草作為先鋒物種，將先鋒草種和后期草種進(jìn)行搭配，高羊茅、狗牙根和黑麥草的播種比例控制為7∶2∶1。堤防硬護(hù)坡生態(tài)復(fù)綠結(jié)構(gòu)見圖2，構(gòu)造示意見圖3。

圖2 堤防硬護(hù)坡生態(tài)復(fù)綠結(jié)構(gòu)示意Fig.2 Schematic of ecological restoration of the hard slope protection of embankment

圖3 復(fù)綠結(jié)構(gòu)構(gòu)造示意(尺寸單位：cm)Fig.3 Detail drawing of ecological restoration structure

2.3 方案施工

硬護(hù)坡生態(tài)復(fù)綠的主要施工內(nèi)容包括坡面清理、破損硬護(hù)坡拆除及修復(fù)、基礎(chǔ)及格構(gòu)混凝土澆筑、水泥砂漿勾縫、營(yíng)養(yǎng)土攤鋪、土工布鋪設(shè)和連鎖式生態(tài)磚鋪設(shè)[10]。以上施工內(nèi)容均為常規(guī)施工內(nèi)容，施工難度較小，施工技術(shù)較為成熟。

2.4 效果分析

本文研究的硬護(hù)坡生態(tài)復(fù)綠技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于黃岡城區(qū)堤防硬護(hù)坡生態(tài)復(fù)綠。堤防硬護(hù)坡生態(tài)修復(fù)前，受到風(fēng)化及水流侵蝕的影響，坡面蜂窩馬面及混凝土顏色加深的現(xiàn)象非常嚴(yán)重，景觀性較差，見圖4(a)。采用硬護(hù)坡生態(tài)復(fù)綠技術(shù)后，堤防硬護(hù)坡表面實(shí)現(xiàn)了植草復(fù)綠，堤防恢復(fù)了原有的生態(tài)屬性，見圖4(b)。

圖4 硬質(zhì)護(hù)坡生態(tài)化改造前后對(duì)比Fig.4 Comparison chart before and after ecological restoration of hard slope protection

根據(jù)測(cè)算，黃岡城區(qū)堤防硬護(hù)坡復(fù)綠新增了60 874 m2的坡面綠地面積，擴(kuò)大了生態(tài)容量，促進(jìn)了黃州城區(qū)長(zhǎng)江岸線生態(tài)資源恢復(fù)和功能改善，增強(qiáng)了生態(tài)系統(tǒng)的水土保持等功能；復(fù)綠形成的坡面植草能起到吸收有害氣體、吸附粉塵的作用，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境；硬護(hù)坡復(fù)綠后的堤防還可將河流生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)系起來，有利于維持和形成多種多樣的生境組合，為生物的生長(zhǎng)、昆蟲和鳥類的棲息、魚類的繁殖提供了有利的水邊環(huán)境，保護(hù)了河道系統(tǒng)的生物多樣。

黃岡城區(qū)堤防硬護(hù)坡的生態(tài)復(fù)綠，將原來僅具防洪功能的灘岸空間打造成為具有良好景觀風(fēng)貌的城市濱江生態(tài)空間。黃岡長(zhǎng)江岸線作為黃岡市新的城市名片，將極大提升黃岡市的整體形象。

3 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)長(zhǎng)江堤防硬護(hù)坡亟需進(jìn)行生態(tài)復(fù)綠的問題，本文以黃岡城區(qū)堤防硬護(hù)坡生態(tài)復(fù)綠為例，對(duì)聯(lián)鎖式生態(tài)護(hù)坡技術(shù)進(jìn)行了分析。該復(fù)綠技術(shù)能夠有效抵抗水流沖刷，復(fù)綠草種搭配合理，堤防生態(tài)復(fù)綠效果好。同時(shí)該生態(tài)復(fù)綠技術(shù)的施工方案和施工技術(shù)較成熟，施工難度較小。聯(lián)鎖式生態(tài)護(hù)坡技術(shù)能夠極大提高堤防硬護(hù)坡生態(tài)復(fù)綠水平，是針對(duì)堤防硬護(hù)坡復(fù)綠的合理、高效、可行的生態(tài)修復(fù)方案。