生態(tài)護岸技術(shù)應用現(xiàn)狀與應用分析

陳振聰 廣東鵬清建設集團有限公司

針對生態(tài)水利的定義，水利工程生態(tài)設計導則[1]認為，在實現(xiàn)水利工程為社會提供防洪（潮）、治澇、供水、灌溉、航運、發(fā)電等安全保障與社會服務功能的同時，維護河湖生態(tài)系統(tǒng)健康，發(fā)揮水利工程的生態(tài)功能，并落實生態(tài)理念的工程設計。生態(tài)護岸作為生態(tài)水利的重要技術(shù)組成，在發(fā)揮水利工程基礎功能的同時，更多展現(xiàn)出自然、生物多樣性的特點。但生態(tài)護岸技術(shù)在應用過程中，也出現(xiàn)了一些實際問題。目前國內(nèi)外目前對生態(tài)護坡的研究和應用著重于生態(tài)材料的選擇和應用、工程的架構(gòu)形式、植被根系的加固機理等方面[2]，而對于其生態(tài)性方面的深入研究、工程運行后期的情況研究相對較少[3]。據(jù)此，水利工程要現(xiàn)實生態(tài)化，就要對生態(tài)護岸建設全過程進行考慮，并且結(jié)合實際工程案例進行深入分析，以達到生態(tài)護岸技術(shù)得到充分應用的目的。

1.生態(tài)護岸技術(shù)應用現(xiàn)狀及問題

1.1 生態(tài)護岸應用現(xiàn)狀

雖然生態(tài)護岸技術(shù)應用廣泛，但相較傳統(tǒng)水利工程還是較新型的技術(shù)，難免會出現(xiàn)功能定位不明確，概念不清晰的時候。之前有學者赫曉磊[4]認為生態(tài)護坡是要綜合考慮“水環(huán)境、水資源、水景觀、水安全”，滿足護坡最基本的功能以外，要充分考慮其生態(tài)效益，采用新型的護岸材料的邊坡工程。后來學者還認為是一個開放的，動態(tài)平衡的系統(tǒng)，與外界保持著物質(zhì)交換，能量傳遞，有著完整且復雜的食物鏈，維持整個生態(tài)環(huán)境的動態(tài)平衡，是一個集“穩(wěn)定性、生態(tài)性、親水性、景觀性”為一體的新型岸坡[5]。從這個角度出發(fā)，文章認為生態(tài)護岸的功能定位應該是一個系統(tǒng)的含義，不單要滿足生態(tài)性，還要滿足護岸安全、穩(wěn)定的基本功能，同時還要體現(xiàn)岸坡生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)平衡。

按照當前水利工程生態(tài)護岸工程，采用的生態(tài)護岸形式可謂多種多樣，除了一些常用的生態(tài)護岸形式，目前還在研究更加優(yōu)質(zhì)、先進的生態(tài)護岸形式以適應更多實際情形下的護岸形式。北京林業(yè)大學的皇甫文君[6]研發(fā)的“坡改平”生態(tài)護坡技術(shù)，獲得國家專利并在北京市昌平區(qū)生態(tài)清潔小流域示范區(qū)建設中應用。還有學者梁慷[7]在對植生混凝土進行研究中“采用了粉煤灰進行大量摻雜的實驗方法”，這種方法不僅能降低混凝土的堿性，適合植物的生長，還有利于加強護岸工程的穩(wěn)定性，并在黃河下游險工護岸工程中取得了良好效益。

1.2 生態(tài)護岸應用現(xiàn)狀的問題

在生態(tài)護岸技術(shù)應用過程中，往往存在不能因地制宜選材、特征高程研究不足以及缺少地質(zhì)研究等典型問題，這樣會使得生態(tài)護岸沒有了基礎，缺少了依托，出現(xiàn)了采用生態(tài)材料卻達不到生態(tài)效果的新問題。

2 生態(tài)護岸技術(shù)應用

2.1 斷面形式選擇

護岸斷面形式選擇時要遵循以下原則：要充分考慮河道級別、功能、用地條件、護岸高度、水位變化、流量及流速等因子；還要從過流能力、護岸安全、生境多樣化、濱水景觀、親水性等方面進行經(jīng)濟技術(shù)比較；還要各段護岸斷面形式因地制宜，允許不同分段護岸斷面形式的差異化，盡可能多的采用不同的斷面形式；護岸斷面形式盡可能采用斜坡式，條件允許時，還可以采取地形重塑等方式減少隱形護岸。

根據(jù)目前研究及應用情況，生態(tài)護岸斷面形式有如下分類形式。按照斷面分級情況分為一級護岸、兩級護岸和多級護岸。按照護岸斷面外立面直、陡、斜的情況可分為斜坡式護岸、陡坡式護岸和直立式護岸。還可以通過斷面分級和外立面直、陡、斜的組合，營造出多樣的斷面形式，比如單級、兩級和多級。

2.2 特征高程

斷面特征高程一般包括護岸底高程、岸腳平臺高程、親水平臺高程、護岸結(jié)構(gòu)頂高程、堤頂高程等。護岸斷面各特征高程要分別考慮和選定。就生態(tài)護岸而言，重點論述岸腳平臺高程、親水平臺高程和護岸結(jié)構(gòu)頂高程。

岸腳平臺高程一般要選取略低于常水位；有條件時，可按從高到低依次形成挺水植物生長平臺，低于常水位0.3m～0.5m；浮葉植物生長平臺，低于常水位0.5m～0.8m；沉水植物生長平臺，低于常水位0.8m～1.2m。對于無常水位的護岸，岸腳平臺高程可選取略高于河道枯水期水位0.5m，并將岸腳平臺作為濕生植物種植平臺。

親水平臺高程可根據(jù)風浪情況，選取略高于常水位0.3m～0.5m；對于無常水位的護岸，親水平臺高程可選取1年一遇～2年一遇洪水位。

當因防止水流沖刷或者波浪侵蝕采取坡面護面防護結(jié)構(gòu)時，坡面護岸結(jié)構(gòu)頂高程，要按照以下原則選定：（1）山區(qū)性河流的護岸結(jié)構(gòu)頂高程宜選取設計洪水位加0.3m～0.5m的超高；（2）平原區(qū)河流的護岸結(jié)構(gòu)頂高程宜選取設計洪水位加波浪爬高。

2.3 斷面形式適配與應用

2.3.1 常用斷面形式

按照上述斷面形式選擇原則，根據(jù)生態(tài)材料屬性、結(jié)構(gòu)外觀形態(tài)，綜合護岸斷面形式的特征及應用要求，盡可能適配多種多樣的典型護岸斷面。結(jié)合項目實際情況，因地制宜的進行適配與調(diào)整。實際工程應用中，有以下幾種常用斷面形式分類：一級斜坡式護岸斷面、一級斜墻式護岸斷面、一級直墻式護岸斷面、兩級斜坡式護岸斷面、兩級臺階+斜坡式護岸斷面、兩級斜墻護岸斷面、多級護岸斷面。

2.3.2 常用典型斷面適配

根據(jù)岸坡情況、取材條件、用地空間等情況，按照各種生態(tài)護岸斷面形式特點，結(jié)合實際工作情況，常用典型斷面適配情況分析如下。

（1）一級斜坡式護岸斷面，當用地條件良好，護岸高度不高且流速較小的平緩水體時，可以選擇灌草、草皮護坡、土工網(wǎng)、多孔植草磚等結(jié)構(gòu)形式；當用地條件廣，護岸高度不高且流速較大的各種水體時，可以選擇聯(lián)鎖塊植草磚護坡、雷諾護坡、格賓石籠護坡、瓶孔磚護坡等結(jié)構(gòu)形式；當用地條件廣且存在淤泥地質(zhì)，護岸高度不高且流速較小的各種水體時，可以選擇無砂混凝土、生態(tài)混凝土護坡、木樁抗滑支護、漿砌石護坡等結(jié)構(gòu)形式。

（2）一級斜墻式護岸斷面，當用地空間不足，護岸高度不高且流速較大的城鎮(zhèn)水體或者流速大、護岸高度較小的山區(qū)河道時，可以選擇格賓石籠、生態(tài)框格、生態(tài)砌塊、魚巢磚等結(jié)構(gòu)形式。

（3）兩級斜坡式護岸斷面，當用地條件良好，護岸高度較高且流速較小的平緩水體時，可以選擇灌草、草皮護坡、三維土工網(wǎng)植草護坡、植草墊護坡、雷諾護坡、格賓石籠護坡等的結(jié)構(gòu)形式；當用地條件良好，護岸高度較高且流速較大的各種水體時，可以選擇灌草、草皮護坡、三維土工網(wǎng)植草護坡、植草墊護坡等，與聯(lián)鎖塊護坡、格賓石籠、雷諾護坡、多孔植草磚等的組合結(jié)構(gòu)形式。

（4）兩級臺階+斜坡式護岸斷面，當用地條件不大，護岸高度較高且有親水需求的水體時，可以選擇生態(tài)砌塊擋墻/格賓石籠擋墻+草皮護坡、三維土工網(wǎng)植草護坡、植草墊護坡、雷諾護坡等的結(jié)構(gòu)形式；當用地條件良好，護岸高度較高且有親水需求的水體時，兩級護岸分別采用階梯式護岸和斜坡式護岸，其中階梯式護岸根據(jù)流速可采用蜂巢式植草、木樁形式護岸，格賓土箱護坡/草皮護坡、三維土工網(wǎng)植草護坡、植草墊護坡、雷諾護坡等組合結(jié)構(gòu)形式。

（5）多級護岸斷面，當用地空間較大、護岸高度較高且有親水需求的水體時，在兩級護岸的形式上進行衍生，坡腳采用擋墻護腳，斜坡采用兩級或多級形式銜接至坡頂，可選擇格賓石籠/生態(tài)砌塊/生態(tài)框護腳+草皮護坡、三維土工網(wǎng)植草護坡、灌草護坡、雷諾護坡等的結(jié)構(gòu)形式。

3.生態(tài)護岸案例應用分析

根據(jù)實際工作的經(jīng)歷，選取“菉塘河（椹川大道～銀帆公園）生態(tài)廊道工程”作為生態(tài)護岸技術(shù)應用的分析案例。

3.1 背景簡介

“生態(tài)廊道工程”位于主城區(qū)，屬于主城區(qū)水系整治的一個子項目，該段河道存在如下幾個主要問題：（1）雨污合流來水排入河道，各段河道有污水管接入，尤其是現(xiàn)狀箱涵段接入口達10多個；（2）上游河道存在內(nèi)澇區(qū)域，排洪要經(jīng)過現(xiàn)狀公路箱涵，但箱涵底進口高程比上游河道底高程大50cm；（3）河道中間段岸坡有高邊坡，最大落差達10m，坡面有1～2m厚的浮土，存在塌方、水土流失現(xiàn)象；（4）河道兩側(cè)為居民區(qū)，中間段河道兩側(cè)為現(xiàn)狀房屋，上下游段兩側(cè)為規(guī)劃小區(qū)。

3.2 典型設計

典型斷面一。（見圖1）上游整治段，河道低洼，兩側(cè)河岸平緩，水流流速不大，兩側(cè)為規(guī)劃區(qū)，生態(tài)斷面形式可以采用兩級復式斷面，即河底坡腳設置格賓石籠，設置成臺階樣式；岸坡設置緩坡，坡內(nèi)埋設截污管，坡面采用灌草護坡，種植當?shù)毓嗖莶莘N。這樣既滿足河道穩(wěn)定性，還能體現(xiàn)空間層次感，還可以滿足親水需求；采用透水材料，讓動物有了攀爬、遷徙通道。

圖1 生態(tài)護岸典型斷面圖一

典型斷面二。（見圖2）中游整治段，兩側(cè)存在高邊坡，且自然邊坡不穩(wěn)定，表面存在浮土，水流流速不大，兩側(cè)為居民區(qū)，生態(tài)斷面形式可以采用兩級復式斷面，即河底坡腳設置生態(tài)混凝土護腳，坡腳內(nèi)側(cè)埋設截污管；岸坡保留現(xiàn)狀植被，坡面存在浮土處予以清除；坡頂清除浮土后平整，鋪設綠道，岸邊設置護欄；適當位置設置清水平臺，在兩岸設置上下坡臺階。這樣充分體現(xiàn)了尊重自然理念，保留了天然岸線，又能保留原始植被，設置護腳和清除浮土保證了河道邊坡穩(wěn)定性；設置清水平臺，滿足親水需求。

圖2 生態(tài)護岸典型斷面圖二

典型斷面三。（見圖3）下游整治段，后期規(guī)劃高程不高且平緩、開闊，水流流速不大，兩側(cè)為規(guī)劃小區(qū)，生態(tài)斷面形式可以采用多級復式斷面，即河底坡腳設置透水混凝土護腳，同時河底鋪設散石、卵石；一級岸坡鋪設生態(tài)磚，坡內(nèi)側(cè)埋設截污管；一級坡頂布置生態(tài)綠道，岸邊設置護欄，適當位置設置清水平臺，在兩岸設置上下坡臺階；二級岸坡設置緩坡，坡面采用灌草護坡，二級坡頂后期將規(guī)劃景觀橋。這樣充分利用了地形，按照河道岸線布設相應生態(tài)護岸，滿足河道排洪的同時還能滿足親水需求。

圖3 生態(tài)護岸典型斷面圖三

按照上述典型設計后，結(jié)合兩岸截污工程，后期將會呈現(xiàn)水清、樹綠，鳥語花香、人與自然融合的畫面，體現(xiàn)出以人為本、生態(tài)城市、海綿城市的理念。

3.3 問題與思考

生態(tài)護岸都是要依托河道、湖泊等的水體而存在，首先就要求有水，其次是水要清。在“生態(tài)廊道工程”實施過程中，存在枯水期來水不足問題，同時上游來水為村莊生活污水、農(nóng)藥廢水等，加上現(xiàn)狀公路箱涵縱向設計不合理，導則存在上游內(nèi)澇、下游污水外溢的風險。

通過上述典型設計實施后，綠塘河整治段基本實現(xiàn)水不黑、聞不臭的效果，也讓河道恢復了生態(tài)性，由于上游還是存在內(nèi)澇問題，加上管理、經(jīng)濟發(fā)展落后等原因使得上游存在散排污水進入河道，讓下游偶有出現(xiàn)污水現(xiàn)象。

4.結(jié)語

在應用生態(tài)護岸技術(shù)過程中，要根據(jù)不同類型的現(xiàn)場條件采用不同的生態(tài)護岸斷面，充分利用生態(tài)材料，既要保證岸線生態(tài)，又要保證護岸穩(wěn)定、安全。生態(tài)護岸畢竟是一項系統(tǒng)工程，不能為了生態(tài)而生態(tài)，要在保證岸坡穩(wěn)定、滿足排洪等基礎上采用生態(tài)措施，還要配合其它工程完成水系的整治。因此，生態(tài)護岸不能獨立地存在，要依托岸線、水系、截污、排洪等基礎，應用生態(tài)護岸斷面就要充分考慮這些基礎。