幾種常見的河道生態(tài)護岸形式的特點分析及展望

顧嘉偉，鐘華林,2，劉維玲

（1.蘇交科集團股份有限公司，江蘇 南京 210019；2.江蘇省港口綠色技術(shù)集成工程中心，江蘇 南京 210019）

內(nèi)河航運是我國歷史悠久的交通運輸方式之一，推動著社會經(jīng)濟的發(fā)展與進步。隨著時代的發(fā)展，內(nèi)河航運的重要性越來越明顯，與其他運輸方式相比，水運有著運輸成本低、能源消耗少、污染影響小、運輸體量大、經(jīng)濟效益高的優(yōu)勢。

早在上世紀80 年代，歐洲等國家就提出了“親近自然河流”的概念以及“自然型護岸”技術(shù)[1,2]。德國以及瑞士率先采用干砌石、沉排、草格柵等生態(tài)友好性護岸材料，并在多條河流中進行實踐。“土壤生物工程護岸技術(shù)”的概念由美國的戴爾·米勒[3]提出，其采用可降解材料作為填土的編織袋，在形成護岸岸坡臺階后種植植物，采用這一技術(shù)可以防止水土流失，并且該形式護岸具有良好的耐沖刷性。王淮[4]結(jié)合楊林塘航道生態(tài)護岸整治工程，通過在經(jīng)濟、生態(tài)方面將傳統(tǒng)護岸與生態(tài)護岸進行對比，得出結(jié)論：無論是在經(jīng)濟成本還是生態(tài)成本方面，生態(tài)護岸都優(yōu)于傳統(tǒng)護岸，并且對生態(tài)護岸的經(jīng)濟價值進行研究時，為了更加突出生態(tài)護岸的優(yōu)勢，需綜合考慮其“有形價值”與“無形價值”。本文總結(jié)了幾種常見的生態(tài)護岸形式，在對其優(yōu)勢進行介紹的同時，指出其存在的問題，并對今后的發(fā)展方向進行了展望，以期完善相關(guān)生態(tài)護岸技術(shù)。

1 生態(tài)護岸類型及特點

關(guān)于生態(tài)護岸的分類，結(jié)合多位學(xué)者的觀點，大致將其結(jié)構(gòu)形式分為：自然原型、自然型、多自然型、純植物措施護岸、植物與工程措施相結(jié)合護岸以及生態(tài)措施型護岸等多種類型。本文將根據(jù)護岸結(jié)構(gòu)是否受人為影響，將其分為自然生態(tài)型護岸與人工生態(tài)型護岸。

2 人工生態(tài)型護岸類型

本文主要介紹幾種常見的人工生態(tài)型護岸。

2.1 石籠護岸

格賓網(wǎng)護岸技術(shù)最早于20 世紀90 年代進入我國。該技術(shù)多采用格賓網(wǎng)結(jié)合石料鋪設(shè)于河岸，在諸多工程中都得到了實踐與應(yīng)用，并在累積了一定經(jīng)驗后發(fā)現(xiàn)，植物根系能夠很好地與格賓網(wǎng)結(jié)合，從而提高結(jié)構(gòu)的整體性。在隨后的實踐中，人們開始利用經(jīng)過防銹處理的鐵絲編織鐵絲籠，并將中小石材裝填于鐵絲籠中，形成石籠，利用該技術(shù)的護岸稱為石籠護岸，又稱格賓石籠護岸、凈水石籠護岸[5]。陳中正[6]對格賓石籠生態(tài)護岸的結(jié)構(gòu)選型及質(zhì)量控制措施進行了相關(guān)研究；徐恒[7]將格賓石籠與重力式混凝土擋墻相結(jié)合，研究其在咯普斯浪河防洪堤工程中的應(yīng)用情況；

石籠護岸優(yōu)點：①石籠內(nèi)填充的石料可以就地取材，節(jié)約運輸時間與成本；②植物根系與石籠的鐵絲相結(jié)合，從而有效地提高了結(jié)構(gòu)的整體性與生態(tài)性；③石籠內(nèi)所填石料具有較大的孔隙，這些空隙的存在有助于空氣與水分的交換，為水生動植物提供較好的生存環(huán)境。

石籠護岸局限性：①雖然石籠內(nèi)所需石料可以就地取材，但在護岸長度較長時需要大量石料，可能需要較遠處運輸至工程區(qū)域，且籠內(nèi)塊石在填充時需要有大型設(shè)備；②石籠編織工藝較為復(fù)雜，同時編織石籠的鋼絲材料、鍍層的性質(zhì)將對石籠耐久性產(chǎn)生較大影響，在制作時需要結(jié)合工程具體情況進行石籠編織材料的耐久性試驗；③護岸的局部破壞會導(dǎo)致石籠內(nèi)石材掉落，影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

2.2 生態(tài)混凝土護岸

生態(tài)混凝土護岸技術(shù)又稱植生混凝土技術(shù)，于上世紀90 年代由日本提出，該技術(shù)在保留混凝土牢固性的同時，采用特殊工藝配合特殊添加劑，如促水材料、表層土、緩釋肥料等，制造出環(huán)境友好，并與生態(tài)相容的多孔混凝土。由于混凝土內(nèi)多孔的存在，使得植物根系能夠穿過混凝土內(nèi)空隙，并與生態(tài)混凝土較好地結(jié)合，從而起到固土、防沖刷的作用。王越[8]在浙江內(nèi)陸河流上進行生態(tài)混凝土護岸實驗，發(fā)現(xiàn)該護岸技術(shù)可以營造出多種水流條件，為河道生物提供較好的生存環(huán)境；全洪珠[9]研究生態(tài)混凝土對植物生長的影響，研究表明，生態(tài)混凝土的多孔特性為植物扎根提供了良好的空間，有利于植物的生長。

生態(tài)混凝土護岸優(yōu)點：①生態(tài)混凝土內(nèi)的多孔結(jié)構(gòu)可以使植物根系穿過空隙并牢牢扎根于地表土，不僅可以提高護岸生態(tài)友好性，還可以提高生態(tài)混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；②多孔結(jié)構(gòu)的存在加強了河道與岸坡之間的水體交換作用，從而對河道水質(zhì)起到凈化作用；③生態(tài)混凝土可以有效減少降雨凈流量，并且在減少噪音[10]、熱島效應(yīng)[11]方面也有一定優(yōu)勢。

生態(tài)混凝土護岸局限性：①生態(tài)混凝土本身強度并不高，并不能用作承重結(jié)構(gòu)，因此限制了其在很多工程中的使用；②生態(tài)混凝土內(nèi)部及表面骨料不如素混凝土平整，受力較為分散，在出現(xiàn)裂縫后不能保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；③在植物還未生長成熟并扎根于地表土?xí)r，由于水流與波浪的影響，可能會造成岸坡水土流失以及混凝土內(nèi)部空隙土體的減少；④堿性環(huán)境不適合大部分植物生長，然而水泥的水化反應(yīng)呈堿性，因此要對生態(tài)混凝土采取降堿技術(shù)。

2.3 連鎖式生態(tài)護岸

連鎖式生態(tài)護岸由多塊尺寸相同的預(yù)制空心混凝土塊組成，每個連鎖塊通過連鎖式設(shè)計，與其周圍連鎖塊相互連接，從而減少連鎖塊橫向移動，提高結(jié)構(gòu)整體性。在連鎖塊體鋪設(shè)完成后，其中間開口不僅可以種植植被，還可以種植小型灌木等植物，從而起到防止水土流失以及護坡的作用。楊帥[12]研究在太子河流域中，連鎖式生態(tài)護岸的應(yīng)用情況，結(jié)果表明，連鎖塊的應(yīng)用使岸坡具有良好的穩(wěn)定性，降低了施工費用并縮短了工期。楊芳麗等[13]介紹了在長江中游多個河段內(nèi)，多種生態(tài)護岸技術(shù)的應(yīng)用情況，其中連鎖塊式生態(tài)護岸技術(shù)在保證岸坡穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，促進了植物的茂密生長，優(yōu)化了岸坡的景觀。

連鎖式生態(tài)護岸優(yōu)點：①各個連鎖塊之間通過塊體設(shè)計互相鎖住，使得結(jié)構(gòu)具有較好的整體性，并且能夠適應(yīng)地形變化，可用于斜坡式、轉(zhuǎn)角較多等情況護岸；②連鎖式混凝土塊施工不需要大型施工設(shè)備，且施工較為便捷，塊體價格適中，后期維護成本較低[14]；③可以根據(jù)塊體中間開口大小種植一些小型灌木，不僅可以起到抵抗水流的沖刷、加強水氣交換、以及防止水土流失的作用，還可以增加護岸的美觀性。

連鎖式生態(tài)護岸局限性：①在岸坡植物還未生長成熟時，植物根系并未與土壤得到較好地結(jié)合，此時水流的沖刷容易造成塊體開口處以及塊體下土體的流失，從而降低結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性；②連鎖塊生態(tài)護岸較好的整體性主要體現(xiàn)在橫向上，局部區(qū)域地形較大的岸坡塌陷可能會使部分塊體脫落。

3 結(jié)論與展望

通過總結(jié)與分析現(xiàn)有國內(nèi)外學(xué)者研究成果與國內(nèi)相關(guān)生態(tài)護岸工程實施成效，對未來生態(tài)護岸技術(shù)發(fā)展提出以下幾點建議：

（1）在使用生態(tài)混凝土護坡技術(shù)時需特別注意混凝土的降堿問題，否則會導(dǎo)致植物無法正常生長，在今后的研究中心中應(yīng)多嘗試使用新型酸堿適中的材料。另外，在完成降堿處理后，還需對混凝土的強度，以及混凝土在冷熱交替和凍融交替后的強度進行相關(guān)實驗驗證，確保結(jié)構(gòu)強度安全合理。

（2）一般的連鎖式生態(tài)護岸結(jié)構(gòu)整體性主要體現(xiàn)在橫向上，但垂向整體性并不是很好，故當局部水土流失較為嚴重時，可能會出現(xiàn)連鎖塊體脫落現(xiàn)象，在今后的工程實踐中，植物未生長成熟之前，應(yīng)定期觀察連鎖塊脫落情況，當有脫落現(xiàn)象出現(xiàn)后應(yīng)當及時補充填土并重新播種，防止塊體脫落范圍增大。

（3）在使用各種生態(tài)護岸技術(shù)的同時，岸坡種植植物種類的選擇需要結(jié)合所在水位區(qū)間，例如在正常蓄水位附近可以種植灌木類植物，在正常蓄水位與防洪高水位之間可以種植草本植物護坡，而在低水位附近則需要采用拋石護底。在不同水位區(qū)間種植不同類型的植物，不僅可以提高護坡抗水土流失能力，還可以提高坡岸景觀性。