河道生態(tài)護(hù)岸技術(shù)研究進(jìn)展

摘 要：傳統(tǒng)河道護(hù)岸技術(shù)可有效保護(hù)河岸免受水流、波浪的侵蝕和沖刷，在耐久性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性上有著良好的表現(xiàn)，但在滿足河道生態(tài)方面尚有欠缺，甚至?xí)恿魃鷳B(tài)系統(tǒng)及其綜合服務(wù)功能產(chǎn)生不利影響。近年來，隨著我國社會經(jīng)濟水平的全面發(fā)展，人們對于河道護(hù)岸的綜合要求顯著提升，河道護(hù)岸的生態(tài)化是必然趨勢。通過對我國不同生態(tài)護(hù)岸技術(shù)應(yīng)用實例的分析，從結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、生態(tài)平衡、景觀提升、實施維護(hù)等方面研究生態(tài)護(hù)岸技術(shù)的現(xiàn)狀和不足，以期為后續(xù)生態(tài)護(hù)岸技術(shù)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：河道治理；護(hù)岸技術(shù)；生態(tài)環(huán)境

中圖分類號：X171.1；TV85 " " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

我國地域遼闊，河流眾多，水系發(fā)達(dá)，這些河流不僅是自然生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，也是經(jīng)濟社會發(fā)展的寶貴資源。自然狀況下的河道存在各種問題[1]，岸線崩坍嚴(yán)重，威脅防洪大堤安全和兩岸工農(nóng)業(yè)及港口設(shè)施的正常運行。部分河段河道泄洪不暢，局部河段河勢還很不穩(wěn)定，有些河段主流擺動，淺灘變化頻繁，有些河段淤積嚴(yán)重，影響港口、碼頭和泵站正常運行。洪水災(zāi)害是我國最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，據(jù)統(tǒng)計，中國平均每年約有700多萬公頃農(nóng)田遭受洪水災(zāi)害[2]，洪水災(zāi)害所造成的經(jīng)濟損失達(dá)150億～200億元人民幣，必須對河道進(jìn)行整治，以有效增強防洪減災(zāi)能力。

護(hù)岸工程作為重要的河道治理措施之一，具有保護(hù)河道堤岸邊坡免受水流、波浪、海潮的侵襲和沖刷的功能。20世紀(jì)50—80年代，長江等大型河流的護(hù)岸工程主要采用拋石、沉柴排、柴枕、混凝土鉸鏈排、塑護(hù)軟體排、枕和模袋混凝土等材料[3]，20世紀(jì)90年代末采用系接壓載軟體排、四面六邊透水框架、混凝土異形塊和鋼絲石籠等護(hù)岸，這些材料適應(yīng)河床變形的性能較好[4]。相比之下，中小河流因流量較小、水流沖刷強度較弱，護(hù)岸工程設(shè)計的難度較小，護(hù)岸結(jié)構(gòu)的選擇靈活多樣。

傳統(tǒng)護(hù)岸工程設(shè)計注重穩(wěn)定，型式多為硬質(zhì)結(jié)構(gòu)，這類工程護(hù)岸堅固且耐用，但可能對河岸生態(tài)平衡產(chǎn)生致命影響[5]，也不滿足新時代工程建設(shè)與景觀協(xié)調(diào)的理念。隨著近年來我國經(jīng)濟水平的全面發(fā)展和人們生活質(zhì)量的提升，人們對于河道護(hù)岸的要求顯著提高。河道治理應(yīng)強調(diào)生態(tài)環(huán)保的理念，統(tǒng)籌生物、環(huán)境和人的關(guān)系，以實現(xiàn)河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的可持續(xù)發(fā)展[6]。

1 生態(tài)護(hù)岸技術(shù)理念

生態(tài)護(hù)岸技術(shù)強調(diào)人類活動與自然環(huán)境的和諧共存，通過模擬自然過程，利用生態(tài)材料和方法，構(gòu)建綠色、和諧、可持續(xù)的河岸生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)護(hù)岸工程運用工程與生態(tài)技術(shù)，保護(hù)和修復(fù)河道生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)工程建設(shè)與周圍整體環(huán)境相協(xié)調(diào)，促進(jìn)河岸生態(tài)系統(tǒng)的自我恢復(fù)和持續(xù)發(fā)展。

生態(tài)護(hù)岸工程根本目的仍是控制河勢，遏制水流和波浪侵蝕河岸引起崩塌，滿足防洪、通航、涉水工程正常運行等需求，在此基礎(chǔ)上要考慮護(hù)岸工程在生態(tài)系統(tǒng)中的作用，因地制宜選用護(hù)岸結(jié)構(gòu)型式。生態(tài)護(hù)岸工程除了要具備更高的強度、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性和耐用性，還應(yīng)擔(dān)負(fù)起改善河流水質(zhì)凈化的責(zé)任[7]，岸坡對徑流起到過濾的效果，減少徑流中的有害物質(zhì)流入河道，抑制水體富營養(yǎng)化；生態(tài)護(hù)岸配植的水生植物需對化學(xué)耗氧量、總氮、總磷等污染物有良好的去除效果；生態(tài)護(hù)岸需營造豐富、完整、穩(wěn)定的生態(tài)環(huán)境，為動植物的生存繁殖提供棲息地；生態(tài)護(hù)岸還需具有一定自然景觀效果，確保工程在發(fā)揮防護(hù)作用的同時，保障人類和自然、生物之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2 生態(tài)護(hù)岸技術(shù)及應(yīng)用

目前，經(jīng)常采用的生態(tài)護(hù)岸技術(shù)主要有自然植被生態(tài)護(hù)岸技術(shù)、植被加筋生態(tài)護(hù)岸技術(shù)及網(wǎng)籠或籠石生態(tài)護(hù)岸技術(shù)。植被護(hù)岸技術(shù)是由樹木、灌木、林草和水生植物等組成基本的植物群，固定土壤防止水土流失，并起到一定的凈化水質(zhì)作用，適用于輕度至中度侵蝕的區(qū)域、水流沖刷相對較弱的河流或湖泊邊坡。植被加筋護(hù)坡是在植被基礎(chǔ)上加入人工合成材料（如地網(wǎng)、地墊等）進(jìn)行加固，適用于中度至重度侵蝕區(qū)域、需要增強岸坡穩(wěn)定性的邊坡。網(wǎng)籠或籠石結(jié)構(gòu)的生態(tài)護(hù)坡使用石塊填充的金屬網(wǎng)籠來保護(hù)岸坡，結(jié)合植被植入，適用于高侵蝕區(qū)域和強水流沖擊的岸坡。

2.1 自然植被生態(tài)護(hù)岸技術(shù)及應(yīng)用

自然植被生態(tài)護(hù)岸技術(shù)采用天然植物材料，通過種植適宜的水生、濕生及陸生植物，利用植物根系的錨固作用、植被的覆蓋效應(yīng)以及土壤微生物的活動，共同構(gòu)建一個穩(wěn)定、生態(tài)且具有一定自凈能力的護(hù)岸系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的硬質(zhì)護(hù)岸相比，自然植被生態(tài)護(hù)岸技術(shù)的建設(shè)和維護(hù)成本相對較低，但其抗沖刷能力相對較弱，因此該技術(shù)僅適用于沖刷強度較低的河道，或與傳統(tǒng)護(hù)岸技術(shù)相結(jié)合，提高其結(jié)構(gòu)強度。

長江干流九江段馬當(dāng)江堤[8]采用預(yù)制空心混凝土塊+自然植被的護(hù)坡方案（見圖1、圖2）。預(yù)制空心混凝土塊尺寸為500 mm×400 mm×120 mm，將它們用鋼索進(jìn)行鏈接形成穩(wěn)定的鏈鎖型矩陣，選取假儉草和狗牙根作為鉸接式混凝土塊開孔中種植的植被。這兩種植被在汛期和干旱期前后依然能維持生存，生長快速，具備良好的固土能力，且高度不高，便于汛期防汛查險。

珠江水系潭江新橋水水口鎮(zhèn)龍東至新風(fēng)段的新橋水下游河段[9]采用草皮護(hù)岸、拋石護(hù)腳+干砌石護(hù)岸、拋石壓石護(hù)腳+預(yù)制波浪樁護(hù)岸的植被生態(tài)護(hù)岸技術(shù)+傳統(tǒng)護(hù)岸技術(shù)的方案（見圖3），兼顧了穩(wěn)定性、生態(tài)友好性及經(jīng)濟性。為突出人水和諧、保護(hù)環(huán)境的理念，結(jié)合河道沿岸的地形、地貌以及水環(huán)境進(jìn)行河道景觀設(shè)計，體現(xiàn)出當(dāng)?shù)氐奈幕厣约白匀蝗宋木坝^，實現(xiàn)了護(hù)岸工程與河道景觀有機融合。

2.2 植被加筋生態(tài)護(hù)岸技術(shù)及應(yīng)用

植被加筋生態(tài)護(hù)岸技術(shù)將植被的固土作用與加筋材料的結(jié)構(gòu)強化功能相結(jié)合，實現(xiàn)岸坡防護(hù)與生態(tài)修復(fù)的雙重目標(biāo)。常用的加筋材料包括高強度聚丙烯材料制成的網(wǎng)墊、土工網(wǎng)、土工格柵等，這些材料具有較高的抗拉伸強度和耐久性。除此之外，發(fā)達(dá)根系固土植物在水土保持方面有很好的效果[10]，深根型的植物，如豆科草種、灌木或半灌木等，一般根深可達(dá)5 m以上，其根部起到了“加筋”作用。

安徽省裘公河支流東門渡河[11]部分堤段采用三維植被網(wǎng)護(hù)岸方案。三維植被網(wǎng)是三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其底部為高模量基礎(chǔ)層，上覆起泡膨松網(wǎng)包，內(nèi)包填沃土和草籽。三維植被網(wǎng)草皮護(hù)坡在草籽未長成草毯之前可有效防止水流、雨淋沖刷，待草籽長成草毯后，其根系與周圍三維植被網(wǎng)交織在一起，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被植被根系固定在土中，形成土、根、網(wǎng)的連續(xù)整體墊層，起到了面層防護(hù)與淺層加筋的效果，植被茂盛時，可抵御6 m/s水流沖刷，是普通草皮護(hù)坡防護(hù)能力的2～3倍。

上荊江河段南五洲[10]崩岸頻發(fā)，采取三維植物網(wǎng)護(hù)坡或深根型植物護(hù)坡+阻滑樁結(jié)合長充沙管袋護(hù)腳的護(hù)岸方案（見圖4）。周躍等[12]研究表明，在有側(cè)根作用的土體中，側(cè)根可提高根系土層的斜向抗張強度，增強坡面的穩(wěn)定性，有效防止滑坡坍塌，植物的枝葉還能減輕暴雨對坡面的侵蝕并緩解風(fēng)浪對坡面的淘蝕[13]。南五洲歷次崩岸均發(fā)生在4—5月份，塊石等傳統(tǒng)剛性結(jié)構(gòu)護(hù)坡因其濾料受波浪、雨水等影響易流失，當(dāng)岸坡發(fā)生微小變形時，剛性結(jié)構(gòu)的坡面將松動或塌陷，而生態(tài)護(hù)坡上的植物能有效削減波浪高度，減少風(fēng)浪、暴雨等形成的侵蝕，防止土體崩塌或滑坡。

2.3 網(wǎng)籠或籠石生態(tài)護(hù)岸技術(shù)及應(yīng)用

網(wǎng)籠或籠石生態(tài)護(hù)岸技術(shù)是將高強度、耐腐蝕的金屬網(wǎng)格編織成籠狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部填充天然石塊。籠石結(jié)構(gòu)通過網(wǎng)格的約束和石塊的自重，形成一個穩(wěn)定的整體，允許水流通過石塊之間的空隙，減少水流對護(hù)岸的直接沖擊力。網(wǎng)籠內(nèi)部填充的石塊間隙和護(hù)岸表面的植被層為水生生物提供了棲息地，促進(jìn)了生物多樣性的恢復(fù)。同時，植被的生長還能增強護(hù)岸的抗侵蝕能力，形成自然防護(hù)屏障。

網(wǎng)膜卵石排方案[14]（見圖5）是將天然河流中的卵石裝入特制的網(wǎng)模袋中，并組合成卵石排沉入河底或岸坡堤腳，達(dá)到對河道岸坡堤腳防護(hù)的目的，在長江荊江河段的護(hù)岸工程中應(yīng)用效果良好。這種護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式的柔性和透水性更為優(yōu)良，不僅能夠適應(yīng)一定的河床變形，有利于水下生物的棲息與環(huán)境改善，同時因卵石大都來源于天然江湖河道，可避免開采石頭對環(huán)境造成的負(fù)面影響，減少使用工業(yè)耗能較大、廢氣排放較多的水泥，有利于環(huán)境保護(hù)與降低碳排放。

大遼河海城市南海段護(hù)岸工程采用格賓石籠護(hù)岸進(jìn)行生態(tài)治理[15]。格賓石籠是由鍍鋅網(wǎng)片或鉛絲組裝而成的類似蜂巢狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部可填充卵石或石塊等塊狀材料（見圖6）。格賓石籠能夠充分發(fā)揮柔性與剛性，變形適應(yīng)能力突出。當(dāng)周邊填土發(fā)生變化時，能夠充分利用自身柔性與耐磨性進(jìn)行一定調(diào)整，從而避免坍塌的出現(xiàn)[16]。格賓石籠具有較好的穩(wěn)定性與整體性，實際使用時即使個別鋼絲斷裂也能保證籠體整體穩(wěn)定，不會引起塊體外漏、使用年限縮短和結(jié)構(gòu)破壞。另外，格賓石籠填充材料之間存在一定孔隙且外圍屬于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)水體的自由排泄，具有較強透水性，還能創(chuàng)造適宜的環(huán)境條件，提高河岸生物多樣性[17]。該段護(hù)岸工程自完工以來，已安全度過多年主汛期，未發(fā)現(xiàn)格賓石籠護(hù)岸存在安全隱患和質(zhì)量問題。經(jīng)過后期養(yǎng)護(hù)及綠化栽植，格賓石籠護(hù)岸綠化覆蓋達(dá)到50% 以上，整體景觀效果與自然環(huán)境相得益彰。格賓石籠護(hù)岸的孔隙為小動物、魚類創(chuàng)造了棲息場所，明顯改善了河流水質(zhì)。

3 展望

生態(tài)護(hù)岸技術(shù)作為一種集工程防護(hù)與生態(tài)保護(hù)于一體的的河道治理手段，近年來得到了廣泛的應(yīng)用。然而，隨著實踐的不斷深入，該技術(shù)在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、生態(tài)平衡、景觀提升、實施維護(hù)方面暴露出一些問題。未來研究應(yīng)進(jìn)一步探索新型生態(tài)護(hù)岸材料與技術(shù)，加強多學(xué)科交叉融合與技術(shù)創(chuàng)新，推動生態(tài)護(hù)岸技術(shù)向更加科學(xué)、高效、可持續(xù)的方向發(fā)展。

（1）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定方面。在強降雨、大洪水等極端水文條件下，部分生態(tài)護(hù)岸結(jié)構(gòu)的抗沖刷能力明顯不足，導(dǎo)致護(hù)岸結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。對于地質(zhì)條件復(fù)雜、地基承載力弱的岸段，傳統(tǒng)生態(tài)護(hù)岸技術(shù)存在難以適應(yīng)地基變形的問題。新的生態(tài)材料及技術(shù)手段的研發(fā)為生態(tài)護(hù)岸技術(shù)的發(fā)展提供了新的可能性：引入生態(tài)混凝土、生態(tài)袋等高性能復(fù)合材料，提高護(hù)岸的抗沖刷能力和穩(wěn)定性；引入土壤固化技術(shù)，形成具有整體強度的固化面，較好地適應(yīng)地形的變化。

（2）生態(tài)平衡方面。自然植被恢復(fù)過程受多種因素影響，恢復(fù)周期長且效果不穩(wěn)定，難以滿足快速生態(tài)修復(fù)的需求，部分生態(tài)護(hù)岸設(shè)計忽視了水生生物的棲息需求，導(dǎo)致生物多樣性下降、生態(tài)系統(tǒng)功能受損?？刹捎弥参锟焖俜敝臣夹g(shù)、微生物修復(fù)技術(shù)等先進(jìn)手段，加速生態(tài)恢復(fù)過程。通過人工種植本土植物、引入微生物群落等方式，快速構(gòu)建穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。同時，在護(hù)岸設(shè)計中充分考慮水生生物的棲息需求，設(shè)置生態(tài)廊道、魚道等設(shè)施，為水生生物提供遷徙通道和棲息空間。此外，還應(yīng)注重護(hù)岸與周邊生態(tài)系統(tǒng)的連接性，促進(jìn)生物多樣性的保護(hù)與提升。

（3）景觀提升方面。部分生態(tài)護(hù)岸設(shè)計與周邊環(huán)境不協(xié)調(diào)，影響整體景觀效果；護(hù)岸設(shè)計中沒有融入地域文化元素，缺乏文化內(nèi)涵與特色?？蛇\用景觀生態(tài)學(xué)進(jìn)行護(hù)岸設(shè)計，通過合理搭配色彩、材質(zhì)等元素，營造自然、和諧的景觀效果；通過設(shè)置文化雕塑、石刻、景觀小品等設(shè)施，展現(xiàn)地域文化魅力，提升護(hù)岸的文化內(nèi)涵與特色。

（4）實施維護(hù)方面。生態(tài)護(hù)岸的施工工藝較傳統(tǒng)護(hù)岸更為復(fù)雜，施工過程中的質(zhì)量控制不當(dāng)會影響護(hù)岸的整體效果。一些生態(tài)護(hù)岸材料在實際應(yīng)用中表現(xiàn)出耐久性不夠等問題，或者生態(tài)護(hù)岸工程實施后維護(hù)不及時、不到位，影響其長期效益?？裳芯酷槍Σ煌刭|(zhì)、水文條件的生態(tài)護(hù)岸技術(shù)，開發(fā)更加耐久、環(huán)保的護(hù)岸材料，確保生態(tài)護(hù)岸技術(shù)方案的適應(yīng)性和有效性。同時，加強施工和維護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，建立完善的維護(hù)機制，確保生態(tài)護(hù)岸工程的定期檢查和及時維護(hù)。

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Research Progress on Ecological Riverbank Protection Technology

LOU Yu，RU Nan，YUE Dong，LIANG Ming

（Science and Technology Promotion Center of the Ministry of Water Resources，Beijing 100038，China）

Abstract：Traditional riverbank protection technology can effectively protect the riverbank from erosion and scouring of water and waves，and performs well in durability，stability and economy. However，it is deficient on meeting the needs of ecological aspects for riverbank，and may even adversely affect the river ecosystems and comprehensive service function. In recent years，with all-round development of social and economic level in China，comprehensive requirements for riverbank protection have been significantly increased，and the ecologicalization of riverbank protection becomes the inevitable trend. Through the analysis of application examples of different ecological riverbank protection technologies in China，the current situation and shortcomings of ecological riverbank protection technology are studied in terms of structural stability，ecological balance，landscape enhancement，implementation and maintenance，in order to provide reference for the subsequent development of ecological riverbank protection technology.

Key words：riverbank regulation；riverbank protection technology；ecological environment

作者簡介：婁 瑜，女，高級工程師，碩士，主要從事水利科技推廣研究工作。E-mail：361756051@qq.com