水鄉河網生態護岸結構形式探討

卜俊松

(嘉興市水利工程建筑有限責任公司 314001)

梁菊明

(嘉興市五豐水泥制品制造有限公司 海鹽 314312)

嘉興市地處太湖流域杭嘉湖平原，現有大小河道總長約13800 km，水域面積325 km2，占區域面積的8.3%左右。嘉興市河道交叉成網、湖蕩棋布，屬典型的江南水鄉，治水是歷代水鄉人為營造良好生活、生產、生態環境的一件大事。五代十國時期，吳越國王錢镠率撩淺軍組織民眾，大范圍實施“塘浦圩田”，以塘浦匯水排澇，以圩堤擋洪除澇，圩內低田養魚，平田種稻，高地植桑，成就了中國農耕社會嘉興“魚米之鄉、絲綢之府”的輝煌業績［1］。新中國成立至20世紀70年代末，嘉興治水的宗旨也一直是開挖疏通河道、引水灌溉、行洪排澇。而從20世紀80年代初開始逐步實施的旨在保護河岸、穩定河床的護岸工程，至今已初具規模，基本覆蓋了全市主要航道和主干河道。目前，從21世紀開始投入的以治理中、小河道為主要任務，創建“水清、流暢、岸綠、景美”生態環境為目標的河道整治工程正方興未艾，各種形式的生態河道、生態護岸應運而生。盡管各種護岸構造不同、形式多樣，但究其根源不外乎以“石、木、人工石”為基礎材料的幾種類型。鑒于各種結構的適用范圍不同以及面廣量大的特點，有必要對河道的護岸形式特征進行分析研究。

1 目前常見的河道、護岸工程形式

嘉興市域河網水位變幅較小，常見的河道斷面形式以“U”形斷面和復式斷面為主，其中“U”形斷面多見于自然河流，復式斷面多為經人工改造過的老河道和部分新開河道;其次是梯形斷面和為數極少的矩形斷面，均屬人工改造河道。河道護岸工程常見的形式有傳統護岸的砌石護岸、混凝土護岸、木樁—混凝土—砌石混合結構護岸等3種，近幾年應用較多的是生態混凝土預制塊(魚巢磚、綠化磚)砌塊護岸、松木樁護岸、塊石固腳植被護岸、植物措施、樹根樁景觀護岸、生態格網(網箱)擋墻、扦插－拋石護坡以及景觀黃石園林風格護岸等8種。

2 護岸工程中幾種典型結構形式的利弊分析

2.1 傳統護岸

傳統護岸俗稱“駁岸、幫岸”，主要以干砌條料石或者木樁基礎干砌條料石墻身為主，大多布設在城鎮河道或者古運河塘等處，其作用是保護河岸不致坍塌、運河塘石駁便于拉纖，直立式駁岸便于船只停靠以及充分利用土地臨水建房等。從20世紀80年代初開始建設的以保護河岸、防止沖刷、穩定河床、防洪排澇為目的，以航道護岸為基礎，逐步發展成各類河道的護岸工程，主要以漿砌塊石、干砌塊石或者砌石—混凝土結構為主，部分防洪墻則采用混凝土或者埋石混凝土、灌砌混凝土等結構形式。近年來，有些斷頭浜、暗浜等軟弱地基上的護岸工程，采用打木樁或宕碴墊層進行基底處理;為了增強抗沖刷能力，在砌石墻身迎水面澆筑混凝土防沖層;為了增加墻體美觀，則設置花崗巖條石、蘑菇石或者混凝土劈離砌塊護面，條料石壓頂等等。但不管形式如何變化，歸根結底為塊石、混凝土組成的剛體結構，在抵抗船行波、水流沖刷和河岸坍塌中發揮了巨大作用，有效地阻止了河岸水土流失，穩定了河床，保證了航道的安全、行洪排澇暢通以及灌溉的順利。然而，作為航道護岸的砌石—混凝土結構，全面擴展到面廣量大的河道護岸工程后，其存在的缺陷亦隨之凸顯，首先是形式單調缺乏美感，盡管采取各種表面裝飾措施，但仍難改變其墻體呆板、缺乏生機的形象，達不到“景觀、旅游、生態和與周邊環境相呼應”的生態功能要求。其次是現階段的砌石—混凝土護岸不同于舊時的干砌條料石護岸，它基本上屬于封閉型的渠化硬質岸堤，水體與土體被隔離，造成許多動、植物無處安身棲息，水生動物沒有地方修筑巢穴、產卵繁衍，兩棲動物難以上岸覓食、休閑嬉鬧、筑巢越冬，以致影響生態平衡。研究發現傳統護岸以犧牲生態系統功能為代價，隔斷了河流生態系統和外部環境的物質和能量交換，阻滯了水氣循環，使河流變成孤立的水港，河流的自凈功能差，河水易被污染和腐化［2］。

2.2 生態混凝土預制塊(魚巢磚、綠化磚)砌塊護岸

生態混凝土預制塊(砌塊)護岸是近年來興起的新穎模式。通過改良結構材料，起到固土護坡、防止水土流失、保護生態環境的綜合作用。其結構為以鋼渣、粉煤灰、石屑等廢料為主要原料，經工廠化生產制成牢固、美觀的抽屜式空腔砌塊，模塊化安裝壘砌而成的可使岸坡、護岸與水域渾然一體的多功能生態化防護墻(見圖1)。

例如水利部某水科院與某公司共同開發的多元化抽屜式空腔生態砌塊，其前部為生態部分，后部為擋土結構，中間空腔為生態孔，輔以錨固孔、土工格柵等(見圖2)。

該結構具有以下特點:

a.水土保持。砌塊前部為生態部分，后部為擋土結構，砌筑后形成連續擋墻，可有效擋土，確保墻后土體不因徑流流失，且擋土面為柔性結構，具有高抗壓性和良好的變形適應能力。

圖1 多功能生態化防護墻實例

圖2 多元化抽屜式空腔生態砌塊成品

b.結構安全。砌塊為工廠化規模生產，工藝先進、抗壓強度高、耐久性好。構件中的阻滑埂使砌塊疊加后更加牢固，可有效提高墻體的抗側推能力。且由于每塊砌塊后緣阻滑埂的存在，自然形成15°左右的坡度，使墻體重心偏內，從而增加墻體在側向土壓力作用下的抗傾覆能力。若利用錨固孔在孔內加筋澆注混凝土的擋墻，則更具有整體性和穩固性。土工格柵則用于1.8m以上的擋墻，利用土工格柵在土端與砌塊一端之間構成拉網，可進一步增強墻體的抗傾覆能力。

c.生態平衡。砌塊由生態孔、抽屜式植物空腔組成。在水下時，生態孔和植物空腔可以為水生動物提供覓食、棲息、繁衍和避難的場所;生態孔形成一個橫向的迷宮，動物可以隨意往來串門游動。水上部分的植物空腔內培入耕植土后，選擇適合生長的各種花草、藤蔓植物栽植其中，可在短期內覆蓋墻面，遮蔽砌塊，形成良好的生態和景觀效果。

d.救生功能。多元化生態擋墻具有多孔結構，生態孔形成很好的抓手，退階結構不僅使墻體具有立體的美觀效果，而且便于踩攀，不慎落水者可以很容易攀爬救生，是人性化的自救設計，避免了以往“三面光”難于自救的缺陷。

e.低碳環保。生態砌塊融入了“變廢為寶”的理念，鋼渣、粉煤灰、石屑等工業廢料經合理加工后具有良好的物理性能，結合混凝土材料本身的特性，可在各種環境下長期穩定運行，并且不會造成二次污染，其正常使用壽命可達到80～100年。

f.施工方便、快捷、經濟、靈活。由于生態砌塊的尺寸和形狀標準，砌筑時可以一層層直接碼上去，只要上下錯縫擺放即可，簡捷方便。同時還能減少氣候、人為隨意性等因素影響，因此，可大大加快施工進度，降低勞動強度，縮短工期，而且有效保證了墻體截面尺寸。通過特別設計的轉角還可壘筑成內直角、外直角、內圓弧、外圓弧及其他景觀設計與地形條件所要求的各種特殊造型。由于生態砌塊的外形尺寸相對較小和空腔結構重量較輕，施工時無需起吊機械，便于交通不便的地方施工，機動、靈活。獨特的空腔結構減少了混凝土的實體方量，從而降低了造價，經濟可行。

2.3 松木樁護岸

松木樁護岸是近年來生態護岸的一種形式，一般選用2～4m長的松木樁直接成排打入河岸，形成擋土防護結構。其特點是構造簡單、施工方便、工期短，有一定的景觀效果。但是，松木樁護岸以減少森林資源為代價，因此，從保護國家森林資源、遏制亂砍濫伐和減少水土流失、防止沙漠化的角度，不宜提倡建造松木樁護岸。另一方面，民間雖有“水上千年杉，水下萬年松”之說，但舊時用于軟基處理的木樁常年處在水下或土中，不致氧化腐爛，而現在的松木樁護岸則半露在水上，風吹、日曬、雨淋，經受水位的上升、下降。木材不怕干，不怕濕，最怕半干半濕、干干濕濕。今天快速建起來的生態的景象，用不了幾年，將會變成一排排朽木，反過來污染水域環境，迫使工程重建，造成惡性循環。因此，從國民經濟長期、可持續發展的角度，采用松木樁護岸應該慎重考慮。

2.4 植物措施與樹根樁景觀護岸

植物措施護岸是采用喬、灌、草結合，維護河岸穩定和保持生態環境、營造良好景觀的工程—綠化措施。但隨著國家綜合國力的增強和人民生活水平的提高，有些堤防、護坡開始采用草皮，配以喬、灌，依靠植物發達的根系而使護坡具有一定的固土和抗沖能力，起到了防止沖刷、保持水土的作用。坡面植被可以帶來徑流的變化，種植在水邊的喜濕植物以及各種挺水植物、沉水植物和浮葉植物能從水中吸取營養，其龐大的根系還是大量微生物吸附的介質，有利于水質凈化。

樹根樁景觀護岸是以能夠成活的樹根或樹枝打入河岸，輔以少量的景觀石塊，待樹枝長成后利用其根系保護岸坡，利用枝條綠化形成風景線的生態護岸。采用該形式的關鍵是:?要選擇能夠成活的樹根或樹枝，且品種不能太單一，否則影響景觀;?要掌握施工季節，加強養護。

植物措施和樹根樁護岸均為利用植物固土護坡，保護生態環境效果顯著。但該種形式有一定的區域性和局限性，同時在品種的選擇上既要容易成活，又要防止瘋長蔓延，且必須形式多樣，宜人觀賞。

2.5 景觀黃石園林風格護岸

景觀黃石園林風格護岸的基礎形式與傳統護岸相近，但其上部結構采用大小不一、形態各異的景觀黃石，經錯落有致搭砌造型，宛如假山，再穿插配以花卉藤樹，形成園林風格景觀。該形式可結合河道的淺灘、深潭，與寬寬窄窄、彎彎曲曲的河、浜、池、蕩自然銜接。陡峭、平緩的多種構造使堤岸與水道渾然一體，營造出豐富多彩的空間，順應現代人類回歸自然的潮流，成為人們休憩、娛樂的場所，有效地改變了城市形象，提升了城市品位。但是，黃石護岸造價遠比普通護岸高，同時黃石原材料相當稀缺，運輸等方面也有諸多不便，盡管深受人們喜歡，但畢竟是“陽春白雪”，難以大面積推廣。

2.6 其他形式

其他形式護岸如塊石固腳植被護岸、生態格網(網箱)擋墻以及扦插—拋石護坡等等，均為新興的生態護岸形式。

塊石固腳植被護岸是在河道的坡腳處拋大塊石以穩定坡腳，坡面種植根系發達、生長快、生存期限長、適應性好的水生植物，以形成綠色護坡。該形式適用于水域開闊、岸坡平緩的河段。

生態格網(網箱)擋墻技術是將特種鋼絲用專用機械編織成雙絞、蜂巢形網目的格網片，制成長方體箱籠裝入塊石等填充料后連接成一體的結構。施工時將組裝好的網箱置于待建的位置后在箱內裝入石塊、碎石、片石等填充料，裝滿后封箱連接形成的網箱擋墻。該結構的好處是墻體為柔性結構，適應變形，透水、透氣，生態效果好，且抗沖刷能力強，同時該結構施工程序簡單，對石料材質要求較低。缺點是要求石料資源豐富、特種鋼絲結頭易抓破人畜及動物皮膚、網箱易于變形、耐久性差且造價較高，鋼絲網一旦銹蝕或破損將毀壞整個工程。由于嘉興市河道流速大部分較平緩，因此很少采用網箱護岸形式。

扦插—拋石護坡是在河坡拋石的空隙中扦插入植物枝條，依靠塊石保護下層土質、沙質岸坡免受水流侵蝕，依靠成活后的植物為河流生物提供良好的棲息環境和凈化水質。施工時先進行拋石作業，而后進行植物枝條扦插施工。所選枝條長度須超過拋石層的厚度，并削尖枝條底端，以“根端朝下、梢端朝上”的方法插入拋石縫隙中，枝條下端插入泥土20～25cm，上端露出拋石表面3～5cm。扦插時注意保證樹皮的完整性，以提高成活率。該方式優點是施工簡單，便于機械化作業，而且扦插植物長成后可降低水流流速、減少水土流失，并有效防止太陽輻射，降低河道水溫。綠樹成蔭，環境自然，生態效果較好。但此種形式只適用于河道比較開闊、岸坡比較平緩的地段，且所占土地資源較大，在寸土寸金、人口稠密的杭嘉湖平原，自然采用得較少。

3 不同地形條件選用結構形式的探討

3.1 選擇原則

生態河道選擇應以生態安全與人水和諧為前提，首先要滿足水文學、水力學和工程力學要求，確保工程的安全性、穩定性和耐久性;其次以修復受損河道為目的，通過生態河床與生態護岸等工程措施與非工程措施，營造安全穩定、自然和諧、生態系統健康功能完善的仿自然型河道。

3.2 以安全防護為主的護岸形式選擇

生態河道、生態護岸的建設首先應考慮河道抵御洪水的能力和確保岸坡在受沖刷狀態下的結構安全和穩定。因此，杭嘉湖地區主要的行洪通道應保證過水斷面滿足渲泄洪水要求，主要航道應能承受船行波的頻繁沖刷而不致破壞。如南排河道、北排紅旗塘、太浦河等河段，汛期水流湍急，沖刷嚴重，宜選擇線型順直的復式斷面和石砌—混凝土護坡、護岸。

3.3 面廣量大的鄉村河道生態護岸形式選擇

嘉興市域的鄉村河道面廣量大、交叉成網、彎曲多變，斷面大小不一，目前通航功能萎縮。治理的首要任務是疏浚清淤，基本上維持原河道形態，不改變河道的走向，局部過流斷面偏小的地段在原河道的基礎上適當疏浚拓寬，因此，在護岸形式上應以“回歸自然”為主題，兼顧防洪圩堤建設，使河道整治工程與周圍環境、景觀相協調。首先考慮選用可靠、實用、經濟且生態效果好的抽屜式空腔結構預制(砌塊)生態護岸，其次考慮塊石固腳植被護岸、植物措施、樹根樁景觀等護岸。

3.4 城市河道與景觀園區的河岸護坡形式選擇

城市河道整治應充分考慮排水、景觀、綠化和美化城市需要，通過治理，將流水和景觀融為一體，形成水上風景走廊，顯示江南水鄉的獨特魅力。同時，城市河道整治應與舊城改造、新區開發和園區建設緊密結合，超前籌劃，避免各自為政、重復建設。生態護岸形式應根據周邊環境、地理位置，以多樣化、景觀化為宜。對一些公園、小區內的河道，可選擇園林風格建筑，輔以植物措施，點綴優美的風景。有水上游覽需求的河段，更應體現護岸親水、自然、生態、歷史文化與人性化的有機結合，使其成為一道具有水鄉特色的亮麗的風景線。因為直立式河岸在城市河道中仍占主導地位，但生態化環境建設要求河岸適應水土交換，使水生動、植物能夠在護岸上生活、繁衍、棲息，而兼有多種功能的空腔式預制(砌塊)護岸在某些城市河段中不失為一種理想的型式。

4 河網生態治理過程中有關問題的探討

水鄉河網生態治理是當前河道整治的發展趨勢，是杭嘉湖平原水利建設發展的必然要求。其目的是通過生態治理，提高河道的自凈能力，改善河道水質，提升河道的防洪、生態、景觀效應，因此，治理過程必須從實際出發，著眼于未來，因地制宜地選擇合適的治理方案。切忌違背自然規律，搞“一刀切”，盲目跟風，照搬照套，造成有違治理初衷的現象。

4.1 河道生態治理應首先滿足行洪排澇和航道暢通的需要

嘉興市域地勢低洼，河道成網，水運方便，汛期易澇。建設生態河道當把防洪排澇安全放在第一位，主要的行洪通道必須要滿足汛期過水流量的要求。而流量的大小取決于過水斷面和流速兩個要素，因此，必須保證骨干行洪通道的河道斷面面積，不能為了景觀好看而隨意束窄，線型應以順直為主，護岸的建設也應以安全、穩固、耐沖刷為重。同時，對于四通八達的內河航道，其線型還必須滿足船舶航行、交會、停泊的特殊要求，修筑的護岸工程也應首先考慮穩固、抗沖刷功能，以確保水上黃金通道的暢通無阻。

4.2 以可持續發展理念實施河道生態治理

杭嘉湖平原的河道現狀是千年自然演變與人為治水綜合形成的結果，因此，當前河道生態治理應以可持續發展為理念，尊重歷史、尊重科學、尊重地理環境，避免矯枉過正。已建成的傳統護岸，固然有不夠生態化的方面，但也有它特有的長處，特別是建在排水通道和航道上的傳統護岸，其作用還是應該肯定的。我們不能重蹈以往建石砌護岸時把原有的沿河綠化統統砍光的覆轍，對現有的硬質護岸全盤否定推倒重來，而應根據實際情況，立足現狀，揚長避短，加以完善。

4.3 借鑒先進經驗，提高創新意識

生態河道建設是一項新型的、多樣化的工程，因此，必須提高創新意識，不斷嘗試，不斷改進。如應用于生態護岸墻體的多元化抽屜式空腔砌塊、生態球、生態窩、魚巢磚等等，同時，借鑒國內外先進經驗，取其精華，為我所用。如歐洲許多國家采用天然狀態下的河海岸型式，日本的多自然型河流治理法［5］，美國以及歐洲一些國家較為常用的“土壤生物工程護岸技術”等等，均值得我們學習、借鑒。

4.4 分析選擇，去偽存真，避免二次污染

生態河道、護岸建設形式選擇要與水污染控制措施緊密結合，防止在建設生態河道、生態護岸的同時產生新的污染，如疏浚棄土處置不當或原有綠化植被遭到破壞等等。防止為了本區域的生態建設而影響其他地區的生態環境，防止貌似生態、華而不實的偽生態現象和二次污染的發生。

4.5 科學選擇綠化植物

生態護岸中的植物具有固土護坡、美化環境、凈化水質等功能，它能保持河岸的綠色，給人以美的享受。河岸植物應以本地鄉土樹種為主，防止外來生物、植物入侵，維護生態安全，保護生物多樣性。

5 結語

水鄉河網生態護岸建設是融現代水利工程學、生物科學、生態學、環境學、美學等學科于一體的水利工程。通過生態治理，“還自然于河道”，有助于生物多樣性和河道水質的改善，提供給人們一個近水、賞水、親水的美好環境。因此，在治理方式的選擇上既要滿足行洪排澇、航道暢通，又要盡可能地從生態的、可持續發展的角度著想，多方考慮以尋求最佳契合點。通過努力，使我們的河道通暢、清澈、生態、悅人，重現江南水鄉碧波蕩漾、綠樹成蔭的美景。

1 嘉興市水利志編纂委員會.嘉興市水利志［M］.北京:中華書局，2008:22 －25，595.

2 夏慶云，蔡軍，王尉英.杭州市典型河道生態護岸的選擇［J］.浙江水利科技，2011(2):21－23.

3 夏繼紅，嚴忠民.國內外城市河道生態型護岸研究現狀及發展趨勢［J］.中國水土保持，2004(3):20－21.

4 徐榮華.生態護岸技術在麗水市河道治理中的應用［J］.浙江水利科技，2011(5):20－21.

5 馬玲，王鳳雪，孫小丹.河道生態護岸型式的探討［J］.水利科技與經濟，2010(7):744－745.