平原河網地區中小河道生態護岸研究

李紅艷（上海友為工程設計有限公司，上海200333）

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平原河網地區中小河道生態護岸研究

李紅艷
（上海友為工程設計有限公司，上海200333）

通過工程設計經驗總結，結合調查研究和現場試驗，分析了傳統護岸與生態護岸之間的區別，匯總了平原河網地區中小河道常用的生態護岸形式及其適用范圍，提出了各類生態護岸的布置原則與設計要點，有關經驗可供相關專業人員參考。

平原河網地區；中小河道；生態護岸

DOI：10.3969 /j.issn.1672-2469.2016.01.025

我國傳統的河道護岸形式多為河岸襯砌硬化、修筑防洪堤岸并實施硬化護坡，此類方式的缺陷較多，對河道生態環境、人類生活環境和自然景觀的影響較大，與當前我國提出的水生態文明理念不適應。在我國平原河網地區，中小河道縱橫交錯，河道沿線工業、農業、生活污染源較多，河道水質大多較差。基于此，在水生態文明建設理念下，平原河網地區各地正在大力推進生態河道、生態護岸的建設。但生態護岸是一種新興的護岸形式，近年來雖有很多科研工作者做了大量的研究，但尚未形成一個完整的體系。為此，本文通過大量的工程設計經驗總結，結合調查研究和試驗分析，匯總了平原河網地區10種中小河道常用的生態護岸形式及其適用范圍，旨在為平原河網區中小河道生態護岸建設提供參考。

1 生態護岸的定義與作用

生態護岸是指為恢復河道灘岸邊坡的生態系統，防止坡面水土流失，利用植物或者植物與土木工程相結合，對河道坡面進行防護的一種河道護坡形式。它集防洪效應、生態效應、景觀效應和自凈效應于一體，除防止河岸坍方之外，還能使河水與土壤相互滲透，增強河道自凈能力，并有一定自然景觀效果。生態護岸與傳統護岸的主要特征區別如表1所示。

表1 生態護岸與傳統護岸的區別

2 平原河網區中小河道常用生態護岸形式

按護岸材料類型，生態護岸可分為自然型生態護岸和人工型生態護岸。根據調查，結合實際設計經驗和試驗分析，在平原河網區中小河道治理中，常用的自然型生態護岸主要有植物護岸、拋石護岸；人工型生態護岸主要有石籠護岸、半干砌石護岸、生態袋護岸、土工材料護岸、復合生物墊層護岸、開孔式混凝土砌塊、生態混凝土、植草磚等，具體分類及使用范圍如下。

（1）植物護岸

主要是在岸坡栽植植被，通過植被根系的力學效應和水文效應來固土保土，防止水土流失，滿足生態環境建設的需要。植物護岸的坡度一般不宜大于1∶2.5，且不宜應用到長期浸泡在水下、行洪流速超過1m/s的迎水坡面和防洪重點河段。為了增加護岸的抗沖刷能力，在自然植物的基礎上發展了活體枝條捆或活體木樁（柳枝為主）等新型的植物護岸形式，用枝條進行土體固定，可以運用在坡度小于1∶2～1∶1.5的邊坡。

（2）拋石護岸

在傳統拋石護岸技術基礎上，在拋石縫體中填置土體，扦插植物活枝條或木樁，并結合撒播草種等植物措施。為保持坡岸穩定，在坡度1∶2.5及更緩時使用。

（3）石籠護岸

石籠護岸分為兩類，分別為石籠格網護墊和石籠格網擋墻。石籠格網護墊采用厚度為0.15～0.30cm的網箱結構，內填石塊；石籠格網擋墻是由厚度為0.5～1.0m的鋼絲格網網箱疊砌而成的擋土墻結構，用于代替漿砌石及混凝土成為河流護岸擋墻。填充石塊時，常水位以上結構在孔隙間人工鋪設土層，土體內插種活植物條，表面撒播草籽。石籠護岸一般用于流速不大于4m/s的河道。

（4）半干砌石護岸

對于既要能抵抗急流沖擊，又要求與自然河岸相近的較大河流，可采用混凝土格加固卵石下部的半干砌石護岸。同時在半干砌石護岸前部設置供魚類和水生植物生長的石堆，卵石上鋪設一層種植土，其上扦插柳枝，栽植灌草。

（5）生態袋護岸

用聚丙烯（PP）或者聚酯纖維（PET）為原材料制成雙面熨燙針刺無紡布加工而成的袋子，裝土在岸坡上呈階梯狀排列（土體包括草種、碎石、腐殖土等材料），用于岸坡防護。生態袋表皮亦可通過混播、插播、鋪草皮及噴播等方法實現植物生長。一般用于流速不大于2m/s的河道。

（6）土工材料護岸

分為土工網墊、土工格柵等多種形式。土工網墊主要是由聚丙烯等高分子材料制成的網墊和種植土、草籽等組成；土工格柵是由聚乙烯片材經高強度焊接而制成的一種三維網格結構，置于岸坡土體中，并在格柵中放置種植土、草籽等，用于岸坡防護。適用于坡度較緩，流速不大的河道。

（7）復合生物墊層護岸

用可降解的椰殼纖維、棕櫚纖維、稻草、蘆葦等天然纖維制成的天然材料織物，結合植被一起應用于河道岸坡防護。適用條件同土工材料。

（8）開孔式混凝土砌塊護岸

在保證護坡功能的前提下，對混凝土砌塊適當開孔，孔內放置碎石、腐殖土、植物種子等，或同時扦插枝條或播草籽，實現護坡與綠化。在河道流速不大于3m/s，且坡比在1∶2及更緩時使用。

（9）生態混凝土塊護岸

利用混凝土預制件構成的各類孔狀結構，堆于岸邊，在孔狀結構內鋪植腐殖土，栽植植物等。適用于流速不大于3m/s的河道。

（10）植草磚護岸

由水泥和粗骨料膠結而成的無砂大孔隙混凝土制成的磚狀體，堆疊于岸坡，并在塊體孔隙中充填腐殖土、種子、緩釋肥料和保水劑等混合材料，實現坡岸防護與植被綠化。適用于流速不大于4m/s的河道。

各類護岸材料的適用性統計見表2。

3 生態護岸布置原則與設計要點

3.1 生態護岸布置原則

3.1.1 護岸形式選擇

護岸選型要結合河道的形態和功能布設，兼顧用地限制、城鎮規劃、防洪規劃、生態景觀等，突出主要影響因素，適當兼顧其它因素綜合考慮；對于較長河道，宜考慮多種形式護岸交替布置，在水動力作用較為強烈的彎道頂沖部位，可采用抗沖性較強的人工型護岸，而對于順直河段，盡量采用生態性較好護岸；對水上部位采用生態型護岸，而對于水下護腳，則采用非生態型護岸措施；生態護岸選型、選材中要考慮護岸的全壽命使用成本，減少護岸營運期的維護工作量；護岸的選型或用材宜與周圍人文環境、建筑風格以及城鎮規劃相協調，能夠較為融洽地融入周邊環境中；對于工程數量較大的護岸，選型中要盡可能考慮護岸的工程造價。

3.1.2 護岸材料選擇

生態護岸材料要保證其結構的安全、穩定和耐久性等相關要求，材料本身不會引起對環境的不利影響，同時能較好的為河道生境的連續性提供基礎條件；護岸構筑材料首選當地供應充足、價格適宜、環境融合性較好的天然材料，以便施工。

3.2 生態護岸設計要點

3.2.1 前期調查

在生態護岸設計過程中，首先應提出幾種設計方案進行比選，在確定設計方案后應對工程區進行調查，以確定生態護岸技術是否適用。調查主要包括地形地貌、河道水文條件、岸坡土體的物理和力學性質、現場可用或容易取得的施工材料等。

表2 護岸材料適用性統計表

3.2.2 植物種類選擇

選擇合適的植物種類對項目的成功實施非常必要。采用天然材料護岸時，特別是通過植被措施護岸時，所選物種應對當地的氣候水文條件有較好的適應能力；為提高植物的抗逆作用和景觀效果，應混合選用多種植物；應優先考慮采用當地的原有物種，盡量避免引入外來物種，以減少可能存在的不可控因素；對污染嚴重的河段，優先考慮對N、P等營養物質有較強去除能力的植物種。同時，對于城鎮景觀工程河段，也可以按照園林設計思路，適當種植一些觀賞植物和花草。

3.2.3 土體壓實控制

從植物生長的角度分析，壓實度過高會阻礙植物根系的發育，影響植物生長，影響護岸的生態效果。根據研究，土體壓實度介于80%～85%時，基本能滿足岸坡穩定性和植物生長發育的雙重要求。因此在河道岸坡比較緩，能滿足整體抗滑穩定要求的情況下，可以選擇比較低的設計壓實度，使表層土的沉降不要過大或避免表面侵蝕，以保證植物的生長發育。在大多數情況下，需要對深層土體進行良好的壓實，使土體具有良好的力學性能，以滿足整體抗滑穩定要求，而對表層土則通過植被措施進行土壤侵蝕防護。

3.2.4 反濾層設計

對于生態護岸結構，一般具有較大的孔隙率和較強的透水性，如將這些結構直接作用于土坡，在水流和波浪的淘刷作用下，其下面的土層在植被完全發育之前將會受到嚴重侵蝕，可能導致防護結構喪失穩定性。因此，在這些防護結構下面設置反濾層是十分必要的，對于生態護岸結構，一般使用土工織物反濾層。反濾層結構一般應遵循保土性、透水性、防堵性和強度準則。

除此之外，與傳統提防、護岸設計類似，在生態護岸設計中還應對護岸的抗沖、抗侵蝕、抗滑穩定性進行分析，以確保工程安全。

4 結語

隨著水生態文明建設的持續推進，平原河網區中小河道生態治理越來越受到重視。據統計，僅上海市一地，“十二五”期間就已完成130km中小河道生態治理試點工程，同時還規劃在“十三五”期間再推進500km中小河道生態治理與生態護岸建設。

本文歸納匯總了平原河網區中小河道常用生態護岸形式、適用范圍、設計原則和設計要點，以期為廣大設計施工人員提供參考。但平原河網區中小河道生態護岸理論和設計體系尚不成熟，許多地方需進一步研究、探討和完善。

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李紅艷（1983年—），女，工程師。