簡述生態護岸在內河航道及城市河道中的應用

吳媛媛

(重慶交通大學河海學院 重慶 400074)

簡述生態護岸在內河航道及城市河道中的應用

吳媛媛

(重慶交通大學河海學院 重慶 400074)

一、生態護岸的內涵

生態護岸是一種將傳統的護坡技術和植被固坡方式結合，在改善河道岸坡性質、防止河岸坍方同時，還使土壤內的水可以再河道岸坡之間相互滲透，增強河流自凈能力，并且形成與周邊環境相協調的景觀的河道護坡形式。生態護岸融合了防洪、生態、景觀和自凈能力，是護岸技術的創新方向，受到人們的追捧[1-4]。

二、生態護岸技術創新發展方向及結構型式

(一)結合傳統護岸技術

考慮通航條件、土壤性質、地形條件以及易得材料等多因素按照經濟合理、施工可行、安全可靠的設計原則，常用的護岸結構型式為：1拋石護腳+植草型護岸，抗水流和船行波的沖擊能力及耐久性差，主要適用于護岸離航道邊線較遠、河岸原生態環境較好或有親水需求的地段；2直立矮墻+混凝土方格植草型護岸，適用于于水位差較小、水流較大的部位如彎道頂沖段，樞紐下游段等；3預制連鎖空心塊體護岸，防洪能力較強，適應變形能力強，景觀和生態好，因此只要用地允許的情況下且不是大面積回填區域可適用；4混凝土開孔空箱+植草型護岸，開口空箱施工簡便，可按地形要求堆砌，適合于地面面積小、地面建筑物較多且地質條件較好的地段。

(二)使用土工合成材料

土工合成材料集高強度、柔韌性和滲透性以及耐久性于一體。主要應用于以下三個方面：1生態袋護岸技術：將含有植物生長基質的生態袋用連接扣連結堆放，在沖刷嚴重的地方用石籠護腳共同組成柔性護坡，能適應地形，耐沖刷；2土工格室護岸技術:將土工格室鋪設在岸坡上，格室中填充腐殖土、河道疏浚棄土、碎石草種等材料組成的混合物，扦插植物形成植被覆蓋層，減緩水流流速，為生物提供棲息地；3三維植被網墊護岸技術：網片表面凹凸不平，水流經過時消減部分水流動能，可降低水流流速，有利于水流中的土顆粒附著沉淀在網片中。植物根系對網片和土壤的錨固使之形成強勁加筋體，起到復合護坡的作用。

(三)新型植物生長基質材料的運用

新型植物生長基質材料的分類：生態混凝土、水泥生態種植基和土壤固化劑。基質自身的力學特性能夠滿足岸坡穩定要求，同時能為植被提供適宜的生長環境，并能實現較高的機械化作業。

(1)生態混凝土：由粗細集料組成的多孔混凝土、保水材料、緩釋肥料和表層土共同組成，具有減少水分蒸發，為植物提供生長環境的功能，同時抗水流侵蝕。

(2)水泥生態種植基：用稻草秸稈等在水泥河沙、有機質肥料組成的固體混合物中形成孔隙，組成具有一定強度的多孔材料，有利于植物生長。

(3)土壤固化劑技術：在土壤中摻入水泥等激發物質，經過一系列物理化學變化形成三維網狀結構改變土壤的抗壓抗滲等性能，同時提供植物生長的土壤。

三、生態護岸應用舉例

(一)在內河航道的應用

連云港港疏港航道是連云港港主要的內河集疏運通道，全線采用Ⅲ級航道通航標準建設，全長約71km[5]。根據港區航道水位變化采用分層防護的設計方案：在岸側灘地上種植水生植物形成岸側生態帶，灘地前沿矮擋墻采用了帶翼方樁和金屬網孔積裝箱形成永久建筑物以穩固岸線，灘地寬2～3m,種植蘆葦、水蔥、大葉皇冠草等水生植物，灘地后方則分別采用了生態袋系統、鉸接式生態護坡塊及金屬網護墊對岸坡進行防護，在滿足岸坡防護耐久性要求的同時,使河岸恢復原有生機。

(二)在城市河道的應用

深圳水庫排洪河位于羅湖區東部深圳水庫壩下，屬于沙灣河的下游段，河水岸線長3.795km[6]為滿足豐富的水岸景觀，對生態護岸的類型、特點、功能提出了不同的要求，設計方案如下：1植物護坡，根據地形變化特點主要用起伏變化不大的植被護坡形式，使各種植物形成層次鮮明水岸景觀；2多孔磚護岸，磚層間用鋼筋穿插連接，背后用礫石料和無紡布組成的反濾層以排水和反濾，用無沙混凝土制作的多孔磚自身具有透水性和多孔性，可解除正面的水壓和背面的水壓，不會出現堤壩變形和塌陷；3生態袋護岸，在生態帶內裝土堆疊形成多角度自由變化的岸坡，再在其上壓播、插播植物。在陡岸及緩坡的水邊過渡帶設置的生態袋可以防止河岸雨季拉坡、河水沖刷塌岸和河道污染物進入坡后污染環境。

(三)應用效果分析

(1)耐久性

前者中分級設置的岸坡通過降低了前沿擋墻及后方岸坡的高度,減少了擋墻結構的受力，水下防護措施避免墻前沖刷。灘地上種植的水生植物使岸線便于識別，有助于船舶確定正確航道，避免偏離航線。灘地后方的擋墻不受船舶航行影響，具有較好的耐久性。后者采用生態袋護岸改變原有的陡坡為緩坡，提高了岸坡的穩定性。植物護坡，植物的根系分布在土起到加筋作用，可有效控制表層土體移動，防止水土流失[7]。植物覆蓋的坡面增加了原有坡面的粗糙度，使得內河航道水流的速度減緩，高速水流對河道護坡的沖蝕效應降低，岸坡耐久性提高。

(2)生態性

通過人工造灘及種植水生植物,使岸線穩定、航線便于識別，使護岸結構既能滿足使用要求又能恢復或保留水岸交換通道，恢復河岸生態環境。利用天然山石堆放形成空穴，為水生動植物提供棲息繁衍的生長環境，在坡面上種植水生植物，形成了具有觀賞性的景觀，體現出生態護坡的生態效應和景觀效應。

四、小結

針對航道抗侵蝕和邊坡防崩塌方問題，生態護岸技術的優勢在于：

(1)植物根系對土體的加固作用。研究表明，植被的側根能夠增加土壤聚合力，土壤內摩擦角不變的情況下，根系土層的抗張強度由于被土壤中根的機械束縛而增強。垂直生長的根系能夠將根系土層穩固地錨固到深處的土層上，增加土體的遷移阻力，提高土層抗滑移能力，進而提高坡體的穩定性[8]。

(2)生態護坡對坡體孔隙水壓力的調節作用。護坡植物的莖葉會減緩坡體浸潤線的變化，且生態護坡內外透水性較好，通過對坡面補給使坡體內的浸潤線變化時間減緩，從而有效地降低坡體孔隙水壓力的驟然變化對坡體的嚴重影響。

[1]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

[2]關春曼，張桂榮，程大鵬，何斌，費宗如.中小河流生態護岸技術發展趨勢與熱點問題[J].水利水運工程學報，2014(8)76-78

[3]徐芳岳，紅艷.生態型護岸及其發展前景[J] 重慶交通學院學報，2005(5)150-152

[4]徐朝輝，步海濱，程巍華，陳志強.內河航道生態護岸的發展及應用分析[J].水運工程，2009(9)107-109

[5]王煒正 新型生態護岸在連云港港疏港航道中的應用[J].水運工程，2008(9)135-136

[6]彭娟 深圳水庫排洪河景觀設計要點[J].現代園藝，2013(8)67-68

[7]李國榮，毛小青，倪三川等.淺析灌木與草本植物護坡效應[J].草業科學，2007，24(6)：86-89.

[8]王瑩 秦淮河河岸帶與太湖湖濱帶土壤特性的初步研究[D].南京：南京林業大學，生態學，2007.