關于內河限制性航道生態岸坡設計的再思考

金華 廖鵬

摘 要：本文主要根據近年來江蘇航道生態型岸坡建設的實踐經驗，提出了內河限制性航道生態型岸坡設計的關鍵路徑、水位與植物選型等關鍵問題，并簡要介紹了值得推廣應用的蘆葦的特點與管理，為內河航道尤其是限制性航道生態治理提供參考。

關鍵詞：限制性航道 生態岸坡 蘆葦 京杭運河

為構建暢通高效安全綠色交通運輸系統，推進新形勢下航道整治工程向生態環境友好型轉變，促進航道建設對河流生態環境的恢復與保護，在長江三角洲地區高等級航道整治工程中，生態型護岸逐漸取代傳統的斜坡式或直立式硬質護岸成為工程中較常用的結構型式。結合江蘇近年來在京杭運河、錫澄運河、鹽河、通揚運河等地實施的航道生態型岸坡建設工程的實踐經驗，本文總結討論了生態岸坡設計的關鍵路徑、常水位與植物選型等關鍵問題以供參考。

1.設計關鍵路徑

根據國內近20年來生態型護岸建設的工程實踐，生態岸坡仍可歸納為植被型和綜合型兩大類。植被型生態岸坡是采用根系發達的植物和植物材料等對岸坡進行固土防護，例如木樁/樹枝、蘆葦、香根草、棕櫚纖維墊、三維土工網墊、生態袋等，這類結構的生態景觀和消減船行波效果較好，但抗沖刷能力和護岸結構的整體穩定性較難保證。綜合型生態岸坡是在河寬受限或需要人工處理的岸坡中，綜合采用植物、天然或人工材料，在岸坡防護和生態保護之間謀求平衡。天然或人工材料包括仿木樁、板狀、格賓網箱、干砌或漿砌塊石、“蜂巢”擋墻、混凝土連鎖護面塊、箱式綠化擋土墻結構、多孔連續綠化混凝土、階梯砂管式結構、模袋混凝土結構和透水性沉箱結構等。

內河限制性航道是指因水面狹窄、斷面系數較小而對船舶的航行有較明顯限制作用的航道，多集中于蘇南和浙北平原地區。該地區是國內社會經濟和內河水運最為發達的地區之一，航道沿線城鎮、廠企、橋梁密布，土地資源緊張；航道水位主要由節制閘控制，水位變幅小，常水位持續時間長，水流平緩，泥沙運動弱。與天然河流不同，內河限制性航道是一個獨特的、有著廣泛影響的半自然生態系統，要求其能夠維護景觀和區域尺度上生態過程的健康與安全，并高效持續地提供多種生態服務（如物種棲息、遺產保護、文化休閑等）。因而，限制性航道護岸結構的發展趨勢是采用柔性結構局部取代傳統剛性硬質護岸，降低剛性硬質護岸高度，形成直立式硬質結構（一級）+斜坡式柔性結構（二級）的組合型護岸結構，如圖1。

基于保護河流生態環境的系統性和完整性，根據限制性航道水位特征、河岸帶植被生存環境、行洪與船行波動力作用特點，可將護岸防護區自河底向水面分為護底區、行船防護區、行洪防護區，相應地生態型護岸斷面結構劃分為重防護區、親水區、景觀區，提出護岸功能分區與護岸斷面結構的匹配的模式——重防護區（剛性結構為主）、親水區和景觀區（柔性護岸結構為主）。就復合型而言，一級護岸位于重防護區，以剛性結構為主，在滿足護岸結構的強度和穩定性需求的同時積極融入孔隙性設計，以達到護岸結構防撞抗沖與生態環境的和諧統一；二級護岸位于親水區和景觀區，以柔性護岸結構為主，保證結構抗沖性和植被耐淹性，提高河岸的生態景觀。

為實現生態岸坡的工程經濟性和生態景觀性，必須綜合考慮護岸材料、護岸結構、消浪效果、一級護岸頂高程、植物的選型及管理、一級護岸平臺植物寬度等因素。具體設計思路應：（1）盡量采用自然的柔性材料，避免二次環境污染；（2）盡量減少剛性結構，增強護岸在視覺中的“軟效果”；（3）盡量了解水位變幅范圍，合理確定一級護岸頂高程，能夠滿足一級護岸長時間淹沒在水里且不影響通航安全，同時一級護岸平臺的水深適宜植物生長；（4）選擇合適的植物，考慮與周邊環境的協調及生態平衡的問題，保證護岸平臺植物生長良好。

2.常水位與植物選型

國內外很多生態護岸都曾遇到一個難題：護岸上種植的植物常年被水流淹沒和沖擊，造成很多植物不能正常生長，甚至無法存活，沒有達到預期的生態景觀效果。實際上，要實現生態護岸的生態景觀功能，關鍵是要確保護岸一級平臺上種植的水生植物順利成活并與自然環境融為一體，即確定合適的設計水位或一級平臺頂高程。在長三角地區限制性航道護岸設計中，一般將該航道具有50%累積頻率的常水位作為確定一級護岸頂高程的依據，盡量將硬質結構在一年大部分時間內淹沒于水下，避免其對景觀的破壞，同時也要使得一級護岸平臺上的水深不宜過大，避免影響平臺上種植的植物生長和船舶的航行安全，并根據水位的變化選擇適宜的時間段進行植物的種植及管理。

在水生環境中，影響水生植物生長的主要因子是水位和水流對植物的影響。水位是決定生物量、水生植物分布和物種結構的重要因素。水位變動對于植物群落的形態可塑性、生物量、物種多樣性、物種分布和群落演替也會產生影響，例如蘆葦幼苗在淹沒狀態下其節間距會增長。在適度的水位波動下，水生植物物種的多樣性能夠達到峰值，但水位波動太大或太小都不利于提高植被的豐富度，可導致一些不耐淹或不耐旱植物種難以存活。

水體流動有利于水環境中營養物質、氧氣和二氧化碳的交換與供給。總體來說，水體在流動時，水生植物的同化作用率增加，同時呼吸速率也會顯著增加。不過，水流過快時，底泥的懸浮作用較顯著，使得沉水植物進行光合作用的機會較少，不利于沉水植物的固著和成長，還會顯著影響水生植物在特定生境中的生長或繁殖。水體流速的改變對沉水植物生物量以及群落組成都有很明顯的影響，較高的水體流速會從生理特性上限制某一區域沉水植物拓殖、生長的能力。

根據對多瑙河的水流條件和水生植物成長的關系，將植物適應的水流流速分為四級，并調查分析了51種植物（沼生植物和兩棲植物除外）的生長情況，在各級水流條件下能夠生存的水生植物具體情況如下：（1）流速小于0.05m/s的凈水，幾乎所有水生植物都能較好的生長；（2）流速介于0.05～0.30m/s的低速水流，大部分水生植物都能生長，生長較好的是異葉眼子菜、無根青萍、豬尾草、微萍、馬尿花、菹草、膨脹浮萍、濕柳蘚、水葫蘆等；（3）流速介于0.31～0.69m/s的中速水流，這類水流一般出現在內河航道通航量較大的航段，在這類水流中只有部分耐淹水生植物能較好的生長，如蘆葦、毛莨屬、小眼子菜、薄網蘚、依樂藻、水馬齒水草等；（4）流速大于0.70cm/s的高速水流，只有極少部分耐濕耐淹植物能存活，主要以牛角蘚、水蘚和復邊蘚等蘚類植物為代表。