基于農村中小河流生態護岸型式選擇研究

劉 宇

(子澄建設工程有限公司，沈陽 11000)

0 引 言

農村河流是保障農業增產和經濟發展的重要設施，涉及到廣大農民群眾的生產生活、抗旱保守基礎條件、防洪排澇安全、農田灌溉及供水能力等多個方面。2011年，國務院明確提出要加快農村水利建設，按照洪澇危害嚴重、防護區人口密集和保護對象重要等原則開展中小河流的綜合治理，通過采取堤岸加固、清淤疏浚等措施提升河流防洪標準。因此，加強農村中小河道的整治和建設資金投入，按照新形式、新方法、新思路生態建設農村中小河道為大勢所趨[1]。

1 生態河道的發展

生態型河道是體現人類活動與河流景觀和諧相處，維持河流原有水文特征和自然地貌的河流，其基本內涵以滿足環境、資源的多功能開發和可持續發展為目標，以經濟、可靠、安全為前提條件，逐步形成自我凈化與修復、多樣化物種和諧共生、自然水體鮮活流動、陸域草木豐茂、水質改善的河道系統。因此，以維持自然形態為基本原則的生態河流有助于促進水系統的動態平衡和減少對資源的占有，可提升水環境質量及其自凈能力，這對于改善河道的防洪能力和農村自然環境十分必要[2]。

1.1 國外生態河道發展

1933年Seifert最先給出了“親河川治理”的理念，1965年有學者通過生物實驗研究了萊茵河的護岸類型，1971年提出了河流有效利用為綜合治理的基本前提，在此基礎上考慮維持河流水生物種的多樣性。70年代末Christian GEldi通過將混凝土護岸轉變為自然石和柳樹護岸豐富了德國的生物護岸法，提出能夠為魚類等提供更加適宜生存空間的河道生態多自然型修復技術，為了維持河道自然狀態以存在淺灘的彎曲河流替代筆直河流。1983年Bidner認為河流水力學、地貌形態、地形狀況等為河流治理的基礎，從而更加合理的分析生態系統與河流治理狀況的相互關系。1992年Holzmann等提出保持河流生態、水生物種與河岸自然環境的平衡為生態治理的核心，從系統平衡的角度提出了生態治理的方法。目標，河岸周邊環境與河道景觀的和諧性為河道整治工程的核心，美國、德國、澳大利亞和日本等提出了自然河道設計技術、河流生態自然工法、綠植被技術和近自然工事等方法。

1.2 國內生態河道的發展

針對河道的生態治理我國相關研究起步較晚，但發展速度較快，并開展了一系列的生態技術實踐工程。例如，通過對轉河生態治理工程的系統設計，逐漸實現了人水和諧相處的宜居環境；1998年，通過采取水環境建設和蘇州河生態治理措施，逐漸形成了景色宜人、水清岸綠、煥然一新的城市河流；成都府南河治理工程中采取了生態河床、生態河堤、人工濕地等工程措施，使得河流生態系統逐步得以重建，在環保、經濟和社會方面取得了顯著的效益。通過實施河流生態整治，南通壕河逐漸形成了城水相繞、人水和諧相處的獨特景觀；環城河治理項目實施了截污、疏浚、生態綠化等措施，充分發揮了河流休閑、旅游、航運、防洪等功能。浦東區河道整治工程將“環?！崩砟钜胫凉芾?、施工、設計等各個環節，因地制宜的選用水邊栽植物、多樣化水流、河岸及邊坡種植林草等護岸形式，水系統逐漸得以修復，推行的“生態治水”理念為生態文明建設和重塑江南水鄉風光提供了強有力支撐。當前，河道生態護岸建設在多個地區均已得到廣泛的開展并取得了理想的成效，為維持水系統良性循環和改善河道生態環境提供了技術支撐。

2 河道生態護岸類型及特點

河道生態護岸屬于一種涉及生物科學、水力學、生態學及水土保持學等多門學科，通過將土地保護、景觀設計、城鎮發展、生態建設與河道治理有機結合，充分發揮植物、植物與工程的自我修復功能，從而提升河道邊坡的抗滑穩定、抗沖刷以及自修復能力，逐步實現人類活動、經濟社會、自然生態、水資源與河道的和諧發展，減少河流洪患，有效開發水資源，改善小流域氣候和生態環境的目標。因此，河流綜合整治成為改善水生態系統環境和實現河道基本功能的有效方法，可促進人與自然和諧相處及維持河流的自然特性。

2.1 草木等自然材料護岸

1)自然草木護坡。為維持河堤生態選用的原生草木應具有發達的根系，在護岸固土、水土保持方面固土植物具有良好的應用效果，采用植物發達的根系可有效防止水土流失和實現固土保沙，同時具有景觀造景、生態環境保護等功能，自然草木護坡為農村中小河流優先考慮的生態護岸方式。目前，最為常見的固土植物有金銀花、蘆葦、龍須草、池杉、沙棘林、蔓草、常青藤等，植物品種的選擇應考慮當地群眾的喜好、氣候、土質等合理確定。

草木護岸一般適用于溪流、小河堤岸及局部沖蝕彎道處，這有利于岸坡的防護及維持河道自然特性。例如，喜水特性且根系發達的柳樹、水杉具有提升抗沖性能、穩固堤岸及土壤顆粒的性能。該護岸形式的成本較低且施工簡便，通過輔助土工織物固坡可解決樹木水草初期抗沖能力差的問題，隨著時間的推移抗沖能力不斷增強。

2)人工竹、木樁護岸。采用柳木、松木等木材作為遇障礙物縮窄或狹窄河道處的防護材料，通過將木樁打地基形成具有良好抗沖刷能力的近垂直護岸。另外，也可選用插柳木樁作為小河溪防護形式，通過坡上種植植被及形成活的垂直護岸達到防護堤坡的目的。

人工竹木樁護岸具抗沖能力高、變形適應能力墻、整體性好等特點，在高流速水流中具有較好的適用性。該護岸形式不僅可保證地下水與河流水系統間的能量、資源交換，而且能夠滿足河道洪水期抗沖刷及生態型護岸的要求，為水生動植物的生長、繁殖提供適宜的生存空間，同時具有造價低廉、施工簡單、變形適應性高等特點。

2.2 砌石護岸

1)干砌石護岸。這是一種充分利用當地石料的護坡形式，具有施工簡便、結構簡單、抗沖能力墻等優點，在高流速、大河流中應用較為常見。通常情況下，常水位以上種植當地水草、樹木而常水位以下砌筑擋墻，通過種植草木綠化河流岸坡。

2)漿砌石護岸。采用石料、水泥砂漿砌筑而成的擋土墻即為漿砌石護岸，具有外形美觀、施工方便、強度較高、穩定性好等優點，但其工程造價較高。這種護岸形式能夠進一步增大河道的抗沖能力且更加充分的利用河流過水斷面，比較適用于很大流速或大江大河的堤防工程。為降低水泥用量可采用直立式護坡，在滿足穩定性、墻身強度的情況下有利于地下水與河流水系統的交流。

3)拋石護岸。拋石護岸可有效防止堤腳的沖刷破壞，在石料豐富且頂沖急彎段具有較好的適用性。通常情況下，在水下布設拋石具有拋投方便、水力糙率高、可變性好等優點，

在水流頂沖急彎段且石料豐富地區的深槽部位具有較好的適用性。通常情況下，將拋石置于水下具有水力糙率高、可變性性強、容易拋投等優點。因存在較大的變形性，其破壞的過程較為慢，因此其自愈能力較強。

4)鉛絲石籠護岸。這種護岸形式一般由種植土、肥料、竹籠或噴塑鐵鋼絲網籠等組成，結合卵石直徑大小合理設計鐵絲網疏密程度，以滿足施工要求作為石籠大小設計標準。該護岸形式具有變形適應能力強、整體性好、抗沖刷能力高等優點，在大流速河流中具有良好可行性，有利于魚類、水草等生物的生長棲息及地下水與河流水體的交流。通過制成不同的形狀，可將鐵絲網籠用于砌體擋土和護坡，從而滿足抗沖固岸和快速恢復生物生長等要求。

2.3 混凝土護岸

1)傳統的混凝土護岸。一般情況下，采用常規的混凝土澆筑方法形成的直立式擋土墻成為三面光混凝土襯砌河道，此類護岸形式具有較強的抗沖刷能力，在較大流速的洪水和大江大河中具有良好適用性。然而，這種護岸形式不利于堤岸綠色植物的生長及地下水與河道水流之間的交流，河流內不利于兩棲動植物的生活、繁殖和魚蝦等水生動物的繁衍。

2)生態混凝土護岸。生態混凝土護岸可在在板塊中間種植植物和草種可形成綠色護岸，預制板塊存在梅花形、方格性等多種排列方式，水生動植物能夠在生態板塊洞穴內生長。其排列方式有梅花形或方格性，兩棲動物和魚類洞穴位于水下部分的空洞。生態混凝土護岸具有抗水流沖刷能力良好，適合于兩棲動物棲息繁衍、植物生長等優點，最終實現岸坡、水中與水上和諧相處的生態系統。

3 新農村河道護岸型式選擇思路

河道生態護岸不僅保護水體環境和提升水系統承載力的重要途徑，而且是恢復和提升河流基本功能、打造濱河依據城市的基本要求。因此，農村中小河流生態護岸的選擇原則為經濟合理使用、生態景觀、洪水沖刷安全等，具體的選擇思路如下。

3.1 滿足灌溉、航運和泄洪等安全性

供水、灌溉、防洪、旅游和航運為河道生態治理工程的基本要求，在此基礎上考慮生態系統健康和可持續發展等。為保證建設項目的安全、耐久和穩定性，必須以工程力學、水文學作為生態護岸建設的依據。在標準規范的設計范圍內，河道治理工程應具有承受干旱、冰凍、波浪、侵蝕、洪水等自然荷載能力，河流橫、縱斷面的設計應滿足河流水力學要求等。

3.2 適應景觀要求的美觀性

河流生態護岸的關鍵是對景觀工程的設計與實施，按照建設內容和施工要求可分為水域覆蓋區域內和水域沿岸的景觀設計。在橫縱、水平方向上對河道治理，將提高防洪標準與河道清淤結合、將保護環境與景觀設計結合改善當地人居環境，從而創造景美、灘綠、流暢、水清的水環境。因此，應全面考慮河道生態景觀與防洪排澇功能設計河道斷面形式，以透視圖和立體形態實現河流綜合體系的最優化設計。為最大限度的保持斷面的自然形狀可選取不同組合形式的措施，河道治理中的一個島嶼、山丘、林地或草地等均可作為自然生態系統。

3.3 經濟、適用、實用性

河道護岸形式不僅要滿足安全性要求，而且要符合經濟合理性要求，在效益最大化和風險最小化的基礎上防止洪水泛濫，保護堤防工程安全。所以，要考慮設計洪水狀況和高洪水位水流動態確定堤防頂高程、河道有效寬度等，在生態景觀設計過程中要注重設計正常水位的生活場景。

經濟適用性為生態岸坡的基本要求，在確保堤防安全的情況下考慮方案的經濟合理性，為防止片面的追求美觀應遵循綜合利用、就地取材的原則，盡可能的利用當地石料、樹種和植物，盡量減少價格較高的外來樹木、草皮及人工材料的利用。另外，生態河道還要考慮沿河群眾的生活需求及滿足適用、適用要求。

4 結 論

生態型河道不僅可滿足生態景觀和沿河居民近水、親水的要求，形成一條景美、灘綠、流暢、水清的綠色生態長廊，而且可達到防洪標準要求。農村中小河流生態護岸設計應滿足因地制宜、就地取材的原則，不僅要考慮自然環境、建筑藝術、園林等技術，還要發揮水利工程的防洪、供水及灌溉基本功能。盡量選用砌石、拋石、樹木、植物護岸，特殊條件下也可選用混凝土和漿砌石護岸，最終實現建設人水和諧、河川景觀有沒、祥和安全的新農村。