淺談生態護坡在河道治理工程中的應用

薛夢楠，秦朝瑩，張園媛

（北京盛禾川水利規劃設計院有限公司，北京 100160）

1 研究背景及意義

河流是在一定的地理、氣候、水文條件下經過長期演變形成的一套完整平衡的生態系統。諸多河流治理工程使其原有的生物多樣性遭到破壞，水體的凈化能力、修復能力降低，天然河道的生態系統也在不斷退化。在當前社會經濟發展尤其是生態文明發展的情況下，河道治理的方式方法成為一個備受關注的研究課題。

河道治理最初主要考慮防洪、排澇、航運、灌溉、河道沖刷和水土保持等作用，從而進行河道疏挖、堤防、護岸及護坡的建設。在當前社會經濟發展尤其是生態文明發展的情況下，人類的生存發展與大自然的和諧統一越來越受到重視。在河道治理過程中，河道生態問題也備受重視，護坡作為河道的一部分，是河道的線性景觀，是人類與水資源親近的連接段，是河流水系與陸地生態調節的過渡帶，同時也是河道治理過程中的一個重要環節[1]。傳統的護坡類型重點在于從力學角度考慮邊坡穩定問題，護砌材料也主要選擇硬質材料，阻隔了河道水體與周邊生態環境的交換過程，使得各類動、植、微生物無法生存，破壞了河道生態系統，這種傳統的硬質護坡類型已無法滿足當前生態河道治理的需要。當前，隨著生態護坡的提出及應用實踐，護坡的生態化對于改善河道的水環境、生態系統以及周邊的景觀環境具有一定的促進作用。因此，研究生態護坡在河道治理工程中的應用與發展具有一定的緊迫性和十分重要的意義。

2 傳統護坡技術

2.1 傳統河道護坡類型概述

當前，河道治理工程中的硬質傳統護坡類型主要為漿砌或干砌石護坡、預制或現澆混凝土護坡、框格石塊護坡、護面墻護坡[2]等。

傳統護坡具有護坡能力強、結構穩定、抗沖刷性能好、材料易得、施工方便、適應變形等優點，對于增加岸坡穩定性，減少岸坡水土流失，且具備防洪排澇等重要功能，在河道治理中發揮出一定的水利功效。但傳統護坡在施工過程中不同程度上對河道自然植被、生態環境等方面都有一定影響。

2.2 傳統護坡存在問題

傳統型護坡在保證河道穩定的同時犧牲了景觀和生態環境，不利于河道水生態環境的保護以及天然河道的水土保持。本文將傳統護坡存在問題歸納為以下三個方面：

1）破壞生態環境。傳統護坡選材多為硬質材料，與河道環境和河道生物及微生物的兼容性較差，在一定程度上影響水側生物的生長，不利于河道的自我凈化和修復；硬化結構覆蓋了邊坡土層，使原有的植被遭到破壞且難以恢復造成河道生態退化等多種環境問題。

2）破壞景觀環境。在外觀上硬質結構較為單調生硬，缺少對草籽、樹木等植被的種植，與河道周邊的景觀等不相適應，同時也違背了當前社會極為重視的生態環境保護的理念。另外，護坡工程因結構老化、破損而產生的建筑垃圾會對河道的水環境、周邊的景觀環境產生不良影響。

3）影響邊坡土質及河道水質。混凝土材質的護坡結構在生產及施工時一般會加入一些外加劑、摻合料等，以提高、改善混凝土的性能。這些添加物會污染河道土壤及水體，使河道生態環境更加脆弱。

3 生態護坡技術的發展及優勢

3.1 生態護坡理念及技術

生態護坡是在可持續發展觀和海綿城市理念基礎上提出的一個新理念，主要應用在生態水利設計及建設領域中，旨在緩解河道建設和水生態文明的矛盾沖突，尋求建設工程與自然生態兩者之間的一個平衡點。目前，國內的“生態護坡”建設無論是在理論還是在實踐方面還處在初步階段[3]，隨著對這一理念及應用的深入研究，護坡的生態化在以后的河道護坡工程設計中會得到廣泛的實踐。

生態護坡技術可理解為采用生態型的植物措施或植物措施與工程措施相結合的方式，構建一個綠色生態可循環的護坡系統，在保證河道邊坡的穩定性、安全性、適用性同時，減少水土流失，增加河道流域的生物多樣性，保證邊坡的完整性、親水性。社會的發展促使河道護坡建設在滿足“防洪，抗沖”等基本功能的基礎上，還應滿足“生態，景觀”等要求，增加河道水資源的生物多樣性，提高河道自我修復能力，同時滿足人們對于親水性及其他休閑娛樂活動的景觀需求。

3.2 生態護坡設計原則

（1）確保護坡穩定性及經濟性

生態護坡應首先滿足河道邊坡結構穩定的基本要求，其次滿足水土保持及環境保護的要求，減少邊坡的水土流失，同時，還要考慮河道整治工程的投資、確保工程的經濟性。

（2）合理選擇護坡植物的品種

河道邊坡植被的選擇需首先考慮河道水位、流速等水力要素，優先選用適用性強、易成活、與當地景觀協調一致的植物。此外還應充分考慮喬、灌、草等植物的搭配效果，營造與周邊景觀相協調的水生態環境。

（3）護坡材料的選擇應避免二次污染

生態護坡應減少混凝土、漿砌石等硬質材料的應用，避免造成河道景觀單一，盡量選擇柔性材料、自然材料等，避免施工對環境、水生態等造成二次污染。

3.3 生態護坡類型

近些年，隨著對生態環境的關注，生態護坡也出現了多種方法，主要包括植物護坡、復合型護坡等。

1）植物護坡指的是利用具有發達根系的植被來加固堤岸的一類護坡型式，適合于坡度小、水流平緩的河流以及湖泊、港灣等。護坡上選用的植被需具備根系發達、生長快速、綠期長、易成活、抗病蟲害、管理簡單、價格適中等特點。

2）復合型護坡指的是工程措施與植物措施相結合的一種新型的護坡類型，主要是在坡面布置適合植物生長的護坡系統，通過工程措施穩定邊坡，同時提供植物初期生長所需的營養質，增加岸坡抗沖刷能力，主要包括石籠結構生態護坡、三維植被網護坡、格賓生態格網護坡、生態袋護坡等類型[4]。

3.4 生態護坡功能及優勢

1）護坡固土，即生態護坡能通過植物根系把土壤固定住，形成穩定的護坡結構。某些植物的深根能透過淺層土壤，生長至深層較穩定的巖土上，具有一定的錨固作用；而淺根在土層中盤根錯節、延伸至一定范圍，形成了土與根系的復合體，起到了預應力加筋的作用。

2）水土保持，依靠植物能緩沖暴雨洪水對岸坡的沖擊，能有效減少水土流失[5]。暴雨可使坡面結構損壞，造成拉坡、滑坡、崩塌等次生災害。部分降雨在落到坡體前就被植物截留，或蒸發回大氣或繼續下落至坡體，經攔截后的雨滴，動能減小，撞擊土體的力量削弱，從而飛濺起的土粒也隨之減少，地表徑流將帶走這些飛濺起的土粒，此時植被又能減少地表徑流，從而有效減弱滑坡及水土流失的可能性。

3）改善生態環境，保證生物多樣性，能夠一定程度上凈化水體、過濾泥沙等污染物[6]。岸坡植被對于維持河道及周圍環境的生態系統平衡有十分重要的意義。岸坡有了植被，才能提供有關生物賴以生存的空間，食物鏈才不會斷裂，人類的生存空間才有所保證。另外，植被還能減少水土流失、避免土壤沙化，降低環境噪音，促進污染物降解，調節小氣候，凈化空氣。最后，生態護坡與景觀設計結合，可將河流岸坡打造成防洪屏障的同時也可利用不同的植物打造出供人們休閑放松的綠色長廊。

3.5 應用實例

來廣營北路位于朝陽區東北部，京承高速路以西約1.24 km，北苑東路以東2.10 km，是一條南北方向的城市主干路。道路與清河相交處有現狀沙子營橋一座，根據工程建設需要，對其進行拆除新建，同時，建橋處上游至水文監測斷面、下游100 m 范圍內除橋址處河道全部采用生態護砌，護坡采用300 mm 厚鉛絲石籠，石籠填土壓實后，上鋪500 mm 厚種植土后撒播草籽。項目實施后一年護砌河道邊坡復綠。復綠后的河道景觀與規劃的溫榆河公園景觀相協調，具有良好的實施效果。

圖1 生態護砌橫斷面圖

圖2 河道邊坡復綠效果圖

4 總結

傳統的護坡技術選用的護砌材料主要為水泥、石料、砂礫料等硬質材料，護砌后的坡面在穩定性及抗侵蝕性方面都有顯著提高，經過多年實踐，傳統護坡經長時間使用后坡面混凝土會風化，混凝土強度降低，坡面再次遭到破壞，并且此種護坡技術對生態環境會產生其他不良影響。

生態護坡技術是在工程力學的理論基礎上，結合土壤學、植物學以及生態學等學科形成的綜合性技術。生態護坡的坡面構建了適合植物的生長的土壤環境，并且植物根系與邊坡土體、巖體之間相互作用對表層邊坡具有良好的防護作用，不僅可以維持邊坡、表層土壤的穩定性，而且減少了坡面的土壤侵蝕、水土流失，對生態環境的修復也有良好的效果。

兩種護坡技術相比，生態護坡不僅具有傳統護坡維持邊坡穩定的功能，還結合了景觀、生態等多個方面的考慮，營造出與自然相協調的水生態環境，符合當今生態文明社會的建設理念。在當前社會經濟發展尤其是生態文明發展的情況下，生態護坡已逐步成為生態河道治理工程的新形式。同時，生態護坡在城市河道治理工程及河、渠邊坡工程中都有應用，采用環境友好的生態護坡技術，保護水生態環境、構造人與自然和諧的生態防護系統具有良好的發展前景。