河道生態護岸優化設計研究

劉子源

(遼寧省北票市凌河保護區管理局，遼寧 朝陽 122100)

河流為農業耕地、人類生活提供豐富的灌溉水和飲用淡水資源，并在交通運輸、水上休閑娛樂、保持綠地水分涵養等方面發揮著巨大作用，它是組成地球生命的重要部分以及維持人類生存發展的基礎。人水相互關系中人為活動的影響最為顯著，即生態環境、河流物理特性、水文特征受人類的影響強烈；此外，河流提供的社會價值和經濟價值對維持人類日常生活以及經濟社會發展極其重要[1]。總體而言，河流生態環境已經受到人類的顯著影響，保持河流天然屬性或未受人類影響的河道幾乎不存在。生態護岸是一種防護河流坡面的新型結構形式，將水利工程與植物或植物應用于河道治理，由此實現河流自凈、景觀、生態、防洪等綜合效應。河流生態系統與綠化帶、護岸相互協調且密切聯系，其中河流沿岸植物群落保持水土、凈化水質、吸附污物為主要價值體現，通過維持河流內外水氣相通達到真正的生態化，并具有滿足防洪和水利要求的抗沖刷性、安全性、穩定性等功能[2]。因此，在維持生物圈物質循環中河流生態系統具有關鍵作用，屬于聯系海洋與陸地的紐帶以及流水生態系統類型，同時保護河流生態環境也是可持續發展的必然要求。

目前，我國對生態護岸這種新型設計的研究應用較多，經過長期的實踐探索已形成較完善的施工程序與理論體系，為改善河流生態環境和維持水系統良性循環提供技術保障。例如，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；成都府南河治理工程引入的生態河床、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；蘇州河實施的水環境建設和生態治理措施，逐漸形成了景色宜人、水清岸綠、煥然一新的城市河流；浦東區河道整治工程將“環?！崩砟顟糜谠O計、施工、管理等全過程，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，為重塑江南水鄉風光以及推進水生態文明建設提供了強有力支撐[3，4]。

生態護岸具有很多類型，通過組合不同的類型可以獲取多種護岸形式，如土工格柵、土工網符合技術、土工植草固土網墊等。人們生態保護意識的增強以及城市經濟的快速發展，使得生態護岸技術的重要性地位日趨突出，特別是濱水城市、港務區的應用更加廣泛。所以，生態護岸的應用前景和價值非常高。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、綠植被技術及近自然工事等方法。實踐表明，河道生態護岸現已在多個地區廣泛應用并取得較好成效，為實現人類活動與河流景觀的和諧相處，維持河流自然地貌和原有水文特征，逐步形成自我凈化與修復、多樣性物種和諧共生、陸域草木茂盛、水環境改善、水體自然鮮活流動的河道系統等提供重要保障[5]。

1 生態護岸設計原則

實際工程中生態與景觀為生態護岸設計的兩大內容，應遵循場所地域性、生態健康性、整體景觀性和結構安全穩定性3個原則合理設計護岸，從而實現河流生態健康及其功能目標，保證生態護岸的可行性、合理性。

場所地域性。該原則要求結合防洪治理規劃和自然岸線特征，充分考慮地域場所特點以及城市生態景觀要求，在保證區域大環境與生態景觀相協調的情況下，因地制宜的合理設計河道岸坡，避免不切實際或盲目性設計。例如，充分體現城市文化、民族風情和區域特征的生態護岸，在設計過程中要求尊重鄉土知識、傳統文化等地域場所特征，將回歸自然與提升城市品位有效結合，充分展示現狀水景元素、地形魅力以及突出地域文化特點，并在景觀中融會貫通地域文化底蘊以延續當地歷史文化，深入探究生態工程技術創設個性化生態護岸。

生態健康性。生態性是指綜合治理工程以保證河流生態健康為基本條件，采取一系列整治措施以滿足各類水生物種的生長需求。為實現河流生態系統的持續健康發展盡量保留原有生物群落，以維持水系統良性循環及提升河流自凈能力。一般地，常見的治理措施有生物柵、穩定塘、生物浮島及人工濕地等，注重河流生態走廊與河岸植被建設，更好的控制和治理河堤土壤侵蝕；另外，為進一步提升河流水體的生物凈化功能，實施發展水生動物、種植耐水和喜水植物等措施。這些措施具有改善局部氣候、發揮水景觀效應及提高生物多樣性等功能，成本投入較低，可有效解決污染物控制費用高或污水處理技術難等問題。

整體景觀原則。從三維空間的角度統籌考慮河道的左右岸、上下游，將河流各要素恢復與經濟模式相耦合形成整體景觀，綜合考慮河流水資源利用、水土保持、土地利用等整體要求。

結構安全穩定性。在防洪泄洪、防治土壤侵蝕時護岸發揮著重要作用，沿河居民生命財產安全與護岸安全穩定性密切相關。為最大程度的發揮護岸工程防洪排澇、保持水土的功能，應著重考慮結構安全穩定性合理設計護岸結構。研究護岸結構穩定性時必須保證河床、坡度、曲向、寬度、深度的協調性，若無法保證協調一致性勢必會降低岸邊護坡的穩定性。此外，護岸設計還要考慮生態環境影響小、防洪排澇功能強等要求。

2 河道生態護岸優化設計

2.1 地質概況

大凌河河谷盆地為朝陽市區地貌類型，盆地總體呈西南-東北分布特征，盆地兩岸向大凌河微傾斜且盆地內地形平坦。朝陽市中心城區位于寬闊平坦的大凌河左岸，河流兩岸地形部隊稱。朝陽市東大橋至大街中心廣場一帶、第二橡膠壩大堤以外至東大橋地區的地表高程為66.8～164.8 m和65.5～163.4 m，河道略高于大堤且靠近大堤；大堤內漫灘及河床、高漫灘區與階地地表高程為60.4～158.0 m和62.5～161.2 m。大凌河朝陽城區段的徑流下泄方式以洪水為主，非汛期徑流量小基本斷流，而汛期流速快、泄洪量大極易引起洪澇災害，已建堤防工程無法形成封閉防洪圈，防洪設施明顯不足。

一直以來，傳統的河流治理方法主要是利用流水量排導功能沖刷攜帶污染物，選用漿砌石或混凝土改建河道護坡形式以保證河流的順暢運行。然而，漿砌石或混凝土固岸、裁彎取直、疏挖河道等護岸形式，可以為沿河居民和城市建設提供相對安全的生活空間以及發展環境，但此類硬質式護坡形式也會進一步加劇水系統循環的破壞，由此引發一系列的生態環境問題。因此，有必要研究生態護岸技術增強河流系統的自凈功能、河道生物種群多樣性和河堤岸坡結構穩定性[7]。

2.2 方案優選

經多次反復論證，結合大凌河朝陽段工程地質條件合理設計兩種生態護岸方案，即斜坡式空心方塊護岸、植樹+拋填塊石護岸。

植樹+拋填塊石護岸是將塊石拋填于馬道位置以增加岸坡穩定性，通過有效結合原有植被與種植于斜坡位置的樹木發揮其生態功能。該方案具有對岸邊破壞性小、岸坡維護簡便、工程造價低等優勢，但其抗水流沖刷能力相對較弱。根據經濟實用和易于就地取材的原則，考慮大凌河河邊石料較多的實際情況選用植柳樹護坡+拋填塊石護腳方案，若按50 cm×50 cm的株行距定植柳樹，則需要投入的柳樹為44 株/m，結合當地市場價格植柳樹+拋填塊石護岸的投資成本為680 元/m。

通過對比分析斜坡式空心方塊護岸、植樹+拋填塊石護岸的取材方便程度和投資大小等諸多因素，確定工程較短、投資較低、取材便捷的方案為植樹+拋填塊石護岸，這種護岸對岸邊的破壞影響小且維護起來比較容易，因此可作為最終的最佳方案。

3 結語

(1)河道生態整治屬于一項涉及水生物種、岸坡動植物信息和物質交流交換的復雜系統性工程，其動態性較強，并且生態護岸還要正確處理生態保護與防洪安全之間的關系，在滿足水土保持、行洪排澇等要求的基礎上營造良好的生物棲息環境。因此，必須在滿足安全穩定性的情況下營造和恢復物種多樣性生態環境，由此促進土壤、生物、河流之間的良性循環，切實提升河流水系的自修復和自凈化能力，并為河流生態系統以及修復受污染河流提供支持。

(2)護岸型式的選擇在很大程度上決定了水生態環境保護、防洪工程安全狀況，不同河段的周邊環境、水利條件和地理位置存在一定差異，故護岸方案的選擇要充分考慮與周邊環境的協調性，并且保證河道岸坡穩定性和行洪安全，以實現創建和諧的自然景觀區、增強自然景觀效果、重新設計河道斜堤和改善水體環境的目標。