城市河道生態護坡技術研究

劉慧艷

(凌源市水利建筑勘測設計院，遼寧 凌源 122500)

在城市環境治理中河道整治屬于一項重點內容，加之人們傳統意識的轉變，城市河道已成為構建和諧自然環境、確保防洪排澇安全的關鍵。傳統的硬質式護岸能改變河道的自然屬性，阻斷水陸系統的信息交流以及對地下水的補給，并極大的破壞水生物種棲息環境。另外，河道裁彎取直還會增大水流速度，大大增強水力沖刷河底與河岸的能力，并且各類污染物因無法被硬化裸露的護岸過濾吸收，在降水徑流下被排入河流，從而產生水環境污染。現階段，人們對自然環境、河道景觀和水文化的要求越來越高，河道生態治理也必將成為未來的發展趨勢[1]。本文在全面分析傳統護坡結構的基礎上，將形態布局、生態環境、人文景觀等因素有機融合提出生態護坡的實施方法，以期為城市河道治理和水環境修復提供決策依據。

1 傳統的護坡形式

1.1 傳統護坡結構

人們通常把河道作為防洪排澇、供應水源的重要工具，因此河道多筆直走向且截面形狀單一。混凝土或漿砌石等為傳統護坡的常用材料，這種硬質式護坡形式能夠提供相對安全的發展空間及生活環境，并對防洪排澇、抗沖刷和保持水土發揮一定成效[2]。

1.2 環境影響分析

雖然傳統的護坡結構能夠提供較安全的生活環境，有效抵御洪澇災害以及保持水土，但從人水和諧的視角其環境協調性極差，給水系統循環以及周邊環境帶來較大的負面影響，這體現在以下方面：

景觀環境影響。雖然筆直、整齊的河道能帶來一種美觀整潔的視覺體驗，而從生態的視角上河岸原有植被因傳統護坡結構完全覆蓋，原有小型灌木及草本植物消失不見。河道周邊空氣清新、環境優美逐漸成為現代城市人們的追求，但傳統護岸的顏色灰暗、材質堅硬、結構簡單，其存在非常明顯的人工痕跡，違背了現今人類“返璞歸真、回歸自然”的理念，并給自然環境及河流系統帶來一系列負面影響[3]。另外，對于遭受破壞的傳統護坡，將嚴重影響市民的生活環境、城市形象以及周邊自然景觀。

生活環境影響。河道治理工程中，膨脹劑、抗凍劑等許多添加劑被加入建筑材料內，部分混凝土或漿砌石長期處于水體浸泡狀態，從而使得水與添加劑、部分原材料發生碳化反應和水化反映，河流水質明顯下降。一般地，城市供水來源以城市河道為主，如果這種融入添加劑的水被市民長期飲用，勢必會威脅其身心健康，甚至造成某類區域性疾病。此外，混凝土或漿砌石護岸沒有生命氣息、結構單一、顏色單調，長期生活在這種環境中的市民其心理、生理都會受到一定影響。從生理的視角分析，缺乏植被覆蓋的硬質式護岸，對凈化水質和周圍空氣發揮不了任何作用，若河流水質被污染還會產生刺鼻的氣味，對周邊環境產生直接的不利影響，使得市民生理健康與生活質量明顯下降；從心理的角度認為，結構簡單、顏色單一的傳統護坡形式，其觀賞環境差、林草植被稀少，從而使得休閑之余的周圍居民沒有去處，也必然對其心情造成影響。總體而言，人們的生活環境受傳統硬質式護坡的影響較大。

自然環境影響。整個河道坡面被傳統的硬質式護岸全面覆蓋，水生動植物原有的靠近河道坡面部分的生存環境完全破壞，難以在硬質式護坡上維持生存。堅硬的混凝土或漿砌石結構覆蓋了水生動物筑巢居住所依賴的河道坡面泥土，其原有的生存環境、繁衍空間失去；原本扎根生長于坡面泥土部分的水生植物，因硬質式護坡而無法破開生存。由于硬質式護坡結構使得整個河流生態系統出現斷層，水系統環境遭到嚴重破壞。同時，有些延伸至河流底部的護岸形成了全面硬化的護坡結構，這種形式將進一步加劇水生態環境破壞。

2 生態型護坡概述

2.1 生態護坡的定義

生態護坡綜合考慮了水力學、生態學、水土保持和水文地質等多門學科，通過采取植物與工程措施形成良性循環、綠色生態的護坡形式，最大程度的發揮生態系統的自修復、自組織和自支撐功能，從而達到邊坡環境修復、抗滑動以及抗沖蝕的目的，實現人類社會、自然環境、河道景觀與水資源的協調統一，有效控制坡面土壤侵蝕及減少洪澇災害，改善自然環境和小流域氣候[4]。

2.2 生態護坡設計原則

(1)遵循自然原則：天然河流大多蜿蜒曲折，為維持河道的自然屬性以及原有環境空間，要盡量保持原本地貌，遵循“遇彎則彎、易寬則寬”的原則隨地形與層次變化，對河道橫向與正向連通性實行修復。人為建筑設計時最大程度的降低對河流生態系統的干擾，保證河道的自然運行，一旦河道某結構產生破壞勢必會對整個系統的良性循環帶來影響；此外，設計過程中生態護坡還要考慮陸地、水體兩套生態系統，綜合分析各類因素實行科學設計。

(2)資源節約原則：生態護坡工程要符合減少資源消耗、節約成本、可就地取材的要求，充分利用可再生資源切實提高其利用率，并且工程材料選用時盡量選擇可再生資源。

(3)因地制宜原則：考慮地域場所特點和城市生態景觀要求，結合防洪治理規劃及自然岸線特征，在確保生態景觀與區域大環境協調性的條件下，因地制宜的設計河道岸坡，避免設計不切實際或盲目性[5]。如體現城市文化、地域特點、民族風情的生態護坡，在設計上要求尊重鄉土知識、傳統文化等，有機結合自然回歸和城市品位提升的目標，展現地形魅力、現狀水景元素、突出地域文化特點，在景觀中融會貫通城市文化底蘊延續當地歷史，合理運用生態技術創設個性化護岸。

3 生態護坡技術

隨著生態文明城市建設的加快以及人們環保意識的增強，傳統的硬質式護岸所存在的弊端日趨顯露，并嚴重制約著河流水生態功能與社會服務功能的提升，故應用新型的建筑材料與先進的護坡技術勢必成為河道護坡的發展方向。目前，草皮種植結合土工材料、植物固土、土壤固化劑添加、生態型水泥、多孔生態型混凝土等生態護坡技術的應用較為常見。

3.1 草皮種植結合土工材料技術

土工材料施工技術以噴塑金屬網工格柵法最為常用，該方法主要利用種植型土壤、碎石、金屬網形成復合種植基。實踐工程中，大多選用噴塑鋼絲網或鍍鋅鋼絲網制成的金屬網片，由于長期處于有水環境中的鍍鋅鋼絲網易遭受腐蝕，由此破壞金屬網的鍍膜，從而降低其使用年限，所以具有較高穩定性鍍膜的噴塑鋼絲網其應用范圍更廣。在種植基中綜合利用碎石與噴塑鋼絲網，其優點有整體性好、護坡結構形式多樣、抗沖擊力強等，對較快水流速度的河道也具有良好適用性，并且能夠形成適宜水生動植物繁衍、生長的空間環境[6]。

現階段，土工格與土工網墊層固土種植基屬于草皮種植結合法的兩種基本形式。從材料類型上，高分子材料聚丙烯、聚乙烯等構成了土工網墊層，而完整的復合種植基還有種植型土壤播撒草籽和碎石等組成。從結構形式上，利用平行于土壤方向的可雙向拉伸的平面網與垂直于土壤方向無法拉伸的多層網組成土工網墊層，為使得土壤垂直方向上的多層網狀空間更加穩定，可以利用熱熔焊接法連接網層間的節點。采用該方法能夠形成更加寬松的網狀結構，為砂粒與土壤的填充提供足夠的網空間，同時為草皮生長提供較好的生存環境。土壤層、土工網墊層、植草層待草皮完全生長后牢固的結合一起，從而生成一個牢固穩定的整體。工程上，可采用人工的方式鋪設土工網墊層，利用水力噴灑技術撒播草籽，該過程主要是運用噴灑機器，將混入水中的草籽在壓力作用下向護坡土壤均勻的噴灑。實際上把草皮種植加固土層安置于每個土工格內，由此即可生產固土種植基；高分子材料聚丙烯、聚乙烯等經過加工處理可以形成土工格結構，土工格的設立可以提高護坡的摩擦阻力，加之草皮的種植可以提高護坡的承受能力以及土壤層的穩定性[7]。

3.2 植物固土技術

植物固土法是在護坡上種植具有比較發達根系的植物，充分利用深入土層中的植物根系發揮相應的錨固作用，從而實現土壤加固的目的。植物根系法既有保持水土、加固土壤、美化城市形象的功能，又能符合生態環境及現代人們生活需求[8]。其中，比較常見的固土植物有常春藤、凌霄、麥冬、沙棘、龍須草、黃刺玫、三裂繡線菊、迎春、地錦、石竹、黃櫨、金銀花、池杉、刺槐、紫葉矮櫻、紫穗槐等，茭白、蘆葦多用于南方地區，而刺槐、迎春多用于北方地區。考慮不同地區的氣候條件與生態環境，因地制宜的選擇合適的植被類型。

3.3 土壤固化劑添加技術

該技術以土壤為主體融入添加劑激發土壤性質發生變化，促使土壤中的水分與固化劑中的激發物質結合，并發生化學反應組成新的化學鍵，對于土壤中的水分子這種化學鍵的吸附能力極強，通過對水分的吸收實現固化土壤的成效。河道生態治理要求護坡表層土壤固化，保持岸坡土壤以及深層土質疏松，并為河流水生動植物提供適宜的生長、繁衍空間。因此，土壤固化劑能夠使護坡表層土壤局部固化，并且對深層土壤結構不產生明顯影響，在保持水土的同時還可創設良好的生境條件，其推廣與應用前景較為廣闊[9]。

3.4 生態型水泥護坡技術

由固、液、氣三相結構組成的生態型水泥護坡，主要利用多孔材料(如秸稈、稻草)形成護坡結構的孔隙，并發揮一定的固岸作用。此外，水泥、河砂、肥料、種植型土壤等物質，為固體結構中植被的生長提供了必備條件。

3.5 多孔生態型混凝土技術

采用肥料、種植型土壤、保持水土的原料以及多孔混凝土材料等組成多孔生態型混凝土，其中少量細料、混有硅灰與爐渣的水泥、粗制骨料等為制作多孔混凝土的主要原料。一般地，人工合成的無機土壤為常用的保持水分的原料，并加入吸附能力比較強的材料以及吸水性比較強的高分子材料等。建設多孔生態型混凝土時先將多孔混凝土材料鋪設于護坡土壤表面，從而為草皮生長創設良好的空間，草皮生長所需要的養分主要由多孔混凝土中的肥料提供。

4 結語

傳統的混凝土護坡結構已無法滿足現階段城市發展需求，因此人們越來越關注生態型護岸結構。新型生態型護坡具有提高市民生活質量、美化城市形象、提高自然景觀觀賞性等功能，并且在改善周邊自然環境、穩定河流生態系統、提高河道空氣質量、凈化氣候環境、調節小氣候等方面發揮著積極作用。為進一步提升生態護坡適用性，還需要進一步深入研究和分析生態護坡技術。