生態河道建設中生態護坡技術的應用分析

付默菡

(遼寧省錦州市水利事務服務中心，遼寧 錦州 121000)

近年來，隨著極端氣候、臺風、海嘯、地震、高溫的頻繁出現，自然環境保護逐漸引起人們的關注，改善生態環境已成為現階段亟待解決的問題。水作為維持地球生命系統及促進區域發展不可或缺的自然資源，恢復水生態、改善水環境具有極重要的意義，生態護坡結構和生態河道建設越來越引起研究者的重視。因此，本文詳細分析了生態環境受河道硬質護坡的影響，并以實踐工程為基礎，探討了生態河道建設中生態護坡的設計要點。

1 傳統的硬質護坡

1.1 破壞景觀環境

人們安居樂業的基本前提是人與自然的和諧，而現代工業文明與河流碧波蕩漾、大樹庇蔭、滿目青綠、魚游淺底的自然景觀已漸行漸遠，水生與陸生植物被硬質的擋墻、水泥塊石邊坡生硬的阻斷，河水孕育生命的功能被岸坡上潮起潮落留下的污濁破壞，而以往綠意、青翠的自然景觀也消失不見[3]。

1.2 破壞水生環境

整個河岸表面被傳統的硬質護坡完全覆蓋，原有水生、陸生動植物生存環境遭受嚴重的破壞；此外，河流與淺地下水、地表水之間的交換被硬質邊坡阻斷，由于失去了自然滲透和過濾功能河水編的渾濁。實踐表明，生態環境受傳統邊坡的不利影響體現在：河流岸坡用石料、水泥等材料修筑時，具有水質凈化、水源涵養等功能的水生物種難以生存，這大大降低了河流的自凈能力，并進一步加劇水質的惡化；受陽光作用河水發生過大的水溫變化，給水生態平衡帶來不利的影響，尤其是夏季高溫季節極易滋生蚊蠅、病菌等；增大的水流速度會沖走一些水生物種，水中生物的減少以及岸上天然植物的缺乏，對水鳥等野生動物的生存產生極大的影響。調查顯示，硬質襯砌后的城市河道沿河物種減少率達到70%，而且水生物也減少近一半以上[4]。

1.3 影響生活環境

項目建設施工過程中傳統的混凝土護坡或多或少的都會摻入一定量的外加劑，如膨脹劑、抗凍劑、早強劑等，在水中這些外加劑會發生化學反應，給河流水環境與水質帶來負面影響，特別是對水生動植物生長造成了極大的影響；此外，失去天然植物過濾、吸附功能的硬質邊坡，地表有機質或有害重金屬等在降水徑流作用下直接匯入河流，對水體造成污染。雖然，以上因素并非導致水質惡化的關鍵因素，但在一定程度上促進了水質惡化。河流原有的自然岸坡被硬質塊石所覆蓋，這不符合人文景觀和諧、城市環境優美的建設要求，更加與“返璞歸真、回歸自然”的追求理念相違背。

2 河道生態護坡技術

2.1 基本概念

生態護坡涉及水力學、生態學、景觀學、土壤學等多門學科，對此學術界還未形成普遍適用的定義，有學者認為生態護坡就是在岸坡上種植植物，該理解具有一定的片面性[5]。借鑒現有文獻資料，研究認為生態應涉及系統、植物兩大要素，生態護坡要有機結合自然生態和水位變動區的水土保持。所以，將生態護坡的內涵特征概括為：在保證河道行洪排澇功能的條件下，防止水土流失并實現岸坡穩定；生態護坡是一個與周圍生態環境物質交流、與周邊生態系統密切聯系的開放式系統；生態護坡有利于促進生態系統平衡，系統內存在著復雜的生物鏈，不同生物互為食物；生態護坡能夠實現水流、地下與地表水系統間的交流互換，岸坡與水流間存在沖刷、阻礙的關系，因此屬于動力式系統；生態護坡與社會、自然、資源等子系統共同組成整個生態系統，不同子系統之間存在協同發展、相互協調的作用關系，生態護坡在一定程度上決定了其他子系統功能的發揮，特殊條件下還會對其他系統造成破壞；生態護坡是一個不斷優化、持續改進、良性循環的系統。

2.2 設計原則

在袋體內固定植物生長基質，并利用植物根系的“錨固”作用是生態護坡系統保持安全穩定以及抵抗水流沖刷的根本途徑。因具有美化環境、節省投資的優勢，生態護坡現已廣泛應用于河道整治工程，對其設計時應遵循以下原則：

1)安全性

生態護坡必須滿足堤防穩定和渠系功能的基本要求，在保證防洪安全的情況下降低投資成本。

2)美觀性

生態河道建設應盡量美化工程環境，為了在視覺中增強護坡的“軟效果”要減少剛性結構的應用。

3)生態性

生態岸坡應創設一個適宜水生、陸生和水陸兩生動植物生長的環境空間，通過植物調查和水文分析，確定水位變幅區間及合適的植物類型。

4)親水性

為防止出現二次污染盡可能選用自然材料，并考慮親水要求合理布設護岸型式。

2.3 栽種植物

植物栽植前必須充分調查工程區域的植被類型，然后考慮周邊環境與栽種植物的地域適應性、安全性、景觀協調性及生態平衡問題，結合植被調查結果和下列條件合理選擇：樹種類型要適應區域氣象、氣候條件；栽植樹種對土壤要求低，盡量選用當地原有品種；栽種植物對周邊環境不產生較大危害，且具有較強的抗病蟲害作用；生態效果持續時間長或樹種生命周期長；⑤栽種植物要易于維護管理、環境美化效果良好且具有市場性。

2.4 護坡結構

2.4.1 護岸型式

目前，常用的硬防護型式為壩式、坡式和墻式護岸。其中，壩式護岸可利用控導工程來控導主流、穩定河勢、保堤護灘，但在一定程度上影響水流流勢，且河岸原有的平順狀態因壩式護岸的修建發生改變，從而增強水流雙向沖擊力；墻式護岸兼顧耐用，抗壓強度高，且占地小，但施工程序復雜且質量難以保證，造價較高；坡式護岸為傳統的護岸形式，這種護岸是在一定的岸坡范圍內直接敷設耐沖材料，從而形成連續的覆蓋式防護，對河床邊界條件的影響較低。

2.4.2 組成材料

一般地，構成生態護坡的材料有土工格柵、連接扣、生態袋、輔助材料等，且工程中多選用100%PE制作的生態袋，這種材料具有可回收、無毒、不降解、抗老化、抗紫外線、孔隙度和強度高等特點，生態袋具有保持其內部填充物質且透水性較好的優勢，各種材料均可較好的填充于生態袋內，其表面可以栽植灌木或噴播植物以達到良好的綠化效果[6]。

河道生態護岸工程采用的軟性巖土材料，可為各類動植物生長創造適宜的空間，各種永久結構土建工程建造時不再使用石頭、鋼筋、水泥等高成本、高污染、高能耗的硬質材料，由此建設成與周邊環境協調相處的近自然生態護岸，這種新型水生態修復技術逐漸得到廣泛的應用。

3 工程實踐

3.1 工程概況

義縣大凌河生態治理工程起點為大凌河左岸支流細河河口處，河心樁號K0+000，工程終點為錦阜高速橋，河心樁號K15+634。建設內容為：新建堤防4 810 m、原有堤防加高培厚1 095 m；新建護岸5段，護岸總長為10 169 m。防洪規劃標準均為50 a一遇，工程治理范圍如圖1。

圖1 工程位置示意圖

3.2 護岸材料

本文結合工程實際情況和相關要求最終選用坡式護岸，常見坡式護岸材料包括漿砌石、干砌石、混凝土板、水工連鎖轉、綠濱墊等，各材料特點如表1，相應的護岸形式如圖2。

圖2 常見護岸型式

表1 不同護岸材料特點

3.3 護坡設計

岸坡防護軸線布置結合現狀岸坎，上下游平順銜接，遵循河流自然形態，避免各段岸坡防護發生大方量的填方和挖方，減少對現狀河道、岸坡大面積的土方擾動。為確保河道泄洪暢通，提高治理河段整體的抗沖刷能力，將護岸工程分為五段，其中左岸三段，右岸兩段，岸線治理總長度為10 169 m，護岸型式采用綠濱墊護岸，護岸下設置綠濱墊水平防護，綠濱墊網箱尺寸為4 m×2 m×0.3 m(長×寬×高)，網箱網孔尺寸為80 mm×100 mm，綠濱墊下鋪設400 g/m2的濾水土工布，典型斷面圖如圖3。

圖3 綠濱墊防護典型斷面圖

表2 每延米工程量造價

3.4 技術經濟比較

通過對比各方案投資成本可知，不同方案的投資相差不大，其中混凝土板護坡較貴，而干砌石護坡最便宜。本文考慮已建工程成功經驗及工程建設實際情況，采用生態效果較好、抗沖能力較強的綠濱墊護坡。

3.5 應用成效

實踐表明，生態護坡在義縣大凌河河道治理工程中表現出明顯的優勢，具體如下：有效避免了傳統護坡生硬、呆板的現象，有利于實現綠化、環保、工程的一體化；采用不同季節顏色和形狀多樣的植物，顯著改善了沿河生態環境；從根本上解決了木材、石頭等硬質材料對環境的破壞問題；生態護坡符合水生態文明建設、人與自然和諧相處的發展要求，相對于其他護岸型式，生態護岸的投資成本相對較低[7]。

從后期維護管理的角度，在植物成活前生態護坡需要實施有效的養護，而后植物依據自然規律更新演替，一般條件下無需維護，因此較漿砌石、水工連鎖磚、混凝土板等護岸，其后期維修管理工作量較少。所以，在生態環境越來越引起重視的背景下，生態護坡具有更加廣闊的應用前景[8]。

4 結語

由于硬質岸坡具有一定的局限性，已無法適應現階段河道生態治理的需求，生態護坡作為生態大系統的“生命體”，對于恢復水生態、改善水環境發揮著不可替代的作用，在生態護坡應用和結構設計方面義縣大凌河生態治理工程做了有益嘗試。實踐表明，義縣大凌河河道治理工程取得較好的應用效果，為生態護岸在河道治理中的應用積累了寶貴經驗。該工程考慮試驗研究成果、遵循生態護坡設計原則，堅持營造生態環境、以人為本的理念合理設計生態邊坡，為其他河流生態整治提供一種新的思路。