生態型護岸在水利工程設計中的應用探究

石 煒，葛一冬，陳 敏，莊夢如，張雙林，陶宇秋，王明東

（1.淮安市水利勘測設計研究院有限公司，江蘇 淮安 223005；2.淮安市淮泗涵閘管理所，江蘇 淮安 223342；3.江蘇淮陰水利建設有限公司，江蘇 淮安 223005）

0 引言

我國是一個水系較為發達的國家，自古以來防治水患都是民生大事，在歷史的積淀下誕生了許多造福后代的水利工程。在科技飛速發展的社會環境下，人類活動對環境制約較大，使生態環境遭到破壞，對河流生態系統造成重大影響。特別是在當前城鎮居民生產生活中，河流生態破壞使得河道功能衰退、水質條件下降，水利工程弊端凸顯出來。基于此，要在水利工程設計中引進生態型護岸，改善河道功能，提高環境保護能力。另外，在生態型護岸下，要注重自然生態平衡，使河道成為城鎮經濟發展、環境保護的有力依托。

1 生態型護岸概述

1.1 生態型護岸的方針政策

水利工程設計對于河道治理具有重要作用，要結合生態型護岸實現“全面規劃、綜合治理、因勢利導、重點整治”目標。在水利工程設計中應用生態型護岸，要結合具體方針政策加大對河道上下游及左右岸的整治力度，綜合考慮防洪、排澇、供水、灌溉、航運、水力發電、岸線利用、河勢控制、水生態環境等多個方面。在對河道變化趨勢進行跟蹤分析、科學治理、系統設計的過程中，體現水利工程設計的有效性作用。同時，加大對重點河道先整治、再優化，實現整治一段、鞏固一段目標。在利用生態型護岸進行河道治理中，要保護沿河城鎮、農村、農田，使河槽遠離洪水威脅的居民點，提高河道生態型護岸功能。另外，要對違背自然規律、阻礙防洪防澇安全、影響他人利益的工程進行改造和清除，保障我國水利工程設計中生態型護岸項目落實到位，切實解決我國河道危機問題。

1.2 生態型護岸的基本要求

生態型護岸作為一種新型的環保護岸方式，一經使用得到廣泛好評，為水利工程設計提供全新的理念和模式，凸顯生態型護岸的應用價值。生態型護岸要符合以下幾個基本要求：（1）安全性。作為護岸的新模式、新概念，生態型護岸要體現水利設施的基本功能，要根據生態型護岸是否發揮防洪、排澇、固岸的作用，決定是否利用生態型護岸進行水利工程設計。（2）物生性。生態型護岸要對本土的原生動植物進行保護，避免出現一些不利因素影響河道的生態平衡，為水下動物、植物提供良好的棲息環境。（3）親水性。通過使用生態型護岸可以使人們在安全、方便條件下與水親近，提高生態型護岸的生態性價值。比如，設計便民行走的臺階，設置親水緩臺等。（4）景觀性。生態型護岸完工后，要體現出護岸的美觀、耐用、安全的特征，要與河岸周圍的環境相協調，充分發揮出生態型護岸的美化環境作用。

2 生態型護岸的作用

2.1 水土保持、涵養水源與凈化水質

地表水和地下水存在互通、互補的關系，通過交換的概念對生態護岸進行水利工程設計，有利于提高水土保持、涵養水源、凈化水質的作用。當河道水位較高、水源充足的條件下，可以將水源流入地下水之中，為地下水補給提供充足水資源；當河道水位較低，水源不足的條件下，可以將地下水補給給河道，使河道保持正常的水位狀態。在水土保持方面，通過運用生態型護岸理念，可以豐富水生植物，并將水中的污染物進行生態分解，將有毒有害物質吸收，保證河道水源的干凈、純潔，起到凈化水質的作用，凸顯生態型護岸的生態保護作用。

2.2 保持生物多樣性

保護生物多樣性旨在通過生態型護岸為河道中的魚蝦、鳥類等提供豐富的食物，為其提供賴以生存、繁衍生息的空間，進而實現河道周圍環境生物多樣性目標，促進水質環境得到改善，從而形成良好的生態循環系統。基于我國相關法律法規，作為河道的守護者要重視生態建設，加強自然保護區和生態示范區建設力度，保護水生生物多樣性，使陸地、海洋處在平穩的生態水系環境下。另外，要通過生態型護岸的諸多優點，為河岸周圍及河道內的動植物提供良好的繁衍環境，進而保護生物鏈的銜接，使瀕臨滅絕的植物、動物提供生存環境，為實現保護生物多樣性目標作出努力。

2.3 改善生態環境

將生態型護岸應用到水利工程設計中，不僅增加了綠化面積，還使水與綠化融合發展，形成一道獨特的河道風景線。生態型護岸以其優勢，將河道治理得水質清澈、干凈，在良好的水質條件下，為魚蝦、鳥兒、水生植物等提供生長、生存的環境，促使水利工程設計與自然環境發展融為一體，形成和諧、美好的自然風光。水利工程設計中應用生態型護岸方式，可以全面改善河道治理情況，實現保護生態環境、促進自然和諧的目標。特別是在城市河道治理和鄉村河道治理中，結合生態型護岸建設，可以打造具有觀賞價值的旅游區域，為河道兩岸居民正確生產生活提供良好條件，為打造“城水相依、水清岸綠、人水和諧”的生態環境貢獻力量。

3 生態型護岸的類型

在水利工程設計中，要針對生態型護岸的類型進行設計，充分發揮生態護岸的優勢。相比于傳統護岸工程中，要采用砌石、鋼筋混凝土等硬質材料進行河道護岸，不僅費時費力，還不能起到保護環境、治理環境的作用。而生態型護岸采用天然石材、植物、木材、多孔性混凝土等材料，不僅施工過程安全、便捷，還具有美觀、環保的作用。根據生態型護岸中天然材料的使用比重，對生態型護岸進行分類如下。

3.1 自然原型護岸

在河岸上直接種植植物，依靠植被固定土壤、保護岸坡的作用，提高河岸的堅固性。比如，利用水生植物護岸、植草護岸、防護林護岸、植物纖維墊護岸等，都已獲得顯著成效。

3.2 自然型護岸

在河岸上種植植被，同時，在岸坡坡腳處，利用木材、石材等天然材料做好護底，起到穩固地基的作用，提高生態型護岸的穩定性。護岸形式主要包括：柵欄護岸、生態壩護岸、砌石護岸、石籠護岸等方式，體現自然型護岸的穩固、牢靠的應用價值。

3.3 多自然型護岸

主要利用鋼筋混凝土、金屬籠箱等人工材料，對植被護岸進行保護，提高植被護岸的抗沖刷功能。同時，在多自然型護岸中，可以提高安全性能、提升防護效果，使軟硬景觀結合下保持親水功能和景觀功能。多自然護岸相比于其他護岸類型，具有工程量大、耗資量大的缺點，要考慮河道的綜合情況進行使用。

4 生態型護岸在水利工程設計中的具體應用

4.1 植物護岸

植物護岸是生態型護岸的重要組成部分，植物種類選擇、植物種植數量等都要根據植物護岸的具體參數進行合理性規劃，體現水利工程設計的有效性作用，進而發揮生態型護岸的重要價值。基于此，在植物護岸過程中，首先，進行植物選擇時，要結合水文、氣候、生長習性、景觀效果等因素引進植物，對河岸進行合理化設計和規劃，在符合種植條件后對河道水岸進行綠化種植，提高植物的生存質量。其次，在植物種植數量上，要結合整個生態系統的實際情況，科學規范植物種植數量，避免過多、過少影響生態型護岸的效果。值得注意的是：當河道存在污染問題時，要發揮植物的凈化作用，有效分解和去除水質中的N、P 物質[1]。

4.2 混凝土護岸

混凝土護岸主要分三種類型：（1）現澆混凝土護岸。主要是將混凝土加工成混凝土擋土墻和混凝土板樁墻，阻擋抵抗力，減少河水對河岸的沖擊力。其缺點是將河道與陸地分離，阻礙水生植物生長。（2）預制混凝土護岸。這一護岸主要適用于變形的河道，可以及時彌補河道的損壞程度。主要因為預制混凝土護岸利用混凝土預制塊堆砌而成，在預制塊空隙中具有良好的透水性，可以緩解河道壓力，改變變形河道。（3）生態混凝土護岸。主要是在預制護岸上加入孔洞，通過孔洞為水生植物、動物等提供良好的生存環境。生態混凝土護岸采用多邊形設計，每個混凝土塊之間都有氣孔，可以根據水利工程設計需求調整，發揮生態混凝土護岸可塑性作用。

4.3 生態袋護岸

生態袋是一種便攜式的護岸工具，其特點穩定性高、安全性強，具有抗震性作用，也可以通過袋內的位置過濾水體，使水質保持良好生態特征。在生態袋護岸中，可以為植物生長提供平臺，為植物提供養分。在生態型護岸中，一旦出現石料、木料匱乏的情況下，可以利用生態袋進行護岸。其缺點是：生態袋的耐高溫效果較差，容易起火造成不可彌補的經濟損失。在干旱季節，生態袋漏出水面，暴露于太陽之下，容易造成易燃風險[2]。

4.4 自嵌式生態護岸

自嵌式生態護岸技術，主要是利用自嵌塊填充土壤，使河道土壤充實，并且利用弓子格柵欄對自嵌塊進行攔截，穩定自嵌塊，減少水的沖擊力，使水體在穩定、安全的環境下流動。在生態型護岸中，自嵌式生態岸技術所用的材料較少，可以節省表面處理費用、減少人工成本等，具有經濟實惠的優勢。另外，自嵌式生態護岸技術施工工藝簡單，技術要求不高，可以提高水利工程設計和施工的周期，從根本上提升經濟效益，為河道保護提供便利條件。

4.5 竹木護岸

在水流較急、河道較窄、岸邊建有房屋等河道內，可以采用竹木護岸，體現生態型護岸的環保和便捷、安全的優勢。竹木護岸主要是在房屋建筑位置，打入木樁減少河水的沖擊力，使竹木護岸發揮抵抗沖擊力的作用，進而保護房屋建筑位置的安全性。因為竹木護岸的適應性能力較強，一旦出現地基變形的問題，竹木護岸可以快速與之貼合，在適應變形角度、壓力后起到保護地基的作用。竹木護岸通過插入竹木對護岸進行加固，這一施工工藝避免河道與地下水互換阻礙，使水生植物、動物等擁有良好的生存繁衍的環境。在竹木護岸施工中，選擇3～4cm 長、梢徑為10cm 的松木、柳木木樁，利用機械和人工打樁的方式，將其插入河道土層，保護河岸岸坡安全。同時，各個木樁走向與河岸走勢保持一致性，外觀上要順暢、協調，提高護岸效果[3]。

4.6 波浪樁生態環

波浪樁生態環是一種新型的預應力混凝土構件，其截面呈現半圓環形，混凝土強度≥C80，主筋采用預應力混凝土鋼棒，在生態型護岸中具有綠色、節能、環保、耐久等優勢。同時，波浪樁生態環護岸改變了水利工程材料造價高、成型質量低的問題。波浪樁生態環護岸采用人工預制的作業，具體施工受氣候條件影響較小，無須降水開挖工藝，施工工序主要是通過穿插作業，且施工操作簡單，5 人施工小組日施工約為50～70 延長米，且施工過程中，體現無污染、零排放的優勢。

4.7 階梯式(箱式)護岸

階梯式生態護岸包含工程力學、土壤學、生態學、植物學等學科內容，主要是對斜坡、邊坡河岸進行支護，形成由植物組成的綜合護岸系統。階梯式生態河道護岸的優點是：耐久性好。主要采用鋼筋混凝土結構進行護岸，其穩定性較強，不會隨著時間的推移發生腐蝕、磨損等問題；環保性佳。主要利用碎石、沙土等材料作為填充物，且填充過程中預留充足空間，有利于水中生物生長、筑巢，有利于生態水系發展；經濟性高。階梯式護岸施工簡便，可以節約人力物力成本，方便進行現場施工作業，體現出階梯式護岸的經濟適用性。

5 結語

綜上所述，我國水利工程河道治理工作中，要科學引用生態型護岸技術，在水利工程設計中發揮其環保性、安全性、景觀性、物生性等優勢，為體現生態型護岸的作用提供重要路徑。生態型護岸有利于保護河岸周圍的生態環境，提高河道生態多樣化水平，使水土保持良好的效果，成為涵養水源、凈化水質的有力“武器”■