黃建豪

（福建省建寧縣水利局 三明市 354500）

所謂河道生態(tài)護岸，筆者認(rèn)為應(yīng)該是指以治河工程學(xué)為基礎(chǔ)，融生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境學(xué)、園林學(xué)和景觀學(xué)等學(xué)科為一體的新型河道護岸技術(shù)。以下將重點分析堤防工程中生態(tài)護岸形式[1]。

1 天然河岸與人工河堤

1.1 天然河岸的凈化作用

天然河岸上的植物和水中的水生植物，能直接從水中吸收無機鹽類營養(yǎng)物，其舒展而龐大的根系還是大量微生物以生物膜形式附著的很好介質(zhì)，有利于水質(zhì)凈化。植被也為魚類、昆蟲、鳥類等覓食、繁衍提供了空間，各種魚巢造成的不同流速帶極有利于魚類等水生生物的生長，促進水質(zhì)進一步凈化。不規(guī)則河岸還形成紊流，有利于氧從空氣傳遞入水中，增加水中溶解氧量，有利于好氧微生物、魚類等的生長，河水會變得清澈、舒適.因此，天然河岸在促進多種生物共同生長的同時，各種生物相互依存、相互制約、形成有機統(tǒng)一體，增強了河流水域自然凈化能力。

1.2 人工河堤的環(huán)境效益

為防止洪澇災(zāi)害，我國城市河流以往大多采用漿砌石料構(gòu)建人工河堤，這種河堤隔斷了河水與兩岸土壤水和潛水的聯(lián)系，使河流變成水巷，降低了河流的自凈能力，造成諸多的負(fù)面環(huán)境效應(yīng)。這些負(fù)面效應(yīng)[2]包括：

（1）束縛河水，形成水巷；

（2）抬高水位，增大流速；

（3）水資源浪費和土地沙化；

（4）中斷土地肥力培育過程；

（5）破壞土壤表層鹽分溶洗；

（6）破壞河流生態(tài)環(huán)境功能等。

因此，人類的筑堤活動導(dǎo)致徑流生存空間整體發(fā)生畸變，其結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生與原有的穩(wěn)定狀態(tài)或演化方向相反的位移，引起水環(huán)境質(zhì)量下降，不利于人類的生存[2]。

2 生態(tài)護岸的特點及其工程技術(shù)

2.1 生態(tài)護岸的特點

生態(tài)護岸與傳統(tǒng)護岸區(qū)別在于以下幾點：

從設(shè)計理念上講：傳統(tǒng)護岸強調(diào)的是“興利除害”，尤其是防洪安全這一基本功能；而生態(tài)型護岸，則除重點考慮堤岸安全性之外，還需重視人與自然和諧相處和生態(tài)環(huán)境建設(shè)，即還要考慮親水、休閑、娛樂、景觀和生態(tài)等其他功能。從河道形態(tài)講：傳統(tǒng)護岸規(guī)劃的河道，岸線平行，岸坡硬化，斷面形態(tài)規(guī)則，斷面尺度沿程不變；而生態(tài)型護岸，岸線蜿蜒自如，岸坡近天然態(tài)，斷面形態(tài)具有多樣性、自然性和生態(tài)性。

從所用材料看：傳統(tǒng)護岸工程主要采用拋石、砌石、混凝土塊、現(xiàn)澆混凝土、鉸鏈混凝土排及土工膜帶等硬質(zhì)材料；而生態(tài)型護岸，所用材料一般為天然石、木材、植物、多孔滲透性混凝土及土工材料等。從工程效果看：傳統(tǒng)護岸工程完建后，生態(tài)環(huán)境往往變惡化，尤其在人口高密區(qū)，工程措施往往不能滿足生態(tài)環(huán)境和景觀的要求；而生態(tài)型護岸可使生態(tài)環(huán)境得以改善，與常規(guī)的拋石、混凝土等硬質(zhì)護岸結(jié)構(gòu)相比，外觀更接近自然態(tài)，因而更能滿足生態(tài)和景觀的要求。綜上看來，可以認(rèn)為，生態(tài)型護岸是傳統(tǒng)型護岸的改進，是治河工程學(xué)科發(fā)展到相對高級階段的產(chǎn)物，是現(xiàn)代人渴求與自然和諧相處的需要。

2.2 生態(tài)護岸工程技術(shù)

常見的生態(tài)護岸工程技術(shù)包括無砂混凝土、三維土工網(wǎng)墊植草、格賓石籠、生態(tài)袋、生態(tài)磚等類型，其特點分述如下。

2.2.1 生態(tài)型無砂混凝土

無砂混凝土植被護坡是近年發(fā)展的新型護坡材料，它結(jié)合了混凝土護坡硬化安全和草能在上面生長的優(yōu)點，解決了硬化和綠化不能統(tǒng)一的矛盾，大大美化了環(huán)境。具有較好的抗沖刷性能，上面的覆草具有緩沖性能，該護坡在廣州市的多處河涌整治中已成功運用。目前無砂混凝土植被護坡分別有預(yù)制及現(xiàn)澆兩種形式，其中預(yù)制形式是市場上新興的產(chǎn)品，如棕櫚石等，考慮本身抗沖需一定規(guī)格及人工施工（3人/塊）等條件，規(guī)格多為1 m×1 m，如采用機械施工，也可視需要加大規(guī)格，達到最適用于護坡可連續(xù)施工的堤段；而現(xiàn)澆形式是最早開發(fā)的無砂混凝土護坡，經(jīng)過眾多工程的實踐，證明其具有預(yù)制形式無法實現(xiàn)的優(yōu)點，就是其現(xiàn)場適應(yīng)性非常強，能根據(jù)現(xiàn)場實際情況調(diào)整其開孔位置，以及調(diào)整其分段和長度情況，甚至能對一些特殊構(gòu)筑物或植物進行預(yù)留保護，同時抗人為破壞能力較強[3]。

2.2.2 格賓石籠

格賓石籠技術(shù)是指將抗腐耐磨高強的低碳高鍍鋅鋼絲或鋁鋅合金鋼絲（或同質(zhì)包塑鋼絲），編織成雙絞、六邊形網(wǎng)目的網(wǎng)片，根據(jù)工程設(shè)計要求組裝成蜂巢網(wǎng)箱，并裝入塊石等填充料的一項工程技術(shù)，這種蜂巢型結(jié)構(gòu)，最能符合力學(xué)的原理，是一個同性質(zhì)的巨大塊狀結(jié)構(gòu)體，具有承受張力的功能，并可吸收未知的壓力。

這項技術(shù)能較好地實現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境的有機結(jié)合，是保護河床，治理滑坡，防治泥石流災(zāi)害，防止落石兼顧環(huán)境保護的首選結(jié)構(gòu)形式。石籠護坡護岸的特點及作用：

（1）較好的生態(tài)性。由于石籠的空隙較大，如果只單純地使用石籠，很容易形成植物無法生長的干燥貧瘠環(huán)境。因此，為使植物能早日生長，要給石籠覆土或填塞縫隙，而不能被動地等待洪水帶來的泥沙淤積。最好采用微生物及各種生物，在漫長歲月的作用下，形成松軟且富含營養(yǎng)成分的表土，實現(xiàn)多年生草本植物自然循環(huán)的目標(biāo)。

（2）較強的透水性。用塊石籠疊砌成的擋土墻，由于網(wǎng)箱內(nèi)的填充料為松散體，存在較多的孔隙，可以充分保證河岸與河流水體之間的水分交換和調(diào)節(jié)功能，滯洪補枯、調(diào)節(jié)水位，增強水體的自凈能力，有利于砌體后土壤中孔隙水的排出，從而減少墻體后的地下水壓力。同時，地表水一旦入滲墻后土中，則可以通過砌體較快地排出，有效降低地下水位。

（3）較好的抗沖性。六角網(wǎng)石籠用作護坡或擋墻工程，結(jié)構(gòu)整體性好。據(jù)有關(guān)試驗證明，六角網(wǎng)石籠防護工程的防沖系數(shù)是一般拋石防護工程防沖系數(shù)的2倍，且拋石護岸受水流沖擊時，石頭受壓后，一旦產(chǎn)生初始移動，岸坡土壤被沖走，從而導(dǎo)致整個防護工程損壞。而石籠網(wǎng)墊防護工程中的塊石即使產(chǎn)生位移，此時變形后的護墊結(jié)構(gòu)將調(diào)整，達到新的平衡，而整體不會遭到破壞，從而有效保護岸坡土壤不遭破壞。

（4）較好的防浪性。由于籠內(nèi)填塊石存在一定空隙，風(fēng)浪、浪峰上拍時，浪花被粉碎，減小了浪壓的沖擊力，風(fēng)浪、浪峰退下時，因箱籠有空隙，破壞了風(fēng)浪的真空吸力，又減小了對防護工程的破壞力度，加之整體結(jié)構(gòu)可在風(fēng)浪力作用時進行微調(diào)，避免了墻身出現(xiàn)裂縫的缺點。

（5）較好的柔韌性。石籠網(wǎng)片的原材料可采用涂膜熱鍍鋅低碳鋼絲，構(gòu)成網(wǎng)格的鋼絲有一定的強度，不易被拉斷，箱籠整體強度較高。低碳鋼絲承受適度的變形特點，可以將全部工程連成整體，不需分縫，即使由于某種原因使結(jié)構(gòu)中斷裂一根網(wǎng)絲，也不會影響結(jié)構(gòu)的整體性[4]。特別在受地基土沉陷或墻后土有小的變形影響時，結(jié)構(gòu)能進行自身適應(yīng)性的微調(diào)，不會因不均勻沉陷而產(chǎn)生沉陷縫等，整體結(jié)構(gòu)不會遭到破壞。

3 應(yīng)用分析

下面以某工程實例說明生態(tài)護岸技術(shù)的應(yīng)用。護岸形式應(yīng)根據(jù)實際的地形地質(zhì)條件，因地制宜，在用地范圍許可的情況下選用各種生態(tài)型斷面，河道兩側(cè)設(shè)人行道、綠化帶、親水平臺等，實行路堤結(jié)合，美化環(huán)境。方案的設(shè)計充分融入了“自然、親水、生態(tài)、文化”的現(xiàn)代水利理念，恢復(fù)和體現(xiàn)逐漸離我們遠去的自然、生態(tài)景觀風(fēng)貌。

3.1 親水型斷面

親水型斷面特點如下：

（1）擋墻前條石砌成的花槽種植水生植物起到了綠色幔帳的景觀效果，即使在水位較低時搖曳生姿的水生植物也能彰顯河道的生命力。

（2）親水平臺一側(cè)設(shè)置的小擋墻不僅可以增強景觀效果，更可以讓行人小憩、駐足游覽河道的美景，體現(xiàn)了人性化的設(shè)計。

（3）青花崗巖條石的應(yīng)用，可以盡量保留古村的固有特色。

（4）采用透水磚路面，具有良好的透水、透氣性能，可吸收水分和熱量，減輕城市排水和防洪壓力，雨后不積水，有利于雨洪利用。

3.2 自然型斷面

該類型斷面應(yīng)用于周邊用地寬裕的堤段。方案采用雙排混凝土方樁支護堤腳，樁間距為1.5 m的正方形布置，樁間填充石塊，在臨水側(cè)方樁內(nèi)側(cè)設(shè)置1道混凝土擋板，方樁前采用拋石護腳。方樁頂部安放密排的混凝土仿木樁，臨水側(cè)仿木樁樁頂高程為（0.5～0.8）m。 護腳以上采用 1∶2～1∶3 緩坡與堤頂銜接，坡面種植綠化植物。在局部區(qū)域設(shè)置寬1.2 m的親水步道，親水步道兩側(cè)均采用混凝土仿木樁支護。堤頂路寬為3 m，采用透水磚路面。自然型斷面特點如下：

（1）仿木樁為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，表面做仿木處理，樁之間有足夠的空隙形成魚巢。仿木樁的參差不齊、錯落有致生動了河道，為河涌增添了自然的氣息。

（2）局部地段設(shè)置的親水平臺不僅增加了親水性，并打破了斷面形式的單一性，為河涌增加亮點。

（3）采用透水磚路面，具有良好的透水、透氣性能，可吸收水分和熱量，減輕城市排水和防洪壓力，雨后不積水，有利于雨洪利用。

（4）方樁及仿木樁施工快捷簡單，造價低廉。

3.3 生態(tài)型斷面

該類型斷面應(yīng)用于河道基本上無堤岸防護、兩岸大多數(shù)為農(nóng)田及果林且房屋建筑比較少的堤段。通常在高程0.5 m以下采用格賓石籠壘成的護腳結(jié)構(gòu)，格賓石籠下采用500 mm厚拋石基礎(chǔ)，石籠后面鋪設(shè)1層反濾土工布并回填中粗砂。高程0.5 m平臺的寬度約為2 m，隨意擺放一些鵝卵石，護腳以上采用1∶1.5～1∶2斜坡與堤頂路面銜接，水位變動區(qū)的坡面上設(shè)置200 mm厚無砂混凝土護坡，面覆土厚為100 mm。

1 董哲仁.生態(tài)水工學(xué)的理論框架[J].水力學(xué)報，2003，(1)：1-6.

2 董哲仁.河流形態(tài)多樣性與生物群落多樣性 [J].水利學(xué)報，2003，(11)：1-7.

3 Odum,H.T.1989.Ecological engineering and self-organization[D].In：W.J.Mitsch and S.E.Jorgensen,eds.,Ecological Engineering：An Introduction to Ecotechnology.Wiley,New York：79-101.

4 ASCE River Restoration Subcommittee on Urban Stream Restoration,Urban stream Restoration[J].Journal of Hydraulic Engineering ASCE,2003,(7)：491-493.