張東艷,宗永臣

(西藏農(nóng)牧學(xué)院水利土木工程學(xué)院，西藏 林芝 860000)

護(hù)岸是城市獨(dú)特的線(xiàn)性景觀，也是城市休閑最頻繁的區(qū)域之一[1]。傳統(tǒng)的護(hù)岸工程側(cè)重于河道渠化和疏浚、河岸的加固和堤防的建設(shè)，對(duì)河道自然環(huán)境很少進(jìn)行全面評(píng)估，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境問(wèn)題加劇[2-4]。Seifert提出的“近自然河溪整治”概念[5]形成了生態(tài)護(hù)岸理念雛形，隨著傳統(tǒng)水利工程弊端凸顯，生態(tài)護(hù)岸技術(shù)逐步得到發(fā)展和廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有生態(tài)護(hù)岸形式分類(lèi)方法不一[6-7]，按照使用材料分為自然原型護(hù)岸、自然改造型護(hù)岸和復(fù)合型護(hù)岸。生態(tài)護(hù)岸技術(shù)在滿(mǎn)足防洪要求下，還具備水土保持、優(yōu)化河岸景觀、確保生態(tài)系統(tǒng)完整性等功能，河岸帶作為水陸錯(cuò)落帶，能起到凈化水質(zhì)和保護(hù)河流生態(tài)系統(tǒng)的作用。

西藏是青藏高原主體，也是我國(guó)河流最多的省級(jí)行政區(qū)之一，城鎮(zhèn)多沿河谷發(fā)展，其獨(dú)特氣候特征和下墊面條件，使得河流生態(tài)脆弱[8]。2015年中央第六次西藏工作座談會(huì)提出，西藏在戰(zhàn)略全局中的定位是重要的生態(tài)安全屏障，堅(jiān)持生態(tài)保護(hù)第一。因此，發(fā)展高原城鎮(zhèn)生態(tài)護(hù)岸，將開(kāi)發(fā)建設(shè)與生態(tài)保護(hù)相結(jié)合，有利于保障高原脆弱的河流生態(tài)和實(shí)施西藏生態(tài)安全屏障建設(shè)。本文以林芝市八一鎮(zhèn)河道為研究對(duì)象，分析河道演變及護(hù)岸現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)選擇適合的生態(tài)護(hù)岸類(lèi)型。

1 研究區(qū)概況

林芝市八一鎮(zhèn)是林芝市行署所在地，地處北緯29°35′～30°17′、東經(jīng)93°30′～95°05′之間，海拔2 900 m，位于尼洋河畔，距雅魯藏布江與尼洋河交匯處約30 km。八一鎮(zhèn)護(hù)岸工程作為城市重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，既是獨(dú)特的風(fēng)景線(xiàn)，也是市民散步休憩之地，肩負(fù)著打造林芝國(guó)際旅游城市、改善民生的重要使命。

林芝市水資源極為豐富，境內(nèi)河流、湖泊、溪流廣布，河流總長(zhǎng)度10 536 km，水域面積7.658萬(wàn)hm2，冰川面積67.282 hm2。林芝市境內(nèi)主要河流有雅魯藏布江、尼洋河、帕隆藏布、西巴霞曲、丹巴曲、察隅曲、吉太曲，受地形影響，河流均南流出境。林芝市八一鎮(zhèn)主要水系包括尼洋河、銀久弄巴河、福清河、永清河、覺(jué)木曲及八及曲，詳見(jiàn)圖1。

圖1 林芝市八一鎮(zhèn)水系

尼洋河全長(zhǎng)286 km，流域水資源主要表現(xiàn)為河川徑流，以融水補(bǔ)給為主，由降水和地下水補(bǔ)給共同組成[9]。銀久弄巴河為尼洋河流域右岸一級(jí)支流，河流源頭海拔4 320 m，入河口海拔 2 970 m，總河長(zhǎng)9.33 km，平均比降約14.5%，全流域面積約 66.4 km2。永清河是尼洋河右岸二級(jí)支流，福清河發(fā)源于周邊山體，覺(jué)木曲及八及曲為山洪溝，水流最終匯入尼洋河。

2 河道演變與護(hù)岸現(xiàn)狀

林芝市八一鎮(zhèn)70%地面低于尼洋河河道，八一鎮(zhèn)堤防保護(hù)林芝城市面積13.2 km2，人口約7萬(wàn)人，護(hù)岸工程是城市防洪建設(shè)的重要工程，尼洋河八一鎮(zhèn)河段河道演變對(duì)護(hù)岸工程影響深遠(yuǎn)。

2.1 尼洋河八一鎮(zhèn)河段河道演變分析

尼洋河源頭為古冰川作用圍谷，海拔5 000 m左右，其許多支流源頭有規(guī)模不等的現(xiàn)代冰川。尼洋河流域地處高山峽谷，氣候垂直變化明顯，具有山區(qū)小氣候特征，日溫差大，多夜雨、陣雨，降雨主要集中在6—9月，占全年降水量的75%以上。

2.1.1河道變遷

尼洋河八一鎮(zhèn)河段呈兩端寬中間窄的藕節(jié)狀，最窄處位于八一大橋，河寬僅0.5 km。八一二橋以下河段為兩個(gè)連續(xù)彎道，呈反“S”形，河寬一般超過(guò)2 km，最寬約4 km。結(jié)合1970年和1982年航測(cè)圖分析，1970—1982年尼洋河主流擺動(dòng)頻繁，特別是八一大橋以下河段水流散亂，沒(méi)有相對(duì)穩(wěn)定的主河槽；洲灘沖刷侵蝕強(qiáng)烈，心灘普遍下移，1970—1982年移動(dòng)150～180 m，下移速率為12.5～23.3 m/a；凹岸部位侵蝕強(qiáng)烈，年侵蝕6.7～10.0 m。20世紀(jì)70年代，八一大橋建成后，橋墩改變了原有水流特性，大橋以下主流趨向右岸，橋梁下游心灘上提約 425 m，年平均上提約35 m，對(duì)下游河勢(shì)產(chǎn)生了重大影響。

根據(jù)2009年和2014年實(shí)測(cè)地形分析，八一鎮(zhèn)河段近期演變規(guī)律表現(xiàn)為河段多支多汊，沒(méi)有一汊占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，河寬相對(duì)較窄河段，水流分為2或3股，且各汊深泓高程相差不大；永清河河口以下水流分匯頻繁，深泓年際間平面擺動(dòng)范圍很大，汊道數(shù)量也有變化，邊(心)灘和深槽有沖有淤。

2.1.2河道演變趨勢(shì)

八一鎮(zhèn)河段河床由漂石、卵石夾少量粗砂堆積而成，具有明顯的游蕩特征。尤其是八一二橋以下河段寬淺散亂，心灘發(fā)育，洲汊縱橫，主流擺動(dòng)不定，灘槽極不分明，河口處河床被分為5或6股匯入雅魯藏布江。心灘的位置及形態(tài)隨流量大小而異，洪水期心灘多被淹沒(méi)，河床岸邊遭受沖刷，洪水過(guò)后則發(fā)生堆積，表現(xiàn)出明顯的“漲沖落淤”規(guī)律，年內(nèi)基本處于沖淤平衡狀態(tài)。

八一鎮(zhèn)河段總體河勢(shì)格局基本保持不變，河道游蕩、分汊屬性不變。在水流貼岸段，近岸河槽沖刷可能造成護(hù)岸工程損毀甚至垮塌。流量不大時(shí)，凸岸邊灘保持相對(duì)穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生較大沖淤變化。若遇到較大洪水，凸岸邊灘可能被沖刷切割，導(dǎo)致該段河勢(shì)發(fā)生較大調(diào)整。因此，在凸岸邊灘采取工程措施，防止凸岸邊灘被沖刷切割，保持河勢(shì)穩(wěn)定，是十分必要的。

2.2 護(hù)岸現(xiàn)狀

林芝市八一鎮(zhèn)護(hù)岸主要包括防洪堤、內(nèi)河河道及山洪溝堤岸。其中防洪堤于1998年開(kāi)始興建，經(jīng)過(guò)多年治理，目前城區(qū)防洪堤總長(zhǎng)約26.7 km，其中左岸堤防長(zhǎng)約10.2 km，右岸約16.5 km，與其上下游階地形成防洪保護(hù)圈，分別保護(hù)左岸八一鎮(zhèn)主城區(qū)和右岸城區(qū)。

由于西藏特殊的氣候和水文地質(zhì)條件，尼洋河河道主流擺動(dòng)頻繁，沒(méi)有穩(wěn)定主河槽，且尼洋河洪水流速較大、推移質(zhì)較多；八一鎮(zhèn)河段堤防建于20世紀(jì)末，兩岸堤防腳槽基礎(chǔ)埋深較淺，護(hù)腳塊石粒徑不能滿(mǎn)足抗沖要求。這些因素導(dǎo)致堤防在運(yùn)行過(guò)程中，頂沖河段護(hù)腳鉛絲籠塊石沖毀，堤腳受淘刷，堤防兩岸出現(xiàn)不同程度的險(xiǎn)情，造成了重大經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)防洪極為不利。統(tǒng)計(jì)顯示，左岸于2004年、2008年、2011—2013年，右岸于2004年、2006年、2013年出現(xiàn)較大險(xiǎn)情，兩岸均出現(xiàn)堤防腳槽沖刷破壞、迎水面護(hù)坡破壞、堤段破壞情況。此外，左岸還出現(xiàn)部分堤防基礎(chǔ)懸空，堤身部分砂卵石沖毀，13座丁壩損壞險(xiǎn)情；右岸出現(xiàn)2座丁壩及部分路面損壞情況，且出現(xiàn)八一大橋垮塌重大險(xiǎn)情。

福清河和永清河是林芝市八一鎮(zhèn)內(nèi)河，雨水直接排入城市內(nèi)河，為城市提供親水環(huán)境。內(nèi)河以城市排澇功能為主，兼具部分排洪功能。內(nèi)河河道堤岸為硬質(zhì)護(hù)岸，隔絕了土壤與水體之間的物質(zhì)交換，使得鳥(niǎo)類(lèi)、昆蟲(chóng)類(lèi)等動(dòng)物失去了棲息、繁衍和避難的場(chǎng)所，導(dǎo)致整個(gè)水域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)被破壞、大大削弱了水體的自?xún)裟芰Α?/p>

八一鎮(zhèn)除其他小山洪溝外，主要有3條山洪溝，分別為覺(jué)木曲、八及曲和銀久弄巴河。3條山洪溝分別匯集國(guó)道G318以西、省道S306以東的山洪，山洪排入河道，最終匯入尼洋河。其中，覺(jué)木曲堤線(xiàn)總長(zhǎng)度2.728 km，匯集國(guó)道G318以西山洪，覺(jué)木曲洪峰流量為268 m3/s。山洪溝內(nèi)局部碎石淤積嚴(yán)重、溝壁垮塌，需要清淤、加固和拓寬。

3 生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)建設(shè)生態(tài)護(hù)岸是從生物多樣性保護(hù)角度出發(fā)，在滿(mǎn)足防洪功能的前提下，以維護(hù)和恢復(fù)河流、江岸的自然形態(tài)為前提，利用石頭、木材、多孔環(huán)?；炷梁妥匀徊馁|(zhì)制成的柔性結(jié)構(gòu)對(duì)河岸進(jìn)行加固，防止河道淤積、侵蝕和下切。采用多孔護(hù)岸材料形成透水護(hù)岸可保證地表徑流與地下水之間物質(zhì)、能量的交換，為植物的生長(zhǎng)提供有利條件，為野生動(dòng)物提供棲息地，形成一個(gè)協(xié)調(diào)、一致、互益的整體。

3.1 生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1.1遵守自然法則，尊重民族文化

保留河流兩岸既有植被、淤積洲島、抽水植物、水草堆積、苔蘚地等，形成彎曲的河道、河岔、緩坡、陡坡、洲島、急流、淺灘等水深和水面寬度多變的河道斷面，恢復(fù)自然河流的形狀，創(chuàng)造水流的多樣性，形成生物棲息場(chǎng)所，恢復(fù)自然環(huán)境。

在生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)過(guò)程中統(tǒng)籌考慮城市景觀與當(dāng)?shù)夭刈屣L(fēng)俗，美化沿河標(biāo)志性建筑物，如尼洋閣；尊重當(dāng)?shù)孛褡逦幕?，保護(hù)沿線(xiàn)觀賞性植物及其附屬裝飾，如大柏樹(shù)、野生桃樹(shù)等植物和周?chē)?jīng)幡及附屬設(shè)施；采用具有當(dāng)?shù)孛逦幕厣挠^景臺(tái)或休憩棧道等，促進(jìn)城市生態(tài)文化建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展。

3.1.2采用原生材料，營(yíng)造濱水景觀

生態(tài)護(hù)岸的原生材料主要包括植物及天然建筑材料。植物作為工程材料，主要利用喬木、灌木、水生植物的發(fā)達(dá)根系纖維來(lái)固定岸坡，采用自然工法形成“植物加筋土”，即把植物當(dāng)作結(jié)構(gòu)的一部分，增加土的抗剪強(qiáng)度，防止坡岸坍塌。

天然建筑材料包括卵石、山石、石籠、木樁、仿木樁等，這些材料紋理和亮度富于變化，采用傳統(tǒng)工藝綜合使用這些材料，結(jié)合植物配置，可以營(yíng)造豐富多彩的水邊景觀。利用生態(tài)護(hù)岸具有自然特征的環(huán)境景觀，在季節(jié)變化中產(chǎn)生不同的景觀效應(yīng)，保護(hù)和創(chuàng)造濱水的自然景觀，滿(mǎn)足人們對(duì)景觀的審美要求。

3.1.3去直改緩，注重生物多樣性

傳統(tǒng)意義上的河道護(hù)岸是從河道坡岸的穩(wěn)定性及河道的行洪排澇能力出發(fā)，很大程度上忽略了對(duì)周邊環(huán)境以及生態(tài)系統(tǒng)的影響。目前林芝市八一鎮(zhèn)河道多為直墻斷面，可以全部或部分拆除直墻，改為緩坡，形成水陸過(guò)渡帶，從而貫通水與植物間的連續(xù)性，便于兩棲動(dòng)物的爬行，形成較好的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。此外，通過(guò)擺放巨石、汀步、丁壩等方法形成人工深潭和沙灘，為水生動(dòng)物和兩棲類(lèi)動(dòng)物提供棲息、繁衍和避難場(chǎng)所。沙礫堆及其周?chē)募睘?、河床間隙、沙洲上積水坑的位置在洪水季節(jié)都會(huì)有很大的變化，形成多樣的生息環(huán)境，其中汀步、巖石保證了河流縱向的連通性，形成魚(yú)道，能更好地保護(hù)水域空間的生物多樣性。

3.2 生態(tài)護(hù)岸選擇

當(dāng)前，林芝市八一鎮(zhèn)河道仍主要采用水泥混凝土硬質(zhì)護(hù)岸，根據(jù)尼洋河河道變遷情況及護(hù)岸現(xiàn)狀，綜合選擇自然原型、自然改造型和復(fù)合型3種類(lèi)型生態(tài)護(hù)岸。

3.2.1自然原型護(hù)岸

自然原型護(hù)岸是最接近自然的護(hù)岸，是在西藏特殊氣候條件下，采用種植植被保持自然特性的植物護(hù)岸。對(duì)林芝市八一鎮(zhèn)河道未用石塊堆砌及未形成硬質(zhì)河岸的河段、濕地兩岸及灘地植樹(shù)種草[10-11]，盡量營(yíng)造自然型的駁岸，恢復(fù)近岸區(qū)的生物棲息地，構(gòu)建緩沖區(qū)，促進(jìn)林芝八一鎮(zhèn)河流、濕地的生物多樣性，打造自然河灘景觀。

3.2.2自然改造型護(hù)岸

自然改造型護(hù)岸是在種植植被的基礎(chǔ)上，采用石材、木材等天然材料增強(qiáng)河岸的抗沖刷性。林芝市八一鎮(zhèn)植被、石材豐富，結(jié)合河岸特點(diǎn)，可在尼洋河河道腹地開(kāi)闊、流速緩慢河段，對(duì)河岸本體結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。采用松木樁-拋石生態(tài)護(hù)岸(圖2)，即在對(duì)河堤進(jìn)行護(hù)岸處理時(shí)，將松木樁打入泥里，并由內(nèi)及外布設(shè)粒徑逐漸放大的天然石塊護(hù)岸介質(zhì)。這種結(jié)構(gòu)可有效地保護(hù)岸堤，減輕河岸沖刷，防止水土流失，為水生生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)育創(chuàng)造條件。該護(hù)岸是自然河床形式的延伸，與其他人工護(hù)岸形式相比，更趨向于自然，節(jié)約投資和建設(shè)費(fèi)用。

圖2 松木樁-拋石生態(tài)護(hù)岸

3.2.3復(fù)合型護(hù)岸

復(fù)合型護(hù)岸是在自然改造型護(hù)岸的基礎(chǔ)上，采用混凝土、鋼筋混凝土、新型土工材料、土壤固化劑等材料，加強(qiáng)抗水流沖刷能力，能抵御更大洪水的生態(tài)護(hù)岸。對(duì)于林芝八一鎮(zhèn)沖刷能力較強(qiáng)、大流量、高腐蝕性的河段，保護(hù)要求較高，可選擇以下幾種復(fù)合型護(hù)岸。

a.生態(tài)格網(wǎng)擋墻。生態(tài)格網(wǎng)擋墻是將特種鋼絲編制成雙絞、蜂巢形網(wǎng)目格網(wǎng)片，按需組裝成箱籠并裝入石塊等填充料后連接成一體的結(jié)構(gòu)。在工程預(yù)算允許下，可以采用格賓網(wǎng)箱裝入河卵石等填充料(圖3)，分層連接成整體擋土結(jié)構(gòu)，隨后在外表層上附上種植土，撒播草籽，建成柔性護(hù)岸結(jié)構(gòu)[12]。該結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的抗沖刷能力、極佳的穩(wěn)定性和整體性，有利于保持河道橫向水土交換。在自然環(huán)境下可正常使用100年，且能很好地同自然環(huán)境融合[5]，適用于尼洋河水流湍急河段以及山洪溝內(nèi)碎石淤積嚴(yán)重和溝壁垮塌段。

圖3 格賓網(wǎng)箱生態(tài)護(hù)岸

b.混凝土砌塊護(hù)岸?；炷疗鰤K護(hù)岸(圖4)是生態(tài)護(hù)岸發(fā)展初期最常見(jiàn)的形式之一，是由一組尺寸、形狀和質(zhì)量一致的預(yù)制混凝土塊，用一系列繩索相互連接而形成的連鎖型矩陣，具有滲水、柔性、能植草、防沖刷、穩(wěn)定、抗高切應(yīng)力等優(yōu)點(diǎn)。為增強(qiáng)抗沖能力，常水位以下部分采用空心孔洞較小的預(yù)制混凝土塊；常水位以上部分，采用空心孔洞較大的預(yù)制混凝土塊，結(jié)合綠化措施，增強(qiáng)生態(tài)效果?；炷疗鰤K護(hù)岸技術(shù)成熟，施工方便快捷，耐用持久，節(jié)省總工程投資及后期維修費(fèi)用，該護(hù)岸適用于林芝市八一鎮(zhèn)河道中采用斜坡式護(hù)岸和拐點(diǎn)較多的河段。

圖4 混凝土砌塊護(hù)岸

c.生態(tài)混凝土護(hù)岸。生態(tài)混凝土是由石灰石、水泥和添加劑等傳統(tǒng)材料制成，其中包含活性炭浮石、分子篩和零價(jià)鐵的改性混凝土，水凈化效果較好[13]。生態(tài)混凝土護(hù)岸是將草籽、種植土、水泥、添加劑和水混合拌和后，利用高壓噴射黏結(jié)在坡面上，或者制成多孔隙預(yù)制塊[14]，其透水性、透氣性及類(lèi)似土壤的呼吸功能較強(qiáng)，草籽發(fā)芽后從生態(tài)混凝土孔隙中生長(zhǎng)出來(lái)，覆蓋坡面。

尼洋河生態(tài)護(hù)岸護(hù)腳可根據(jù)河段特點(diǎn)，采用混凝土橫梁或者格賓網(wǎng)箱，護(hù)坡布置混凝土框格結(jié)構(gòu)增強(qiáng)其穩(wěn)定性及防沖能力，撒播帶草籽的種植土(圖5)，起到河流防護(hù)和河堤綠化效果。生態(tài)混凝土護(hù)岸強(qiáng)度與普通混凝土相當(dāng)，抗沖刷能力強(qiáng)，能保證水分的正常蒸發(fā)和滲透，有利于水體和土壤物質(zhì)的能量交換，為植物、微生物的生長(zhǎng)提供適宜的空間，且生態(tài)景觀效果好。

除以上生態(tài)護(hù)岸以外，可結(jié)合河道具體情況，綜合考慮經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、文化、科技等各方面因素，因地制宜進(jìn)行設(shè)計(jì)。河道水位隨著季節(jié)變化大，夏季水位上漲,冬季為枯水季節(jié)，水位降低，可將河段劃分為常淹區(qū)、變化區(qū)、常露區(qū)，不同區(qū)由下至上分別采用格賓網(wǎng)箱護(hù)岸、生態(tài)混凝土護(hù)岸或者混凝土砌塊護(hù)岸、植物護(hù)岸3種形式，以達(dá)到防洪及生態(tài)最佳效果。在不影響防洪安全前提下，可適當(dāng)保留當(dāng)?shù)貎?yōu)勢(shì)護(hù)岸，逐步將河流水系硬質(zhì)護(hù)岸改造為生態(tài)護(hù)岸。對(duì)于未開(kāi)發(fā)河段護(hù)岸，充分利用有限條件，發(fā)展有利于當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的護(hù)岸形式，促進(jìn)護(hù)岸環(huán)境與周?chē)h(huán)境的和諧發(fā)展。

圖5 生態(tài)混凝土護(hù)岸

4 結(jié) 論

a.1970—1982年尼洋河主流擺動(dòng)頻繁，洲灘沖刷侵蝕強(qiáng)烈，心灘普遍下移；尼洋河八一鎮(zhèn)河段近期演變中河段多支多汊，沒(méi)有一汊占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；2009—2014年八一鎮(zhèn)河段總體河勢(shì)格局基本保持不變，河道游蕩分汊屬性不會(huì)改變。

b.目前尼洋河干流河段堤防防洪問(wèn)題凸顯，內(nèi)河河道堤岸為硬質(zhì)護(hù)岸，不利于城市水體自然修復(fù)，山洪溝內(nèi)局部碎石淤積嚴(yán)重、溝壁垮塌，需要對(duì)該水系硬質(zhì)岸線(xiàn)進(jìn)行生態(tài)改造或延伸，恢復(fù)其生態(tài)功能。

c.從尊重民族文化、遵守自然法則、采用原生材料、營(yíng)造濱水景觀、去直改緩、注重生物多樣性的設(shè)計(jì)角度出發(fā)，根據(jù)林芝市八一鎮(zhèn)水系河岸現(xiàn)狀及防洪要求，結(jié)合現(xiàn)有條件，綜合選擇自然原型護(hù)岸、自然改造型護(hù)岸和復(fù)合型護(hù)岸3類(lèi)生態(tài)護(hù)岸，設(shè)計(jì)采用植物護(hù)岸、松木樁-拋石護(hù)岸、生態(tài)格網(wǎng)擋墻、混凝土砌塊護(hù)岸和生態(tài)混凝土護(hù)岸等生態(tài)護(hù)岸形式。