淺談生態(tài)護(hù)坡在河道治理工程中的應(yīng)用

薛夢楠，秦朝瑩，張園媛

（北京盛禾川水利規(guī)劃設(shè)計院有限公司，北京 100160）

1 研究背景及意義

河流是在一定的地理、氣候、水文條件下經(jīng)過長期演變形成的一套完整平衡的生態(tài)系統(tǒng)。諸多河流治理工程使其原有的生物多樣性遭到破壞，水體的凈化能力、修復(fù)能力降低，天然河道的生態(tài)系統(tǒng)也在不斷退化。在當(dāng)前社會經(jīng)濟發(fā)展尤其是生態(tài)文明發(fā)展的情況下，河道治理的方式方法成為一個備受關(guān)注的研究課題。

河道治理最初主要考慮防洪、排澇、航運、灌溉、河道沖刷和水土保持等作用，從而進(jìn)行河道疏挖、堤防、護(hù)岸及護(hù)坡的建設(shè)。在當(dāng)前社會經(jīng)濟發(fā)展尤其是生態(tài)文明發(fā)展的情況下，人類的生存發(fā)展與大自然的和諧統(tǒng)一越來越受到重視。在河道治理過程中，河道生態(tài)問題也備受重視，護(hù)坡作為河道的一部分，是河道的線性景觀，是人類與水資源親近的連接段，是河流水系與陸地生態(tài)調(diào)節(jié)的過渡帶，同時也是河道治理過程中的一個重要環(huán)節(jié)[1]。傳統(tǒng)的護(hù)坡類型重點在于從力學(xué)角度考慮邊坡穩(wěn)定問題，護(hù)砌材料也主要選擇硬質(zhì)材料，阻隔了河道水體與周邊生態(tài)環(huán)境的交換過程，使得各類動、植、微生物無法生存，破壞了河道生態(tài)系統(tǒng)，這種傳統(tǒng)的硬質(zhì)護(hù)坡類型已無法滿足當(dāng)前生態(tài)河道治理的需要。當(dāng)前，隨著生態(tài)護(hù)坡的提出及應(yīng)用實踐，護(hù)坡的生態(tài)化對于改善河道的水環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)以及周邊的景觀環(huán)境具有一定的促進(jìn)作用。因此，研究生態(tài)護(hù)坡在河道治理工程中的應(yīng)用與發(fā)展具有一定的緊迫性和十分重要的意義。

2 傳統(tǒng)護(hù)坡技術(shù)

2.1 傳統(tǒng)河道護(hù)坡類型概述

當(dāng)前，河道治理工程中的硬質(zhì)傳統(tǒng)護(hù)坡類型主要為漿砌或干砌石護(hù)坡、預(yù)制或現(xiàn)澆混凝土護(hù)坡、框格石塊護(hù)坡、護(hù)面墻護(hù)坡[2]等。

傳統(tǒng)護(hù)坡具有護(hù)坡能力強、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、抗沖刷性能好、材料易得、施工方便、適應(yīng)變形等優(yōu)點，對于增加岸坡穩(wěn)定性，減少岸坡水土流失，且具備防洪排澇等重要功能，在河道治理中發(fā)揮出一定的水利功效。但傳統(tǒng)護(hù)坡在施工過程中不同程度上對河道自然植被、生態(tài)環(huán)境等方面都有一定影響。

2.2 傳統(tǒng)護(hù)坡存在問題

傳統(tǒng)型護(hù)坡在保證河道穩(wěn)定的同時犧牲了景觀和生態(tài)環(huán)境，不利于河道水生態(tài)環(huán)境的保護(hù)以及天然河道的水土保持。本文將傳統(tǒng)護(hù)坡存在問題歸納為以下三個方面：

1）破壞生態(tài)環(huán)境。傳統(tǒng)護(hù)坡選材多為硬質(zhì)材料，與河道環(huán)境和河道生物及微生物的兼容性較差，在一定程度上影響水側(cè)生物的生長，不利于河道的自我凈化和修復(fù)；硬化結(jié)構(gòu)覆蓋了邊坡土層，使原有的植被遭到破壞且難以恢復(fù)造成河道生態(tài)退化等多種環(huán)境問題。

2）破壞景觀環(huán)境。在外觀上硬質(zhì)結(jié)構(gòu)較為單調(diào)生硬，缺少對草籽、樹木等植被的種植，與河道周邊的景觀等不相適應(yīng)，同時也違背了當(dāng)前社會極為重視的生態(tài)環(huán)境保護(hù)的理念。另外，護(hù)坡工程因結(jié)構(gòu)老化、破損而產(chǎn)生的建筑垃圾會對河道的水環(huán)境、周邊的景觀環(huán)境產(chǎn)生不良影響。

3）影響邊坡土質(zhì)及河道水質(zhì)?；炷敛馁|(zhì)的護(hù)坡結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)及施工時一般會加入一些外加劑、摻合料等，以提高、改善混凝土的性能。這些添加物會污染河道土壤及水體，使河道生態(tài)環(huán)境更加脆弱。

3 生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的發(fā)展及優(yōu)勢

3.1 生態(tài)護(hù)坡理念及技術(shù)

生態(tài)護(hù)坡是在可持續(xù)發(fā)展觀和海綿城市理念基礎(chǔ)上提出的一個新理念，主要應(yīng)用在生態(tài)水利設(shè)計及建設(shè)領(lǐng)域中，旨在緩解河道建設(shè)和水生態(tài)文明的矛盾沖突，尋求建設(shè)工程與自然生態(tài)兩者之間的一個平衡點。目前，國內(nèi)的“生態(tài)護(hù)坡”建設(shè)無論是在理論還是在實踐方面還處在初步階段[3]，隨著對這一理念及應(yīng)用的深入研究，護(hù)坡的生態(tài)化在以后的河道護(hù)坡工程設(shè)計中會得到廣泛的實踐。

生態(tài)護(hù)坡技術(shù)可理解為采用生態(tài)型的植物措施或植物措施與工程措施相結(jié)合的方式，構(gòu)建一個綠色生態(tài)可循環(huán)的護(hù)坡系統(tǒng)，在保證河道邊坡的穩(wěn)定性、安全性、適用性同時，減少水土流失，增加河道流域的生物多樣性，保證邊坡的完整性、親水性。社會的發(fā)展促使河道護(hù)坡建設(shè)在滿足“防洪，抗沖”等基本功能的基礎(chǔ)上，還應(yīng)滿足“生態(tài)，景觀”等要求，增加河道水資源的生物多樣性，提高河道自我修復(fù)能力，同時滿足人們對于親水性及其他休閑娛樂活動的景觀需求。

3.2 生態(tài)護(hù)坡設(shè)計原則

（1）確保護(hù)坡穩(wěn)定性及經(jīng)濟性

生態(tài)護(hù)坡應(yīng)首先滿足河道邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的基本要求，其次滿足水土保持及環(huán)境保護(hù)的要求，減少邊坡的水土流失，同時，還要考慮河道整治工程的投資、確保工程的經(jīng)濟性。

（2）合理選擇護(hù)坡植物的品種

河道邊坡植被的選擇需首先考慮河道水位、流速等水力要素，優(yōu)先選用適用性強、易成活、與當(dāng)?shù)鼐坝^協(xié)調(diào)一致的植物。此外還應(yīng)充分考慮喬、灌、草等植物的搭配效果，營造與周邊景觀相協(xié)調(diào)的水生態(tài)環(huán)境。

（3）護(hù)坡材料的選擇應(yīng)避免二次污染

生態(tài)護(hù)坡應(yīng)減少混凝土、漿砌石等硬質(zhì)材料的應(yīng)用，避免造成河道景觀單一，盡量選擇柔性材料、自然材料等，避免施工對環(huán)境、水生態(tài)等造成二次污染。

3.3 生態(tài)護(hù)坡類型

近些年，隨著對生態(tài)環(huán)境的關(guān)注，生態(tài)護(hù)坡也出現(xiàn)了多種方法，主要包括植物護(hù)坡、復(fù)合型護(hù)坡等。

1）植物護(hù)坡指的是利用具有發(fā)達(dá)根系的植被來加固堤岸的一類護(hù)坡型式，適合于坡度小、水流平緩的河流以及湖泊、港灣等。護(hù)坡上選用的植被需具備根系發(fā)達(dá)、生長快速、綠期長、易成活、抗病蟲害、管理簡單、價格適中等特點。

2）復(fù)合型護(hù)坡指的是工程措施與植物措施相結(jié)合的一種新型的護(hù)坡類型，主要是在坡面布置適合植物生長的護(hù)坡系統(tǒng)，通過工程措施穩(wěn)定邊坡，同時提供植物初期生長所需的營養(yǎng)質(zhì)，增加岸坡抗沖刷能力，主要包括石籠結(jié)構(gòu)生態(tài)護(hù)坡、三維植被網(wǎng)護(hù)坡、格賓生態(tài)格網(wǎng)護(hù)坡、生態(tài)袋護(hù)坡等類型[4]。

3.4 生態(tài)護(hù)坡功能及優(yōu)勢

1）護(hù)坡固土，即生態(tài)護(hù)坡能通過植物根系把土壤固定住，形成穩(wěn)定的護(hù)坡結(jié)構(gòu)。某些植物的深根能透過淺層土壤，生長至深層較穩(wěn)定的巖土上，具有一定的錨固作用；而淺根在土層中盤根錯節(jié)、延伸至一定范圍，形成了土與根系的復(fù)合體，起到了預(yù)應(yīng)力加筋的作用。

2）水土保持，依靠植物能緩沖暴雨洪水對岸坡的沖擊，能有效減少水土流失[5]。暴雨可使坡面結(jié)構(gòu)損壞，造成拉坡、滑坡、崩塌等次生災(zāi)害。部分降雨在落到坡體前就被植物截留，或蒸發(fā)回大氣或繼續(xù)下落至坡體，經(jīng)攔截后的雨滴，動能減小，撞擊土體的力量削弱，從而飛濺起的土粒也隨之減少，地表徑流將帶走這些飛濺起的土粒，此時植被又能減少地表徑流，從而有效減弱滑坡及水土流失的可能性。

3）改善生態(tài)環(huán)境，保證生物多樣性，能夠一定程度上凈化水體、過濾泥沙等污染物[6]。岸坡植被對于維持河道及周圍環(huán)境的生態(tài)系統(tǒng)平衡有十分重要的意義。岸坡有了植被，才能提供有關(guān)生物賴以生存的空間，食物鏈才不會斷裂，人類的生存空間才有所保證。另外，植被還能減少水土流失、避免土壤沙化，降低環(huán)境噪音，促進(jìn)污染物降解，調(diào)節(jié)小氣候，凈化空氣。最后，生態(tài)護(hù)坡與景觀設(shè)計結(jié)合，可將河流岸坡打造成防洪屏障的同時也可利用不同的植物打造出供人們休閑放松的綠色長廊。

3.5 應(yīng)用實例

來廣營北路位于朝陽區(qū)東北部，京承高速路以西約1.24 km，北苑東路以東2.10 km，是一條南北方向的城市主干路。道路與清河相交處有現(xiàn)狀沙子營橋一座，根據(jù)工程建設(shè)需要，對其進(jìn)行拆除新建，同時，建橋處上游至水文監(jiān)測斷面、下游100 m 范圍內(nèi)除橋址處河道全部采用生態(tài)護(hù)砌，護(hù)坡采用300 mm 厚鉛絲石籠，石籠填土壓實后，上鋪500 mm 厚種植土后撒播草籽。項目實施后一年護(hù)砌河道邊坡復(fù)綠。復(fù)綠后的河道景觀與規(guī)劃的溫榆河公園景觀相協(xié)調(diào)，具有良好的實施效果。

圖1 生態(tài)護(hù)砌橫斷面圖

圖2 河道邊坡復(fù)綠效果圖

4 總結(jié)

傳統(tǒng)的護(hù)坡技術(shù)選用的護(hù)砌材料主要為水泥、石料、砂礫料等硬質(zhì)材料，護(hù)砌后的坡面在穩(wěn)定性及抗侵蝕性方面都有顯著提高，經(jīng)過多年實踐，傳統(tǒng)護(hù)坡經(jīng)長時間使用后坡面混凝土?xí)L(fēng)化，混凝土強度降低，坡面再次遭到破壞，并且此種護(hù)坡技術(shù)對生態(tài)環(huán)境會產(chǎn)生其他不良影響。

生態(tài)護(hù)坡技術(shù)是在工程力學(xué)的理論基礎(chǔ)上，結(jié)合土壤學(xué)、植物學(xué)以及生態(tài)學(xué)等學(xué)科形成的綜合性技術(shù)。生態(tài)護(hù)坡的坡面構(gòu)建了適合植物的生長的土壤環(huán)境，并且植物根系與邊坡土體、巖體之間相互作用對表層邊坡具有良好的防護(hù)作用，不僅可以維持邊坡、表層土壤的穩(wěn)定性，而且減少了坡面的土壤侵蝕、水土流失，對生態(tài)環(huán)境的修復(fù)也有良好的效果。

兩種護(hù)坡技術(shù)相比，生態(tài)護(hù)坡不僅具有傳統(tǒng)護(hù)坡維持邊坡穩(wěn)定的功能，還結(jié)合了景觀、生態(tài)等多個方面的考慮，營造出與自然相協(xié)調(diào)的水生態(tài)環(huán)境，符合當(dāng)今生態(tài)文明社會的建設(shè)理念。在當(dāng)前社會經(jīng)濟發(fā)展尤其是生態(tài)文明發(fā)展的情況下，生態(tài)護(hù)坡已逐步成為生態(tài)河道治理工程的新形式。同時，生態(tài)護(hù)坡在城市河道治理工程及河、渠邊坡工程中都有應(yīng)用，采用環(huán)境友好的生態(tài)護(hù)坡技術(shù)，保護(hù)水生態(tài)環(huán)境、構(gòu)造人與自然和諧的生態(tài)防護(hù)系統(tǒng)具有良好的發(fā)展前景。