生態(tài)護(hù)坡技術(shù)在生態(tài)河道建設(shè)中的運(yùn)用

謝斌華

（常州市武進(jìn)區(qū)水利綜合管理服務(wù)中心嘉澤分中心 江蘇常州 213153）

傳統(tǒng)的河岸護(hù)坡設(shè)計中，一般采用硬質(zhì)護(hù)坡作為主要的形式，硬質(zhì)護(hù)坡會破壞正常的景觀環(huán)境，還并不具備生態(tài)效益，容易造成水體水質(zhì)惡化，影響居民的生活環(huán)境，雖然在防洪、泄洪、耐久性方面具有很多優(yōu)勢，但是已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在城市生態(tài)建設(shè)的理念要求。為了滿足生態(tài)建設(shè)的需求，目前，對護(hù)坡的建設(shè)都以生態(tài)護(hù)坡為主，可以改變河道的生態(tài)建設(shè)效果，提升河道生態(tài)的穩(wěn)定性。由于生態(tài)護(hù)坡的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要綜合考慮河道建設(shè)的各方面需求，確保生態(tài)護(hù)坡的建設(shè)效果。

1 我國生態(tài)護(hù)坡技術(shù)運(yùn)用的現(xiàn)狀

河道除了具有航運(yùn)、泄洪等功能，還具有生態(tài)調(diào)控和涵養(yǎng)水源的功能。但是傳統(tǒng)的河道治理工作多單純重視航運(yùn)和泄洪的效果，對生態(tài)調(diào)控和涵養(yǎng)水源并不重視，因此，無法生長動植物的硬質(zhì)護(hù)坡就成為了河道護(hù)坡的主要形式。雖然硬質(zhì)護(hù)坡的壽命長、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐沖刷，但是會降低河道的生態(tài)調(diào)控和涵養(yǎng)水源功能，存在很多方面的不足，會對周圍產(chǎn)生比較嚴(yán)重的破壞。

1.1 硬質(zhì)護(hù)坡對景觀環(huán)境的破壞

很多景觀都在河道的附近設(shè)置，景觀建設(shè)中，需要景觀和自然環(huán)境結(jié)合，才能獲得最好的景觀建設(shè)效果，由于硬質(zhì)邊坡會導(dǎo)致景觀遠(yuǎn)離自然環(huán)境，因此，景觀建設(shè)效果也就大打折扣。例如，很多地區(qū)的河道邊坡都會給城市居民提供親水環(huán)境，但是硬質(zhì)邊坡很難給城市的居民帶來良好的親水體驗，難以滿足城市居民的親水需求。因此，目前需要使用生態(tài)邊坡強(qiáng)化河道周邊的生態(tài)建設(shè)，配合景觀設(shè)施提升景觀建設(shè)效果。

1.2 硬質(zhì)護(hù)坡對動植物生命環(huán)境的破壞

傳統(tǒng)的硬質(zhì)邊坡會占用生態(tài)環(huán)境的空間，而且并不會發(fā)揮生態(tài)作用，因此，造成了生態(tài)環(huán)境的破壞。原本的水生、陸生動植物生存環(huán)境被混凝土覆蓋，生物因此失去了生存環(huán)境［1］。河流、淺地下水、地表水之間的交換直接被硬質(zhì)邊坡所阻斷，不能實(shí)現(xiàn)自然滲透，河岸也失去了原有的過濾功能，河水中會淤積大量的污染物質(zhì)，造成河水十分渾濁。很多地區(qū)河流兩岸的生態(tài)環(huán)境都受到了傳統(tǒng)邊坡的不利影響，而且河流岸坡使用石料、水泥等材料進(jìn)行修筑時，原本在生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮水源涵養(yǎng)、水質(zhì)凈化功能的水生生物不能生存，導(dǎo)致河流的自潔能力嚴(yán)重降低，并且導(dǎo)致水質(zhì)出現(xiàn)進(jìn)一步的惡化問題。陽光的作用下，由于缺少其他生物競爭水中的營養(yǎng)，水中微生物會快速生長，使得水中容易滋生蚊蟲、病菌等。硬質(zhì)護(hù)坡不能有效消解水流動的動能，會導(dǎo)致水流速過快，水中生物大量減少，以及岸上的天然植物缺乏，進(jìn)一步影響了水鳥的生活。結(jié)合目前的調(diào)查結(jié)果，在建立硬質(zhì)邊坡之后，水生生物減少了一半以上，沿岸的物種也大批量減少。

1.3 硬質(zhì)護(hù)坡對居民生活環(huán)境的影響

硬質(zhì)邊坡的建設(shè)項目施工中，會在混凝土中加入大量的是試劑，如減水劑、膨脹劑、早強(qiáng)劑等，隨著建設(shè)結(jié)束，由于硬質(zhì)邊坡和水接觸，導(dǎo)致這些外加劑會溶解在水中，給河水環(huán)境、水質(zhì)帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響。由于硬質(zhì)邊坡失去了天然的植物過濾、吸附功能，導(dǎo)致很多地表有機(jī)質(zhì)經(jīng)過水徑流的作用匯入到河流，會對水體造成比較嚴(yán)重的污染，影響居民的生活環(huán)境。雖然邊坡并非導(dǎo)致環(huán)境出現(xiàn)惡化的關(guān)鍵因素，但是自然原本的環(huán)境被硬質(zhì)混凝土結(jié)構(gòu)所覆蓋，會嚴(yán)重影響人文景觀的和諧，很難滿足居民對生活環(huán)境的要求。

2 生態(tài)護(hù)坡技術(shù)在生態(tài)河道建設(shè)中的運(yùn)用策略

生態(tài)護(hù)坡技術(shù)是涉及水力學(xué)、生態(tài)學(xué)、景觀學(xué)、土壤學(xué)等多門學(xué)科的技術(shù)，因此，目前在學(xué)界對意義并沒有普遍共識。一些學(xué)者認(rèn)為生態(tài)護(hù)坡技術(shù)就是在坡岸上種植植物，但是這種認(rèn)識方式還具有一定的片面性，并不能概括生態(tài)護(hù)坡在整個河道中的作用。結(jié)合目前的理解，認(rèn)為生態(tài)護(hù)坡要結(jié)合自然生態(tài)環(huán)境建設(shè)、水位變動控制、保護(hù)地區(qū)水土資源的功能［2］。因此，一般將生態(tài)護(hù)坡概括為在保護(hù)河道行洪排澇功能的前提下，具有預(yù)防水土流失、保證河道穩(wěn)定的系統(tǒng)，即生態(tài)護(hù)坡。生態(tài)護(hù)坡能夠?qū)崿F(xiàn)與周圍自然環(huán)境的物質(zhì)交流，是一個和周邊生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)系密切的開放式系統(tǒng)。通過建設(shè)生態(tài)護(hù)坡，可以滿足河道生態(tài)系統(tǒng)平衡的需求，完善河道兩側(cè)的生態(tài)建設(shè)。在生態(tài)護(hù)坡的系統(tǒng)內(nèi)食物鏈?zhǔn)謴?fù)雜，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)循環(huán)。生態(tài)護(hù)坡也可以實(shí)現(xiàn)水流、地下水、地表水系統(tǒng)之間的交換，岸坡和水流之間也有沖刷和阻礙關(guān)系，屬一種動力式的生態(tài)系統(tǒng)。在社會作用上，由于生態(tài)護(hù)坡的存在，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)和自然系統(tǒng)之間的聯(lián)系，有利于城市社會建設(shè)和生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。由于建設(shè)生態(tài)護(hù)坡是一個持續(xù)性的過程，因此，需要采取合適的策略，開展建設(shè)工作。

2.1 生態(tài)河道護(hù)坡技術(shù)的應(yīng)用原則

通過在袋體內(nèi)固定植物的生長基質(zhì)，以及通過生長基質(zhì)和植物根系的配合，可以產(chǎn)生錨固作用，有利于實(shí)現(xiàn)生態(tài)護(hù)坡的穩(wěn)定性，抵抗周圍水流沖刷。合理的生態(tài)護(hù)坡建設(shè)能夠美化城市環(huán)境，節(jié)約城市環(huán)境保護(hù)的投資，是目前在河道建設(shè)中廣泛使用的治理方法。設(shè)計時，需要遵循以下原則。

（1）安全性。生態(tài)護(hù)坡具有保護(hù)河道安全的作用，因此，在設(shè)計過程中，需要滿足安全性設(shè)計的要求，包括具有較強(qiáng)的防洪、護(hù)岸能力，控制成本時，也要充分考慮安全需求。

（2）生態(tài)性。生態(tài)護(hù)坡必然具有非常明顯的生態(tài)特征，需要實(shí)現(xiàn)水生、陸生、水陸兩生動物、植物的生長空間建設(shè)，并且不能在建設(shè)中錯誤選擇動植物導(dǎo)致生態(tài)入侵問題。所以，設(shè)計之前，需要對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境、水文環(huán)境進(jìn)行調(diào)查分析，確保生態(tài)設(shè)計的合理性。

（3）美觀性。生態(tài)護(hù)坡是城市的一部分，需要通過建立河岸生態(tài)系統(tǒng)提升城市環(huán)境的美觀程度。所以，設(shè)計人員需要加強(qiáng)生態(tài)護(hù)坡在視覺方面的設(shè)計，比如，合理使用柔性設(shè)計和提升生態(tài)護(hù)坡的層次感［3］。

（4）親水性。為了避免由于生態(tài)護(hù)坡建設(shè)導(dǎo)致二次污染應(yīng)該使用自然材料，根據(jù)親水性要求，選擇合適的護(hù)岸類型，滿足城市居民對親水性的需求。

（4）環(huán)保性。生態(tài)護(hù)坡的建設(shè)應(yīng)該避免產(chǎn)生二次污染，因此，在建設(shè)時，應(yīng)該合理選擇材料，避免材料中的有害物質(zhì)影響水體。

2.2 生態(tài)護(hù)坡綠色植物的選擇

生態(tài)護(hù)坡的植物選擇需要考慮植物的錨固作用，充分利用植物的根系和莖葉，提升土地的結(jié)持力和降低由于雨水、河流對護(hù)坡的沖擊。因此，生態(tài)護(hù)坡在選擇植物時，需要考慮兩方面：一方面要分析植物系統(tǒng)控制侵蝕的力學(xué)機(jī)制，另一方面也要分析植物系統(tǒng)在控制水侵蝕的水文機(jī)制。植物可以分為草本植物和木本植物兩大類，這兩種植物的生態(tài)特性并不相同，在力學(xué)特性上也有很大不同，作用機(jī)理也有非常大的區(qū)別。結(jié)合植物根系的形態(tài)特征，可以分為草本根系和木本根系。木本根系可以進(jìn)一步分為水平根系和垂直根系，從力學(xué)角度分析，可以分為淺根系和深根系兩種類型。

淺根系擁有加筋作用，通過植草根系，可以在土中形成盤根錯節(jié)的結(jié)構(gòu)，構(gòu)成邊坡土體在延伸范圍內(nèi)形成和草根的復(fù)合材料，草根可以視為有預(yù)應(yīng)力的三維加筋材料［4］。淺根系的錨固作用中，木本根系的垂直根系主根比較粗壯，能扎入比較深的土壤中，垂直深根穿過邊坡的軟弱層或者滑動面，可以錨固產(chǎn)生錨固作用，實(shí)現(xiàn)對邊坡的加固，構(gòu)成錨桿或者抗滑樁的結(jié)構(gòu)。

植被的地上部分的莖葉、枯枝、落葉能夠減少降雨對地面的直接接觸和沖擊，草本植物具有非常強(qiáng)的控制土壤侵蝕能力，利用降雨截留、土壤增滲、土壤固結(jié)等作用，能提升邊坡的穩(wěn)定性，延長邊坡的壽命，還能改善邊坡的小氣候，降低土壤表面的侵蝕問題。

選擇植被時，需要考慮建設(shè)植被的群落，確保在一定生長條件下某些植物是可以構(gòu)成穩(wěn)定的生態(tài)體系，提升植物植被和環(huán)境之間的相互作用，形成特有的內(nèi)部環(huán)境。不同條件下形成的植物群落在構(gòu)建時也需要遵循生態(tài)多樣性原理，以便可以產(chǎn)生邊緣效應(yīng)［5］。由于不同季節(jié)植物群落的形式不同，而且植物群落的發(fā)展也會導(dǎo)致群落演替，在建立生態(tài)護(hù)坡的過程中，也要考慮植物群落替代的過程，建立植物的更替路徑，并確保植物群落的結(jié)構(gòu)變化依然能滿足生態(tài)護(hù)坡的建設(shè)需求。

植物栽植之前，需要對工程區(qū)域的植被類型進(jìn)行充分調(diào)查，然后考慮植物的適應(yīng)性、安全性、景觀效果、生態(tài)平衡等問題，進(jìn)行選擇。樹種應(yīng)該滿足當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件要求，而且要避免出現(xiàn)生物入侵損害，確保抵抗病蟲害的作用。為了確保生態(tài)邊坡可以維持較長時間的穩(wěn)定，需要確保植物擁有足夠長的生命周期。根據(jù)管理等方面的情況，要選擇易于管理的植物，保證環(huán)境的美化效果。

2.3 生態(tài)護(hù)坡建設(shè)結(jié)構(gòu)的選擇

2.3.1 護(hù)岸形式

目前，常見的硬防護(hù)形式包括坡式、壩式、墻式護(hù)岸。使用壩式，能夠?qū)崿F(xiàn)控制主流、穩(wěn)定河勢、保證河岸穩(wěn)定的作用，但是也會影響水流的流動，河岸原有的平順狀態(tài)也會由于壩式護(hù)岸改變，造成水流的沖擊力增加，容易造成對河道兩岸更嚴(yán)重的破壞。墻式具有強(qiáng)度高、耐用性強(qiáng)、占地面積小的特點(diǎn)，但是施工工序比較繁瑣，工程建設(shè)比較困難，而且造價非常高。坡式護(hù)岸是最傳統(tǒng)的護(hù)岸形式，這種護(hù)岸結(jié)構(gòu)會在一定范圍內(nèi)敷設(shè)耐沖擊材料，構(gòu)成連續(xù)覆蓋式的防護(hù)，對河床的影響比較低［6］。

2.3.2 護(hù)岸組成材料

通常，生態(tài)護(hù)坡的材料包括土工格柵、連接口、生態(tài)袋、輔助材料，也可以將植物種子、肥料、土壤混裝在纖維網(wǎng)中直接固定在邊坡表面進(jìn)行綠化。工程中，最為常用的方法是生態(tài)袋，生態(tài)袋的常用材料為PE膜，這種材料可以回收、無毒、抗紫外線、孔隙度較高，而且強(qiáng)度很高并且不會降解，能滿足內(nèi)部填充物透水性的要求，保證所有的材料都在生態(tài)袋內(nèi)部填充，可以確保噴灑和播種的效果，提升綠化水平。在河岸生態(tài)護(hù)岸工程中，會大量使用軟性巖土材料，能夠給各種動植物的生長提供足夠的空間，各種永久結(jié)構(gòu)在土建時也要盡量減少水泥、混凝土、石頭等不利于動植物生長的材料，避免高污染硬質(zhì)材料的使用，確保與自然環(huán)境之間的協(xié)調(diào)。

2.3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計

生態(tài)河道護(hù)坡一般包括加筋結(jié)構(gòu)和不加筋結(jié)構(gòu)兩部分，根據(jù)現(xiàn)場情況，可以轉(zhuǎn)換兩種結(jié)構(gòu)，一方面可以大幅度降低材料的使用，并且也能進(jìn)一步提升生態(tài)護(hù)岸的建設(shè)效果，滿足生態(tài)防護(hù)的需求。近年來興起了三腳架結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以向三腳架中加入各種合適的材料和土壤，完成基于三腳架的綠色植物種植，方便建立一個完整的生態(tài)系統(tǒng)。在選擇結(jié)構(gòu)時，需要考慮土木工程和植物系統(tǒng)之間的構(gòu)造和結(jié)合，通過建立一個再生的自然防護(hù)系統(tǒng)，保證植物在土壤表面覆蓋，減少水土流失對生態(tài)護(hù)岸造成的影響，控制河道水流對護(hù)岸的沖擊力。結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，也要有效減少對混凝土的材料的使用，以及考慮在不同季節(jié)下生態(tài)護(hù)岸的造型變化，滿足各類植物的生長需求。

3 工程實(shí)踐

3.1 工程概況

某河岸的生態(tài)治理中，對河岸進(jìn)行了全新的建設(shè)，新建堤防4800m，對原有堤防加厚1090m，新建總長12 000m的河道換，根據(jù)50年一遇的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防洪規(guī)劃。

3.2 護(hù)岸材料選擇和設(shè)計

結(jié)合工程的實(shí)際情況，本工程采用了坡式護(hù)岸的形式，常用材料包括干砌石、混凝土板、水工連鎖磚等。護(hù)岸的防護(hù)軸線位置結(jié)合現(xiàn)有的護(hù)岸情況，通過實(shí)現(xiàn)上下游之間的平順銜接，保持河道原本的流向和狀態(tài)，避免建設(shè)過多導(dǎo)致出現(xiàn)大量填方和挖掘工作，從而保證河道的穩(wěn)定生態(tài)狀況，減少建設(shè)對河道的擾動。為了保證提供通暢的泄洪渠道，將護(hù)岸工程分成了五段，即三段左岸和兩段右岸，護(hù)岸使用了綠濱墊護(hù)岸，護(hù)岸下設(shè)置綠濱墊進(jìn)行水平防護(hù)，尺寸為4m×3m×0.3m，所使用的網(wǎng)箱孔尺寸為80mm×80mm。

3.3 經(jīng)濟(jì)效益比較

通過分析，使用混凝土護(hù)板坡相對比較貴，而使用干砌石護(hù)岸最為便宜，并且結(jié)合之前的建設(shè)情況，使用了具有較強(qiáng)抗沖擊力而且生態(tài)效果更好的綠濱墊邊坡進(jìn)行施工。

3.4 建設(shè)效果

通過建設(shè)表明，采取生態(tài)護(hù)坡，相比傳統(tǒng)的護(hù)坡設(shè)計具有非常明顯的優(yōu)勢，有效避免了傳統(tǒng)護(hù)坡過于呆板、僵硬的特征，更有利于環(huán)保、綠化、工程結(jié)構(gòu)的一體化。通過在不同季節(jié)搭配不同的植物，有效提升了護(hù)坡的美觀程度，大量植物的種植使得該河段的水源涵養(yǎng)能力提升，河水的水質(zhì)相比以往更好，能滿足人與自然和諧發(fā)展的需求，而且邊坡的成本非常低。在后期管理和維護(hù)上，由于植物能自行生長，通過生態(tài)建設(shè)讓植物可以根據(jù)自然規(guī)律更替，因此，維護(hù)壓力相對很低，降低了生態(tài)邊坡的管理費(fèi)用。

4 結(jié)語

生態(tài)護(hù)坡是現(xiàn)代河道建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的硬質(zhì)護(hù)坡結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足生態(tài)建設(shè)要求，并且對生態(tài)環(huán)境也造成了一定的破壞，設(shè)計人員必須從生態(tài)建設(shè)角度開展生態(tài)護(hù)坡的設(shè)計工作。實(shí)際設(shè)計中，應(yīng)該合理進(jìn)行生態(tài)護(hù)坡植物種類的選擇，遵守生態(tài)護(hù)坡的設(shè)計原則，根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件、生態(tài)條件，使用合適的生態(tài)護(hù)坡結(jié)構(gòu)，確保生態(tài)護(hù)坡可以發(fā)揮生態(tài)保護(hù)的作用，提升生態(tài)護(hù)坡的穩(wěn)定性，為城市建設(shè)更為和諧的生態(tài)環(huán)境。