关于河道生态护岸设计中的几个问题

河道生态护岸设计中的几个问题熊治平1张生鹏2(1武汉大学水利水电学院2湖北省荆州市长江河道管理局)摘要：文中首先指出了河道传统护岸工程存在的问题；其次，比较、分析了生态护岸与传统护岸两者的区别；最后，探讨、综述了河道生态护岸设计中的几个相关问题。关键词：河道生态护岸一、河道传统护岸存在的问题长期以来，传统的河道护岸工程往往局限于防洪、排涝、引水和航运等基本功能。在护岸工程设计中，特别是城市河道，为了控制河势和确保河道的防洪安全，着力于运用块石、混凝土等硬质材料的结构设计，而很少考虑河道的生态、景观、休闲、娱乐等其他功能。现行城市防洪工程设计规范，也未明确提出河道护岸的生态学要求，致使不少地方的河道，被人为渠化及对河岸的强行硬化。这样一来，对河道和人类造成了诸多方面的负面影响。主要有：(1)对生态环境的影响河岸衬砌硬化之后，原始河岸面目全非，土体与水体的关系相割裂，隔断了河道水域中的生物、微生物与陆域的接触，并引起其自然生存环境恶化,河流的天然自净能力因此下降。同时，硬化型河岸使得水生植物无法生长，各种水生动物也因生存环境改变而无法生存，整个生态系统的食物链因硬化河岸而断开，河流生态廊道的作用因此失去，河流生态系统的整体平衡遭到破坏，并由此诱发严重的生态环境问题。(2)对人类生活环境的影响河道两岸修筑防洪堤岸并实施硬化护坡之后，河流基本失去了其原生态功能，河流从前的滨水环境发生了改变，人与河流原本的和谐关系被破坏，人们失去了往昔那种自然野趣的亲水、休闲和娱乐场所，继而对人们的身心健康和精神生活带来一定影响。(3)对自然景观的影响河流本是自然界一道靓丽的风景。特别是城市河道，其景观效果更是一座城市的历史、文化、资源、财富和文明程度的象征。按传统方法整治后的河道，河槽渠化，河岸硬化，边界整齐，走向笔直，虽具现代气息，但它与现代人追求回归自然，以及与自然和谐相处的景观需求和心理期待完全相背。人们放眼望见那灰白色的河道两岸，巳经难以找寻昔日赏心悦目的河流景象。二、生态护岸与传统护岸的区别所谓河道生态护岸，我们认为，应是指以治河工程学为基础，融生物学、生态学、环境学、园林学和景观学等学科为一体的新型河道护岸技术。生态护岸与传统护岸都属治河防洪工程。区别在于：从设计理念上讲，传统护岸强调的是“兴利除害”，尤其是防洪安全这一基本功能；而生态型护岸，则除重点考虑堤岸安全性之外，还须重视人与自然和谐相处和生态环境建设，即还要考虑亲水、休闲、娱乐、景观和生态等其他功能。从河道形态讲，传统护岸规划的河道，岸线平行，岸坡硬化，断面形态规则，断面尺度沿程不变；而生态型护岸，岸线蜿蜒自如，岸坡近天然态，断面形态具有多样性、自然性和生态性。从所用材料看，传统护岸工程主要采用抛石、砌石、混凝土块、现浇混凝土、铰链混凝土排及土工模袋等硬质材料；而生态型护岸，所用材料一般为天然石、木材、植物、多孔渗透性混凝土及土工材料等。从设计施工看，传统护岸工程的设计施工比较规范，但工程完建后一般需要在岁修中填残补遗，后期管理维护工作不容忽视；而生态型护岸，其设计施工方法因河因地各异，现阶段尚无成熟的设计施工技术规范，但相对传统护岸说来，其长期管理维护的工作相对要轻些。从工程效果看，传统护岸工程完建后，生态环境往往变恶化，尤其在人口高密区，工程措施往往不能满足生态环境和景观的要求；而生态型护岸，生态环境得以改善，与常规的抛石、混凝土等硬质护岸结构相比，外观更接近自然态，因而更能满足生态和环境要求。综上看来，可以认为，生态型护岸是传统型护岸的改进,是治河工程学科发展到相对高级阶段的产物，是现代人渴求与自然和谐相处的需要。生态型护岸既源于传统型护岸，也有别于传统型护岸，它是护岸工程技术发展与进步的必然结果。随着社会生态环保理念的深入，人们将不断地提高对护岸工程生态环境效益的要求，因而传统型护岸必然要向着生态型护岸方向发展。三、河道生态护岸设计中的几个问题1.设计原则(1)符合工程设计技术要求生态护岸是护岸工程的一种形式。它首先须满足工程的稳定性与安全性要求，在此前提下，兼顾生态环境效益与其他效益，切不可轻重倒置。因此，应符合工程设计的相关技术要求。在满足护岸工程稳定与安全的前提下，尽量减少其人为改造，以保持天然河岸蜿蜒柔顺的岸线特点，以及拥有可渗透性的自然河岸基底，以确保河岸土体与河流水体之间的水分交换和自动调节功能。(2)满足生态环境修复需要河流及其周边环境本是一个相对和谐的生态系统。在河流生态系统中，食物链关系相当复杂，水和泥沙是滩岸和河道内各种生物生存的基础。按传统护岸方法，河岸被衬砌、硬化之后，阻隔了河流与滩岸植物的水气循环，造成了整个河流生态系统的破坏。生态护岸把河水、河岸、河滩植被连为一体，构成一个完整的河流生态系统。生态护岸的岸坡植被，可为鱼类等水生动物和两栖动物提供觅食、栖息和避难的场所。在生态护岸设计时，应通过水文分析确定水位变幅，选择适合当地生长的、耐淹、成活率高和易于管理的植物物种。为了恢复和保持河流及其周边环境的生物多样性，生态护岸应尽量采用天然材料，避免含有大量添加剂的对水质、水环境有不利影响的材料，尽量减少不必要的硬质工程。此外，在岸坡上设置多孔质构造，为水生生物创造安全适宜的生存与生长空间。(3)体现人水和谐理念生态型河道应是亲水型河道。因此，营造人水和谐的河流环境，必须考虑市民的亲水要求。可设计修建格式多样、高低错落、水陆交融的石阶、栈桥、长廊、亭榭等亲水平台，使城市河流成为人们亲近自然、享受自然的好去处。(4)构建自然与美学结合的水景观城市生态河道建设中的水景观设计，要遵循城市历史文脉，并与提升城市品味和回归自然相结合。河流滩岸的景观效果，应按照自然与美学相结合的原则，进行河道形态与断面的规划设计，避免防洪工程建设的园林化倾向。(5)因地制宜，就地取材，节省投资。城市生态河道建设，通常是以防洪为主的综合治理工程，其效益不仅体现在防洪安全上，还要体现在社会公益性上。规划建设时，要妥善协调好各有关方面的矛盾，处理好投资与利益的关系。注意就地取材，尽可能利用原有和当地材料，节省土地资源，保护不可再生资源，降低工程造价，减少管理维护费用。2.设计内容河道生态护岸设计的内容，应因河因地而异。一般应包括以下方面：自然生态环境设计：如扩大水面和绿地面积，设置不同生物的生长区域，营造景观生境，采取水质、水环境保护措施等。滨水景观设计：设置各种建筑物以构造滨水景观，并与周围环境相和谐。从景观学角度讲，滨水景观应具有一定的连续性、多样性、通透性和自然性。亲水措施设计：如河流近岸的平台、石阶、栈桥、泳池、绿地等。孔隙结构设计：自然界中几乎所有的高级生物都是依赖于孔隙、洞穴、屏蔽等区域而生息。因此，构造孔隙结构河岸，能很好的保护和促进河道生态系统发展。在河岸结构设计中，通常选用圆木、卵石或其它天然材料，构造适宜生物生存的水下岸壁孔隙环境。3.技术措施生态护岸是年轻的河道护岸工程技术。近些年来，随着科学技术的快速发展，许多新技术、新材料被用于国内外河道生态护岸中。主要有以下措施。(1)固土植物护坡即利用根系发达的植物进行固土护坡，既可起到防止水土流失作用，又可以满足生态环境修复需要，同时还可以人造景观。(2)网石笼结构生态护岸网石笼结构生态护岸，可以构造铁丝网与碎石复合种植基。即由镀锌或喷塑铁丝网笼装碎石、肥料及种植土组成。在河道护坡中，一般应选用耐锈蚀的喷塑铁丝网笼。(3)土工材料复合种植枝术该项枝术又分：土工网复合植被，土工网垫固土种植基，土工格栅固土种植基，土工单元固土种植基等技术。其中，土工网复合植被枝术，又称草皮加筋技术。土工网垫固土种植基，主要由网垫和种植土、草籽等组成。网垫质地疏松、柔韧，有合适的空间，可充填土壤和沙粒。植物的根系可以穿过网孔生长，长成后的草皮可使网垫、草皮、泥土表层牢固地结合在一起。土工格栅固土种植基，是利用土工格栅进行土体加固，并在边坡上植草固土。土工单元固土种植基，是利用聚丙烯等片状材料经热熔粘接成蜂窝状的网片整体，在蜂窝状单元中填土植草,起固土护坡作用。(4)植被型生态混凝土护坡植被型生态混凝土亦称绿化混凝土，由多孔混凝土、保水材料、缓释肥料和表层土组成。在城市河道护坡结构中，可利用生态混凝土预制块进行铺设，或直接作为护坡结构，既实现了混凝土护坡，又能在坡上种植花草，美化环境，使江河防洪与城市绿化完美结合。(5)水泥生态种植基水泥生态种植基，是由固体、液体和气体三相组成的具有一定强度的多孔性材料。固体物质包括适合于植被生长的土壤、肥料、有机质及由低碱性的水泥、河砂组成的胶结材料等。在种植基固体物质间，由稻草、秸秆等成孔材料形成孔隙，以便为植物提供充足的水分和空气。在种植基内还可填充保水剂，保持植物在日照下能很好生长。(6)多孔质结构护岸所谓多孔质护岸，是指用自然石、混凝土预制件等材料，构成的带有孔状的适合动植物生存的护岸结构形式。其施工简单，不仅能抗冲刷，还为动植物生长提供有利条件，此外还可净化水质。这种型式的护岸，可同时兼顾生态型护岸和景观型护岸的要求。(7)自然型护岸自然型护岸，即以天然的植被、原石、木材等材料来替代混凝土护岸，尽量创造接近自然型的河道。在日本和台湾，这种河道治理方法称之为“近自然工法”和“生态工法”。自然型护岸工程的型式，可分为自然原型型、自然型和多自然型三种：自然原型型护岸，只种植被保护河岸，以保持河流的原生态特性，但这种型式的护岸，抵抗洪水的能力较差。自然型护岸，除种植植被外，还采用石材、木材等天然材料，以增强护岸工程的抗洪能力。多自然型护岸，即在自然型护岸的基础上，再巧妙地使用混凝土、钢筋混凝土等硬质材料，既不改河岸的自然特性，又确保了护岸工程的稳定性。参考文献［1］季永兴刘水芹张勇，城市河道整治中生态型护坡结构探讨，水土保持研究，2001年第8卷第4期。［2］陈明曦,陈芳清,刘德富应用景观生态学原理构建城市河道生态护岸，长江流域资源与环境，2007年第16卷第1期。［3］许士国、高永敏、刘盈斐编著，《现代河道规划设计与治理》，中国水利水电出版社，2006年3月。［4］王新军罗继润，城市河道综合整治中生态护岸建设初探，复旦学报(自然科学版)，2006年第1期，第45卷。****************************************************************************附作者联络方式：熊治平通讯地址：武汉大学水利水电学院，邮编：430072联系电话：[phone]