河流生态型护岸工程的现状研究

齐 鑫，赵斯野

(黑龙江省华睿国土资源勘测设计有限责任公司，哈尔滨 150091)

由于河岸土层在受到雨水侵蚀、洪水浸泡与河水冲刷时会引起河岸的坍塌，造成土地的流失，保持一个稳定的河流岸坡，可以有效地维持岸边的土地资源，减少河流中的泥沙含量，保护河流水质。因此，利用工程措施保护河道和其他水道的岸坡稳定，可以追溯到早期的人类文明。生态水利的研究表明，一旦河岸坍塌，河岸带的生态结构将失衡，整个河岸带的生态系统会遭遇毁灭性的破坏，稳定和恢复岸坡是维持河流生态功能的必要条件。随着社会是生活水平的提高，人们对环境质量和精神享受的期望越来越高，生态岸坡与河流岸边景观已成为岸边居民休闲场所，对现代河流护岸技术提出了更高的要求，生态型护岸工程技术不仅可以保证河岸的稳定，而且可以保护和恢复河流岸坡的生态环境，提高景观质量，增加河岸带的休闲、旅游、娱乐功能和价值。

1 传统河流护岸存在的问题

传统的河道整治工程，主要注重岸坡的防洪、抗侵蚀的功能，采用抛石，砌石护坡等防护措施，伴随着混凝土、土工膜等硬质材料的应用，混凝土护岸、浆砌石护岸多采用硬质材料完全包裹岸坡，虽然满足了工程安全上的要求，也损害了河流生态系统的健康。传统硬质材料护岸的主要问题是:

1.1 蜿蜒曲折的天然河道被裁弯取直，改造成人工河道，河道形态直线化

蜿蜒曲折的天然河岸是河流长期发展演化的结果，也是河水的动力作用与河岸床刷之间动态变化形成的平衡，弯曲河道的浅滩、深潭交错的结构，是形成多样性河流生境不可缺少的部分。采用混凝土或砌石的传统护岸工程往往将河段裁弯取直，按照工程设计人员的理想线条塑造河道，一方面节省材料、降低费用，同时施工方便。

1.2 河道横断面规则化，自然河道的复杂断面改造成梯形、矩形既弧形等几何断面

天然的河道断面也是根据水流的不断变化，沿河流纵向不断变化的，从而形成了各式各样的断面形式和千姿百态水流状态，为不同类型的水生生物的生长提供了适应的生存环境。硬质护岸的河道断面采用了规则的几何断面，两岸对称，河流断面的形式单一化、水流状态和生境条件被彻底地改变。

1.3 河床材料的硬质化，河道的边坡及河床采用混凝土、砌石等硬质材料

泥沙质河岸是天然河岸的主要组成物质，天然河底也沉积着一定厚度的淤泥与沙砾。河岸的土壤、泥沙中有大量的动物和微生物，河底的淤泥和沙砾是底栖生物的生存空间，这些动物、微生物和底栖生物在水生生态系统中具有净化水质、维护生态平衡的功能，一旦河岸与河底被硬质化，会导致生物和底栖生物的消失和河流生态功能的退化。

1.4 复杂多变的河道景观被混凝土、砌石等硬质材料包裹，绿色植物无法生长，美丽的河道景观被单一灰色的混凝土建筑物代替

自然河流两岸生长发育着茂密的植物，横向上根据植物对水分要求的不同，发育着挺水植物带、湿水植物带和过渡带，组成完整的河岸缓冲带;纵向上沿河流廊道，形成河流绿色廊道，也提供了绿色为主的河流景观和生态廊道。河岸景观被混凝土、砌石等硬质材料包裹后，植物的根系很难穿过坚硬的表面，不利于植物的生长和发育，不仅严重地破坏和干扰河岸植被带的形成，而其将河岸绿色植被景观变成了单一灰白色调的人工建筑物，与自然河流既不协调。

河流护岸景观的变化必然引发一系列的生态影响包括:①传统护岸导致河岸植被带的破坏，生物物种减少，生物多样性的下降;②混凝土和砌石材料切断了河流与河岸带横向的生态联系，河流与河岸的水力联系、生物关系等被人为阻断，导致河流生态系统的破坏，生态功能的下降。

2 河流生态型护岸研究现状

现代河流治理遵循人与自然和谐相处的理念，可持续发展的理念和保护河流特色的理念。在分析研究传统护岸工程对生态环境的不利影响基础上，研究开发了各式各样的生态型护岸工程。生态型河流护岸是指在确保一定防洪能力的前提下，强调河流生态系统和景观的保护，重视护岸工程与河岸亲水设施结合的护岸设计。

2.1 河岸生态型护岸的分类

传统护岸工程最主要的问题是硬质材料阻断了河流与河岸的有机联系，河流生态系统的完整性被破坏，因此，生态型护岸最先是从护岸材料上进行改进，在护岸工程中采用不同类型的生态型护岸材料。

2.2 按照护岸材料分类

按照护岸材料，一般将生态护岸分为:生物护岸、生态型硬质护坡、土工织物护岸和植物材料护岸。

2.2.1 植被护岸

植被护岸主要依靠坡面植物的地上茎叶及地下根系的作用护坡、护岸，其作用可概括为根叶的水文效应和根系的力学效应两方面。自然河流的岸坡稳定主要靠河岸植物错综复杂的根系固土、护岸，河岸边的柳树等树木，在洪水袭来时会顺势倒下，对河道行洪不会造成较大的阻碍。护岸、护坡建设首先应考虑植树种草方案，只有在植树种草方案不足以保护岸坡稳定或其它景观要求时，才考虑其它措施。

2.2.2 生态型硬质护坡

是指采用改造型的硬质材料护岸、护坡，既具有传统硬质护岸的强度大、护岸、护坡性能好的优点，又能维持河流生态系统横向联系、原有生境及自净能力的新型硬质护岸。目前，已经研究开发出的常见生态型硬质护岸有:

1)混凝土框格预制件护岸:将传统的混凝土板块做成框格砌块，并在框格砌块上种草、植树，是一种典型的生态型混凝土护岸、护坡。框格中既有利于植物的生长，也有利于横向水体交流，保持河流与陆地和地下水之间的联通。

2)生态型混凝土预制件护岸:用混凝土预制件构成各种带有孔状的适应动植物生存的护岸结构，又称为多孔质护岸。由于是预制构件，施工方便，既为动植物生长提供了条件，又抗冲刷，是生态护岸中较有代表性的一类护岸形式。

3)生态混凝土护岸:生态型混凝土是日本在上世纪90年代提出的概念，是通过材料筛选，采用特殊工艺制造出来的具有特殊结构与表面特性、能够适应绿色植物生长、与自然相融合的具有环境保护作用的混凝土。主要由多孔混凝土、保水材料、难溶性肥料和表土组成。生态混凝土在日本已得到广泛的应用，近几年，我国也开始进行生态混凝土的研究。

4)石笼结构护岸:是指用铁丝、镀锌铁丝、高强度聚合物土工格栅或竹木笼(箱)，笼(箱)内装填块石，块石粒径大于石笼的网孔，制成圆柱体、长方体或箱型结构，用于高流速、冲蚀严重、岸坡渗水多的缓坡护岸，形成具有设定能力并具高孔隙度、多流速变化带的护岸工程。块石间的空隙能为河流中的微生物、鱼类及其它水生生物提供一个良好的生态环境，施工后短期内效益不明显，待泥沙淤积、茂密的水生植物在期间生长后，可能发挥作为鱼类和水生生物生存场所的多重效果。

2.2.3 土工织物护岸

随着高分子工业和科学的发展，与高分子化合物相关的土工织物越来越多地应用于护岸工程，主要应用的方式有土工织物扁袋、土工网垫和土工格室。

土工编织扁袋是把合成材料织物，在现场展平后，上面填土，把土工织物向坡内反卷，包裹填土，形成土工织物扁袋，在岸坡上呈阶梯状排列，土体包括草种、碎石、腐殖质等材料。上下扁袋层间放置活枝条，扁袋内的种子生长发育后形成植被覆盖，最终发育成自然型外观，土体内的根系可起到加固土体的作用。

土工网垫植被护坡利用土工网与植被措施相结合，在河道坡面构建一个具备自修复能力的系统，可在保护岸坡抵御侵蚀的同时，改善栖息地环境。土工网垫为多层结构，三维植被网的表面为蓬松的立体网包，网包内可以充填土壤及沙粒，植物的根系可以从整个土工网中顺利穿过，盘根错节的根系可以与土工网垫一起有效地增加的抗剪强度，提高岸坡稳定性。

土工格室是由聚乙烯材料经高强度焊接而成的一种三维网状格室结构，土工格室可置于岸坡土体中，并在形成的格室里面放置腐殖土、本土植被物种、碎石等材料的混合物，同时还可扦插不同植物类型的活枝条。

2.2.4 植物材料护岸

是指利用植物材料作为护岸的主要材料，经过适当的加工、处理，可以用作方便的材料在护岸中使用。主要有梢料排(层、捆)、天然材料织物、三维棕榈纤维垫等。

2.3 按照护岸的目的和功能分类

一般将生态型护岸分为:亲水护岸、生态系统保护护岸、景观保护护岸和其它护岸4类:

1)亲水护岸:充分考虑岸边居民观水、赏水、听水的精神需求，减缓岸坡比降或将河岸修建成台阶，使两岸居民更容易接近水边并保证安全，增加河岸的可利用性。其中包括缓坡护岸、台阶式护岸、台阶与缓坡混合式护岸以及其它护岸。

2)生态系统保护护岸:主要是尽可能使用自然材料，构建利于生物生存的河岸生境空间，保护和重建现有河岸植被，为生态系统的保护和恢复提供良好的基础。其中包括鱼类保护护岸、底栖动物保护护岸以及其它护岸。

3)景观保护护岸:突出河岸的景观重建，利用护岸工程恢复和改善河岸景观。其中包括绿化护岸、修景护岸和已建护岸的垂直绿化。

4)其它护岸。

生态型护岸在国内外的河流治理中得到了广泛的应用，在河流生态保护和恢复方面，显示出明显的作用。未来生态友好的河流治理工程中，对于流路短、冲刷不太严重的河流，护岸趋向于以自然的植被、原石、木材等材料来替代混凝土，尽量创造多自然型河道，以日本的“多自然型河流整治法”为代表;根据河岸的特点和生态系统特征以及生态保护的目标等因素，各种生态型护岸工程的综合利用与灵活的组合，以便达到最佳的生态效果，也将是必然的趋势。同时，对已建堤防或护岸工程进行相应的生态改造，借助于工程的改扩建，适当地运用上述生态护岸工程技术，部分改造原有的护岸或堤防，对原有河段的生态恢复和生态系统的重建也将会具有积极的作用。

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