水乡河网生态护岸结构形式探讨

卜俊松

(嘉兴市水利工程建筑有限责任公司 314001)

梁菊明

(嘉兴市五丰水泥制品制造有限公司 海盐 314312)

嘉兴市地处太湖流域杭嘉湖平原，现有大小河道总长约13800 km，水域面积325 km2，占区域面积的8.3%左右。嘉兴市河道交叉成网、湖荡棋布，属典型的江南水乡，治水是历代水乡人为营造良好生活、生产、生态环境的一件大事。五代十国时期，吴越国王钱镠率撩浅军组织民众，大范围实施“塘浦圩田”，以塘浦汇水排涝，以圩堤挡洪除涝，圩内低田养鱼，平田种稻，高地植桑，成就了中国农耕社会嘉兴“鱼米之乡、丝绸之府”的辉煌业绩［1］。新中国成立至20世纪70年代末，嘉兴治水的宗旨也一直是开挖疏通河道、引水灌溉、行洪排涝。而从20世纪80年代初开始逐步实施的旨在保护河岸、稳定河床的护岸工程，至今已初具规模，基本覆盖了全市主要航道和主干河道。目前，从21世纪开始投入的以治理中、小河道为主要任务，创建“水清、流畅、岸绿、景美”生态环境为目标的河道整治工程正方兴未艾，各种形式的生态河道、生态护岸应运而生。尽管各种护岸构造不同、形式多样，但究其根源不外乎以“石、木、人工石”为基础材料的几种类型。鉴于各种结构的适用范围不同以及面广量大的特点，有必要对河道的护岸形式特征进行分析研究。

1 目前常见的河道、护岸工程形式

嘉兴市域河网水位变幅较小，常见的河道断面形式以“U”形断面和复式断面为主，其中“U”形断面多见于自然河流，复式断面多为经人工改造过的老河道和部分新开河道;其次是梯形断面和为数极少的矩形断面，均属人工改造河道。河道护岸工程常见的形式有传统护岸的砌石护岸、混凝土护岸、木桩—混凝土—砌石混合结构护岸等3种，近几年应用较多的是生态混凝土预制块(鱼巢砖、绿化砖)砌块护岸、松木桩护岸、块石固脚植被护岸、植物措施、树根桩景观护岸、生态格网(网箱)挡墙、扦插－抛石护坡以及景观黄石园林风格护岸等8种。

2 护岸工程中几种典型结构形式的利弊分析

2.1 传统护岸

传统护岸俗称“驳岸、帮岸”，主要以干砌条料石或者木桩基础干砌条料石墙身为主，大多布设在城镇河道或者古运河塘等处，其作用是保护河岸不致坍塌、运河塘石驳便于拉纤，直立式驳岸便于船只停靠以及充分利用土地临水建房等。从20世纪80年代初开始建设的以保护河岸、防止冲刷、稳定河床、防洪排涝为目的，以航道护岸为基础，逐步发展成各类河道的护岸工程，主要以浆砌块石、干砌块石或者砌石—混凝土结构为主，部分防洪墙则采用混凝土或者埋石混凝土、灌砌混凝土等结构形式。近年来，有些断头浜、暗浜等软弱地基上的护岸工程，采用打木桩或宕碴垫层进行基底处理;为了增强抗冲刷能力，在砌石墙身迎水面浇筑混凝土防冲层;为了增加墙体美观，则设置花岗岩条石、蘑菇石或者混凝土劈离砌块护面，条料石压顶等等。但不管形式如何变化，归根结底为块石、混凝土组成的刚体结构，在抵抗船行波、水流冲刷和河岸坍塌中发挥了巨大作用，有效地阻止了河岸水土流失，稳定了河床，保证了航道的安全、行洪排涝畅通以及灌溉的顺利。然而，作为航道护岸的砌石—混凝土结构，全面扩展到面广量大的河道护岸工程后，其存在的缺陷亦随之凸显，首先是形式单调缺乏美感，尽管采取各种表面装饰措施，但仍难改变其墙体呆板、缺乏生机的形象，达不到“景观、旅游、生态和与周边环境相呼应”的生态功能要求。其次是现阶段的砌石—混凝土护岸不同于旧时的干砌条料石护岸，它基本上属于封闭型的渠化硬质岸堤，水体与土体被隔离，造成许多动、植物无处安身栖息，水生动物没有地方修筑巢穴、产卵繁衍，两栖动物难以上岸觅食、休闲嬉闹、筑巢越冬，以致影响生态平衡。研究发现传统护岸以牺牲生态系统功能为代价，隔断了河流生态系统和外部环境的物质和能量交换，阻滞了水气循环，使河流变成孤立的水港，河流的自净功能差，河水易被污染和腐化［2］。

2.2 生态混凝土预制块(鱼巢砖、绿化砖)砌块护岸

生态混凝土预制块(砌块)护岸是近年来兴起的新颖模式。通过改良结构材料，起到固土护坡、防止水土流失、保护生态环境的综合作用。其结构为以钢渣、粉煤灰、石屑等废料为主要原料，经工厂化生产制成牢固、美观的抽屉式空腔砌块，模块化安装垒砌而成的可使岸坡、护岸与水域浑然一体的多功能生态化防护墙(见图1)。

例如水利部某水科院与某公司共同开发的多元化抽屉式空腔生态砌块，其前部为生态部分，后部为挡土结构，中间空腔为生态孔，辅以锚固孔、土工格栅等(见图2)。

该结构具有以下特点:

a.水土保持。砌块前部为生态部分，后部为挡土结构，砌筑后形成连续挡墙，可有效挡土，确保墙后土体不因径流流失，且挡土面为柔性结构，具有高抗压性和良好的变形适应能力。

图1 多功能生态化防护墙实例

图2 多元化抽屉式空腔生态砌块成品

b.结构安全。砌块为工厂化规模生产，工艺先进、抗压强度高、耐久性好。构件中的阻滑埂使砌块叠加后更加牢固，可有效提高墙体的抗侧推能力。且由于每块砌块后缘阻滑埂的存在，自然形成15°左右的坡度，使墙体重心偏内，从而增加墙体在侧向土压力作用下的抗倾覆能力。若利用锚固孔在孔内加筋浇注混凝土的挡墙，则更具有整体性和稳固性。土工格栅则用于1.8m以上的挡墙，利用土工格栅在土端与砌块一端之间构成拉网，可进一步增强墙体的抗倾覆能力。

c.生态平衡。砌块由生态孔、抽屉式植物空腔组成。在水下时，生态孔和植物空腔可以为水生动物提供觅食、栖息、繁衍和避难的场所;生态孔形成一个横向的迷宫，动物可以随意往来串门游动。水上部分的植物空腔内培入耕植土后，选择适合生长的各种花草、藤蔓植物栽植其中，可在短期内覆盖墙面，遮蔽砌块，形成良好的生态和景观效果。

d.救生功能。多元化生态挡墙具有多孔结构，生态孔形成很好的抓手，退阶结构不仅使墙体具有立体的美观效果，而且便于踩攀，不慎落水者可以很容易攀爬救生，是人性化的自救设计，避免了以往“三面光”难于自救的缺陷。

e.低碳环保。生态砌块融入了“变废为宝”的理念，钢渣、粉煤灰、石屑等工业废料经合理加工后具有良好的物理性能，结合混凝土材料本身的特性，可在各种环境下长期稳定运行，并且不会造成二次污染，其正常使用寿命可达到80～100年。

f.施工方便、快捷、经济、灵活。由于生态砌块的尺寸和形状标准，砌筑时可以一层层直接码上去，只要上下错缝摆放即可，简捷方便。同时还能减少气候、人为随意性等因素影响，因此，可大大加快施工进度，降低劳动强度，缩短工期，而且有效保证了墙体截面尺寸。通过特别设计的转角还可垒筑成内直角、外直角、内圆弧、外圆弧及其他景观设计与地形条件所要求的各种特殊造型。由于生态砌块的外形尺寸相对较小和空腔结构重量较轻，施工时无需起吊机械，便于交通不便的地方施工，机动、灵活。独特的空腔结构减少了混凝土的实体方量，从而降低了造价，经济可行。

2.3 松木桩护岸

松木桩护岸是近年来生态护岸的一种形式，一般选用2～4m长的松木桩直接成排打入河岸，形成挡土防护结构。其特点是构造简单、施工方便、工期短，有一定的景观效果。但是，松木桩护岸以减少森林资源为代价，因此，从保护国家森林资源、遏制乱砍滥伐和减少水土流失、防止沙漠化的角度，不宜提倡建造松木桩护岸。另一方面，民间虽有“水上千年杉，水下万年松”之说，但旧时用于软基处理的木桩常年处在水下或土中，不致氧化腐烂，而现在的松木桩护岸则半露在水上，风吹、日晒、雨淋，经受水位的上升、下降。木材不怕干，不怕湿，最怕半干半湿、干干湿湿。今天快速建起来的生态的景象，用不了几年，将会变成一排排朽木，反过来污染水域环境，迫使工程重建，造成恶性循环。因此，从国民经济长期、可持续发展的角度，采用松木桩护岸应该慎重考虑。

2.4 植物措施与树根桩景观护岸

植物措施护岸是采用乔、灌、草结合，维护河岸稳定和保持生态环境、营造良好景观的工程—绿化措施。但随着国家综合国力的增强和人民生活水平的提高，有些堤防、护坡开始采用草皮，配以乔、灌，依靠植物发达的根系而使护坡具有一定的固土和抗冲能力，起到了防止冲刷、保持水土的作用。坡面植被可以带来径流的变化，种植在水边的喜湿植物以及各种挺水植物、沉水植物和浮叶植物能从水中吸取营养，其庞大的根系还是大量微生物吸附的介质，有利于水质净化。

树根桩景观护岸是以能够成活的树根或树枝打入河岸，辅以少量的景观石块，待树枝长成后利用其根系保护岸坡，利用枝条绿化形成风景线的生态护岸。采用该形式的关键是:ⓐ要选择能够成活的树根或树枝，且品种不能太单一，否则影响景观;ⓑ要掌握施工季节，加强养护。

植物措施和树根桩护岸均为利用植物固土护坡，保护生态环境效果显著。但该种形式有一定的区域性和局限性，同时在品种的选择上既要容易成活，又要防止疯长蔓延，且必须形式多样，宜人观赏。

2.5 景观黄石园林风格护岸

景观黄石园林风格护岸的基础形式与传统护岸相近，但其上部结构采用大小不一、形态各异的景观黄石，经错落有致搭砌造型，宛如假山，再穿插配以花卉藤树，形成园林风格景观。该形式可结合河道的浅滩、深潭，与宽宽窄窄、弯弯曲曲的河、浜、池、荡自然衔接。陡峭、平缓的多种构造使堤岸与水道浑然一体，营造出丰富多彩的空间，顺应现代人类回归自然的潮流，成为人们休憩、娱乐的场所，有效地改变了城市形象，提升了城市品位。但是，黄石护岸造价远比普通护岸高，同时黄石原材料相当稀缺，运输等方面也有诸多不便，尽管深受人们喜欢，但毕竟是“阳春白雪”，难以大面积推广。

2.6 其他形式

其他形式护岸如块石固脚植被护岸、生态格网(网箱)挡墙以及扦插—抛石护坡等等，均为新兴的生态护岸形式。

块石固脚植被护岸是在河道的坡脚处抛大块石以稳定坡脚，坡面种植根系发达、生长快、生存期限长、适应性好的水生植物，以形成绿色护坡。该形式适用于水域开阔、岸坡平缓的河段。

生态格网(网箱)挡墙技术是将特种钢丝用专用机械编织成双绞、蜂巢形网目的格网片，制成长方体箱笼装入块石等填充料后连接成一体的结构。施工时将组装好的网箱置于待建的位置后在箱内装入石块、碎石、片石等填充料，装满后封箱连接形成的网箱挡墙。该结构的好处是墙体为柔性结构，适应变形，透水、透气，生态效果好，且抗冲刷能力强，同时该结构施工程序简单，对石料材质要求较低。缺点是要求石料资源丰富、特种钢丝结头易抓破人畜及动物皮肤、网箱易于变形、耐久性差且造价较高，钢丝网一旦锈蚀或破损将毁坏整个工程。由于嘉兴市河道流速大部分较平缓，因此很少采用网箱护岸形式。

扦插—抛石护坡是在河坡抛石的空隙中扦插入植物枝条，依靠块石保护下层土质、沙质岸坡免受水流侵蚀，依靠成活后的植物为河流生物提供良好的栖息环境和净化水质。施工时先进行抛石作业，而后进行植物枝条扦插施工。所选枝条长度须超过抛石层的厚度，并削尖枝条底端，以“根端朝下、梢端朝上”的方法插入抛石缝隙中，枝条下端插入泥土20～25cm，上端露出抛石表面3～5cm。扦插时注意保证树皮的完整性，以提高成活率。该方式优点是施工简单，便于机械化作业，而且扦插植物长成后可降低水流流速、减少水土流失，并有效防止太阳辐射，降低河道水温。绿树成荫，环境自然，生态效果较好。但此种形式只适用于河道比较开阔、岸坡比较平缓的地段，且所占土地资源较大，在寸土寸金、人口稠密的杭嘉湖平原，自然采用得较少。

3 不同地形条件选用结构形式的探讨

3.1 选择原则

生态河道选择应以生态安全与人水和谐为前提，首先要满足水文学、水力学和工程力学要求，确保工程的安全性、稳定性和耐久性;其次以修复受损河道为目的，通过生态河床与生态护岸等工程措施与非工程措施，营造安全稳定、自然和谐、生态系统健康功能完善的仿自然型河道。

3.2 以安全防护为主的护岸形式选择

生态河道、生态护岸的建设首先应考虑河道抵御洪水的能力和确保岸坡在受冲刷状态下的结构安全和稳定。因此，杭嘉湖地区主要的行洪通道应保证过水断面满足渲泄洪水要求，主要航道应能承受船行波的频繁冲刷而不致破坏。如南排河道、北排红旗塘、太浦河等河段，汛期水流湍急，冲刷严重，宜选择线型顺直的复式断面和石砌—混凝土护坡、护岸。

3.3 面广量大的乡村河道生态护岸形式选择

嘉兴市域的乡村河道面广量大、交叉成网、弯曲多变，断面大小不一，目前通航功能萎缩。治理的首要任务是疏浚清淤，基本上维持原河道形态，不改变河道的走向，局部过流断面偏小的地段在原河道的基础上适当疏浚拓宽，因此，在护岸形式上应以“回归自然”为主题，兼顾防洪圩堤建设，使河道整治工程与周围环境、景观相协调。首先考虑选用可靠、实用、经济且生态效果好的抽屉式空腔结构预制(砌块)生态护岸，其次考虑块石固脚植被护岸、植物措施、树根桩景观等护岸。

3.4 城市河道与景观园区的河岸护坡形式选择

城市河道整治应充分考虑排水、景观、绿化和美化城市需要，通过治理，将流水和景观融为一体，形成水上风景走廊，显示江南水乡的独特魅力。同时，城市河道整治应与旧城改造、新区开发和园区建设紧密结合，超前筹划，避免各自为政、重复建设。生态护岸形式应根据周边环境、地理位置，以多样化、景观化为宜。对一些公园、小区内的河道，可选择园林风格建筑，辅以植物措施，点缀优美的风景。有水上游览需求的河段，更应体现护岸亲水、自然、生态、历史文化与人性化的有机结合，使其成为一道具有水乡特色的亮丽的风景线。因为直立式河岸在城市河道中仍占主导地位，但生态化环境建设要求河岸适应水土交换，使水生动、植物能够在护岸上生活、繁衍、栖息，而兼有多种功能的空腔式预制(砌块)护岸在某些城市河段中不失为一种理想的型式。

4 河网生态治理过程中有关问题的探讨

水乡河网生态治理是当前河道整治的发展趋势，是杭嘉湖平原水利建设发展的必然要求。其目的是通过生态治理，提高河道的自净能力，改善河道水质，提升河道的防洪、生态、景观效应，因此，治理过程必须从实际出发，着眼于未来，因地制宜地选择合适的治理方案。切忌违背自然规律，搞“一刀切”，盲目跟风，照搬照套，造成有违治理初衷的现象。

4.1 河道生态治理应首先满足行洪排涝和航道畅通的需要

嘉兴市域地势低洼，河道成网，水运方便，汛期易涝。建设生态河道当把防洪排涝安全放在第一位，主要的行洪通道必须要满足汛期过水流量的要求。而流量的大小取决于过水断面和流速两个要素，因此，必须保证骨干行洪通道的河道断面面积，不能为了景观好看而随意束窄，线型应以顺直为主，护岸的建设也应以安全、稳固、耐冲刷为重。同时，对于四通八达的内河航道，其线型还必须满足船舶航行、交会、停泊的特殊要求，修筑的护岸工程也应首先考虑稳固、抗冲刷功能，以确保水上黄金通道的畅通无阻。

4.2 以可持续发展理念实施河道生态治理

杭嘉湖平原的河道现状是千年自然演变与人为治水综合形成的结果，因此，当前河道生态治理应以可持续发展为理念，尊重历史、尊重科学、尊重地理环境，避免矫枉过正。已建成的传统护岸，固然有不够生态化的方面，但也有它特有的长处，特别是建在排水通道和航道上的传统护岸，其作用还是应该肯定的。我们不能重蹈以往建石砌护岸时把原有的沿河绿化统统砍光的覆辙，对现有的硬质护岸全盘否定推倒重来，而应根据实际情况，立足现状，扬长避短，加以完善。

4.3 借鉴先进经验，提高创新意识

生态河道建设是一项新型的、多样化的工程，因此，必须提高创新意识，不断尝试，不断改进。如应用于生态护岸墙体的多元化抽屉式空腔砌块、生态球、生态窝、鱼巢砖等等，同时，借鉴国内外先进经验，取其精华，为我所用。如欧洲许多国家采用天然状态下的河海岸型式，日本的多自然型河流治理法［5］，美国以及欧洲一些国家较为常用的“土壤生物工程护岸技术”等等，均值得我们学习、借鉴。

4.4 分析选择，去伪存真，避免二次污染

生态河道、护岸建设形式选择要与水污染控制措施紧密结合，防止在建设生态河道、生态护岸的同时产生新的污染，如疏浚弃土处置不当或原有绿化植被遭到破坏等等。防止为了本区域的生态建设而影响其他地区的生态环境，防止貌似生态、华而不实的伪生态现象和二次污染的发生。

4.5 科学选择绿化植物

生态护岸中的植物具有固土护坡、美化环境、净化水质等功能，它能保持河岸的绿色，给人以美的享受。河岸植物应以本地乡土树种为主，防止外来生物、植物入侵，维护生态安全，保护生物多样性。

5 结语

水乡河网生态护岸建设是融现代水利工程学、生物科学、生态学、环境学、美学等学科于一体的水利工程。通过生态治理，“还自然于河道”，有助于生物多样性和河道水质的改善，提供给人们一个近水、赏水、亲水的美好环境。因此，在治理方式的选择上既要满足行洪排涝、航道畅通，又要尽可能地从生态的、可持续发展的角度着想，多方考虑以寻求最佳契合点。通过努力，使我们的河道通畅、清澈、生态、悦人，重现江南水乡碧波荡漾、绿树成荫的美景。

1 嘉兴市水利志编纂委员会.嘉兴市水利志［M］.北京:中华书局，2008:22 －25，595.

2 夏庆云，蔡军，王尉英.杭州市典型河道生态护岸的选择［J］.浙江水利科技，2011(2):21－23.

3 夏继红，严忠民.国内外城市河道生态型护岸研究现状及发展趋势［J］.中国水土保持，2004(3):20－21.

4 徐荣华.生态护岸技术在丽水市河道治理中的应用［J］.浙江水利科技，2011(5):20－21.

5 马玲，王凤雪，孙小丹.河道生态护岸型式的探讨［J］.水利科技与经济，2010(7):744－745.