生态技术治理河床稳定及河岸防护

李全玉

(黑龙江省宝泉岭垦区水利勘测设计有限责任公司，黑龙江 萝北 154211)

生态技术治理河床稳定及河岸防护

李全玉

(黑龙江省宝泉岭垦区水利勘测设计有限责任公司，黑龙江 萝北 154211)

因全球自然环境逐步恶化加之民众环境意识不断提高，各建设项目皆应致力遵循自然地貌加以改善。河流整治工程必须受到约束，加强环境影响评估及监测调查。并采用配合自然或抚育方式实施。传统采用刚性构造设计观念要改变，达到标新立异，例如改采用生态技术以构筑兼顾景观地貌、生态抚育而且结构安全。

河道治理；河床稳定；河岸防护；生态技术；物种多样性；特有生物；和谐美观

伴随社会发展自然环境逐步恶化及民众过度开发，耕地入侵湿地、洪泛区、行洪区，为换取用地，被迫将水路沟渠化并破坏原生植被，造成水土流失加快水体下泄流速，洪峰出现集中、自净作用衰减、鱼类无法繁育、水生物生存及野生动物栖地破坏，景观地貌不协调，衍生许多始料未及生态负面效应。

河流治理如能兼顾生态完整性应考虑包括沿岸溪谷、森林、动植物栖息地，采用生态技术发挥树木根系发达良好护岸功效，并能有效截留地表土壤中丰沃养分，并能摄取水中营养，发挥水质净化作用，树荫更能阻挡强光维持水体冰冷温度，阻止水生植物过度滋生，提供亲水昆虫重要栖息场所。

在无现今钢筋混凝土刚性建材之数百年以前，我们祖先采用具生命力顽强的材料如柳枝条等治理河流，即成功的保护河床稳定及护岸安全。现今国外文献资料明确显示。运用柔性设计或搭配半刚性如抛石、石笼、木框植生之复合性构造，对于河床及护岸稳定及冲蚀控制，都可达到良好效果。长期看即可保护脆弱的生态环境又可改善当地生物栖息地[1]。

1 河流生态治理技术

生态治理工程需进行植物基盘维护工作，应设法减少建设对于生态冲击及采取生态替代补偿，实施前最先采取“回避”措施，真无法“回避”时才考虑“最小化”，如“最小化”效果不显著才再考虑“最适化”补偿的替代措施，而最后“最适化”则是为了“最小化”更增效果的措施。

违反生态原则的工程技术，常常是效率不显著又花费昂贵，如能改由生态水循环借助自然水文循环系统力量来治理，不但符合环保更是为吸纳洪水的洪泛区而节省大约九成水利工程经费，这才是典型生态防洪措施。

针对河川生态技术保育之目标，可以概分成3个等级：

1)第一级为以物种多样性的生态为主，且其主要目标将流域生态复育为原先的生态技术于河床稳定及河岸保护之技术历史状态。

2)第二级为基于特有生物生存，而衍生的河川流域生态改善工程。

3)第三级为以美观及河床稳定状况为主，而非生态之标准来规划。

当前水利工程仍从以人为本角度出发，唯优先考虑如何兴建最有利，完全不从生态角度考虑物种生存，这在国际上是很落伍的做法，也说明生态技术在国内仍有待宣导与建立共识。生态复育工程通常是长期间才能检视出其结果成败，必须于最开始阶段即排定主要复育物种及其面临生存环境压力因子，进而塑造合适生存环境条件，如长流期间、流速范围、最大安全流量、水位涨退速率及洪水泛滥频率。

河流生态治理技术，是运用具生命力植物自身材料特性，或配合其他既有构造物于不稳定土地、水域、河床及护岸上，以达到稳定构造，不需要人为外力或最少能量介入，而能维持系统稳定，可以增添生态、经济、美学上的效益，且生态技术绝对可以完全取代传统刚性构造，传统技术与生态技术之比较如表1。但现在多用于弥补土木工程不足的地方，本文要强调生态治理技术绝非附属替代技术，而是必要且具智慧的补强技术，完全是具技术性的河道治理技术。应用生态技术于河床稳定及河岸保护技术，一般具有以下功能：①防止河岸地表侵蚀；②防止河岸土层流失；③延缓洪峰减弱洪害；④涵养水源净化空气；⑤吸附污染改善水质；⑥提供生物食源及栖所；⑦改善微气候美化景观。利用洪泛区构建湿地来净化水质、冲蚀控制、改善鱼类及野生动物栖地、污水处理、游憩景观等5项目标，其整体效益大于征收成本，极具生态经济效益[2]。

表1 传统技术与生态技术比较

1)土壤保护技术：以密布植被方式保护土壤，保持温度增加生物生存，防止雨水冲蚀，但效果无法达到地下。

2)地质稳定技术：利用植物根系特性，稳定河床，保护护岸边坡抵抗冲蚀。

3)组合施工技术：配合石材、木材、钢筋、混凝土、塑胶等产品延长结构体使用寿命。

4)辅助施工技术：利用草种子及植栽完成最终景观。

2 规划执行准则

规划如仅符合景观，未能达到河床稳定及护岸冲蚀防治，充其量仅可称为美化环境工程，要发挥保护及控制冲蚀功效，需选择适应当地环境天然建材，并符合水生生物复育及生态上需求的技术。

设计初期邀请地质、生物、植物、土壤、环评专家提供专业意见，经细部调查，实验室分析后提供横断面设计构想图；可以设计迂回窄而低水河道，来处理宽广洪水道，池塘则提供水生物生存，及减缓流速保护河岸，亦可牵制河床底质迁动，对于有河床冲蚀、坡度、水位变化、断面开挖区都需特别小心设计[3]。

选择适合当地特性之适当施工机具，依据设计准确修坡，避免造成陡峭坡降，使用当地木料、砂土，石材，避免将大石放置于冲积平原及尽量采具生命力材料避免采用钢筋、混凝土、塑胶等包覆于河床及坡面，采用邻近区域繁殖之植栽，保存现存水生植物于河道中原始生态技术于河床稳定及河岸保护之技术位置，如因机具动线考虑，亦需暂时迁移至附近复育后重新植回，禁止砍伐清除现有冲积区上树林。当发生有曳引力及流速超过河床及河岸材料强度；新植栽根系尚未发育完成前有保护之需要；地下孔隙水压增加造成河床及护岸细粒料流失；既有空间不足够以植栽法改善的区域，在以上情形不可避免时，方可采用刚性建材[4]。

3 构造物设计

设计水工构造物，一般收集资料及评估步骤如下：

1)取得地形图、航拍图、投影图、施工平面图。

2)工地调查、路线规划、纵向横向剖面图、水文资料。

3)评估河床地质成分、水理调查分析结果及河岸稳定性。

4)评估调查计划区域内环境、植栽情形及可用之水生态资料。

5)建立灾损发生原因，以利未来修复工作需要。

6)建立工程完成最终目标及届时的外观。

7)选择具生命力枝条及枯枝当施工材料。

8)选择适当施工方式及类型。

9)选择最理想生态技术植栽断面执行如图1、图2，考虑相关植栽特性如芦苇必须全日照，及水位变化对植物根系影响，或具净化水质条件及植株高度。

图1 理想河流生态治理栽植断面

图2 理想河流生态治理栽植断面

生态技术采用植株来保护河岸具有以下优点：①植株不会过度阻碍水流或限制水流经过；②密植草皮可以种植在所需特定区域，短时间内快速生长成功；③草皮具有很长生命期，相较其他保护工法便宜，维护上亦相当简单；④拦阻淤积之飘浮物可以轻易清除。

缺点部分为需投入后期维护费用，对于溪谷及河道地区较不适合木科植物，草本植物可承受长时间1.8m/s，或短时间4.5m/s流速冲刷，及长时间生态技术于河床稳定及河岸保护之技术100N/m2曳引力限制，木本植株因株径较粗，会造成涡流有损及护岸可能，故每6～8a需彻底修枝。至于一般最常用于使用护岸植栽的灌木及柳树其使用上限制有柳树无法保护岸趾遭受冲刷侵蚀，仅限用于稳定之天然河床；所发挥保护范围限于天然繁殖植株区；河岸平均坡度不可超过1∶3，局部地区可以达1∶2或2∶3；扦插时间必须提早一季，并植于平均水位面以上，以足够新根系发育抵抗洪水侵袭；柳树可承受100～140N/m2曳引力，根系具良好贯穿力，因需呼吸作用，根系表面不可密覆草皮；温暖气候及湿气充足条件下有最佳生长条件；可以忍受长期洪水浸泡，不致影响生长；柳树生命周期约40a，如无其他竞争树种更可达100a；了解植株生长栖地环境，选择最少维护而生长快速之植株特性，才能扮演保护河岸角色。

4 结 论

水利工程师一直都是生态体系中影响力最大的整形师及生态系操纵者，一念间可以让环境变得很生态、永续、美丽，也可以变得不符合生态、绌劣、丑陋。不论负责河流堤防设计、河流治理、道路桥梁兴建、水土保持工程、游憩景观设计、绿化及美化等工程，均应有责任与认知，其所作所为将对环境生态及景观产生广泛而长远的影响。如何在面临工程安全、生态保育及景观维护之多重社会压力下，以专业的工程技术配合生态知识，使工程在安全、经济效益、社会需求、生态平衡及自然景观各层面协调共存，是当前水利工程师重大研究课题。

[1]毛浅坡，彭文启，李贵宝，等.利用生态技术治理农村水环境[J].中国水利，2004(07)：32-33.

[2]杜卫平.利用生态技术治理官厅水库污染的探索[J].中国水利，2005(17)：42-44.

[3]黄波，张秀川，许毅涛.应用植物蓠生态技术治理强风化岩质边坡研究[J].云南环境科学，2004，23(S1)：14-16.

[4]刘学功，李金中，李学菊.生物生态技术在城市景观河道水环境改善中的应用研究[J].海河水利，2008(04)：37-39.

EcologicalRiverbedStabilityandBankProtectionTechnology

LI Quan-yu

(Heilongjiang Province Baoquanling State Farm Water Conservancy Investigatio and Design Co.，Ltd，Luobei 154211，China)

Because of the global environment deteriorated gradually and people's increasing awareness of the environment，all kinds of project are aimed to harmonize and improve geography.River regulation project must be restricted，strengthening environmental impact assessment and monitoring survey，combining with natural and tending recovery method.Traditional rigid structure design concept must be changed to realize the harmony with nature，for example adopting ecological technology to build a landscape harmonized with the geography，conducting ecological tending and realizing structural safety.

riverbed governance；river course stability；river bank protection；ecological technology；biodiversity；endemic species；harmony and elegance

1007-7596(2014)01-0027-03

2013-12-09

李全玉(1980-)，男，黑龙江友谊人，工程师。

X171

A