山区性河道生态护岸型式设计

张立群

(朝阳县凌河保护区管理局，辽宁 朝阳122004)

1 山区性河道治理工作存在的主要问题

随着生活水平的不断提高，民众对于河道生态开始提出越来越多的要求，在这样的时代背景下，河道的生态建设理念被提出并在短时间内得到社会各界的高度重视。与一般类型的河道相比，山区性河道具有水流速度更快、河道两侧土壤贫瘠、坡降大、冲刷力强等特点，因此在选择生态护岸型式时往往更为困难。

在河道生态建设理念提出之前，设计人员在选择和设计山区性河道护岸型式时大多仅考虑通过何种方式确保结构安全和稳定性，因此，硬质材料(如浆砌块石、钢筋混凝土等)往往成为设计人员的首选材料［1－3］。这种做法虽然可以为工程的安全、稳定运行提供充分保障，但也会带来以下几方面问题:

1)河道糙率会因为由硬质材料所打造的硬化护岸而出现大幅度的下降，本已湍急的水流以及较强的水动能会因此得到进一步的增强，受此影响，河槽下切以及对下游河岸的冲刷加剧，最终使原有堤防与河岸发生垮塌的几率大幅提高。

2)植被与河道间的水气循环会因为应用硬质护岸而被压缩在几乎完全消失的水平，动植物的生存环境遭到破坏、生存空间进一步减少，水生生物种群将陆续消失，不利于河岸带生态功能的保持。

3)河道水质的自净能力建立在水系与土地及其生物环境紧密联系的基础上，主要依赖于植物对水体中各类无机物的吸收以及对地表径流的过滤作用。随着硬化护岸的应用，这种联系将遭到严重破坏，河道水质自净能力则因此丧失了存在的基础。

4)破坏自然景观。受设计理念的影响，在以往的山区性河道治理工程中设计人员几乎不会根据项目所在地的实际情况对景观效果进行考量，由此带来的结果就是堤岸存在明显的人工痕迹、具有典型的工程技术特征。这种追求实效的做法固然有其合理性，但却与现代人追求人与自然和谐相处的心理期待和景观需求相背离。

综上所述，仅考虑结构安全和稳定性的设计理念已经无法满足社会发展所提出的有关生态化建设的新要求，在这样的时代背景下，可同时满足安全性、稳定性和生态性建设要求的生态护岸山就逐渐成为了山区性河道治理工作中设计人员的首选［4－5］。

2 生态护岸在山区性河道的适用性分析

主要包括2 个方面的内容:

2.1 植物护岸

所谓植物护岸，就是指将相应种类的植物种植在平整处理过的岸坡之上，通过植物根系的水力学效应和力学效应来固水保土、防止水土流失。

2.1.1 植物护岸优点

由于该护岸形式最接近原有的自然状态，因此岸坡与河流生态系统的物质交换能力将得到保持或进一步的增强，在满足生态建设要求的同时还能够发挥出景观美化的作用，物种的多样性最为丰富，造价相对低廉。

2.1.2 植物护岸存在的缺陷

在具有以上优势的同时，植物护岸也存在着以下3 方面缺陷:

1)只有经过一段时间的充分生长，岸坡植物的积极作用才能得到全面发挥，即无法在建设工作结束后立即具备设计要求的护岸功能。

2)在遭遇较大洪水或在洪水反复侵袭的情况下，岸坡植被极易遭到破坏，原本就处于较低水平的防护作用将因此进一步下降。

3)山区性河道中的河水具有暴涨暴落的特点，这不仅让植物种类的选择变得非常困难，也在相当程度上增加了设计工作的难度。

通过对优点和缺陷的综合考虑，本次研究认为在山区性河道治理工作中，植物护岸主要适用于水流速度相对平缓、水位变化幅度并不剧烈、对护岸防洪作用要求较低的河段。

2.2 仿自然护岸

为消除植物护岸的各类缺陷，设计人员引进了各类工程技术手段并将其与植物手段完美的结合到一起，在发挥自然材料加固作用的同时使岸坡的抗侵蚀能力和稳定性得到了进一步的提升，由此构建的防护系统即为仿自然护岸。

由于是针对植物护岸各类缺陷的改善，因此仿自然护岸的功能在建设结束后即可得到发挥，而且随着植物不断生长，护岸防冲刷、抑制径流的能力还将得到进一步的提升。

3 山区性河道生态护岸设计思路

山区性河道具有水位暴涨暴落、源短流急、土地贫瘠等特点，因此在生态护岸型式设计工作中，设计人员应对断面形式、护岸结构、材料和植物种类等问题进行综合考虑，以便使构建的生态护岸更加适应山区性河道的特点，进而在暴涨暴落河水的影响下始终保持良好的抗冲刷能力和生态性［6］。

3.1 断面型式

1)在一般河道的断面设计工作中，矩形断面是比较常用的型式，但是对于山区性河道，设计人员还是应在条件允许的情况下最大程度保持其原有形态。

2)同时，根据河道水位等实际情况设置分级斜坡护岸。在洪水期，所构建的分级平台可作为泄洪过道使用;在枯水期，分级平台则可作为景观休闲区。

3)若实际情况不允许保持河道原有形态，则应选择台阶型断面，以此将工程建设对于河道内种植物生存环境的影响降到最低水平。

3.2 护岸材料与结构

在前文的叙述中，我们曾经提到山区性河道具有水流湍急、土地贫瘠、水位暴涨暴落等特点。因此，所选择的护岸材料以及护岸结构形式必须满足以上特点所提出的实际要求，即必须具有较强的抗冲能力和耐久性，如格宾挡墙、新型混凝土护岸等都是比较理想的选择。

需要注意的一点是，在合理选择护岸材料和结构的基础上，设计人员还要为水中生物群落的生存构建更为有利的外部环境，如设置鱼巢等。

3.3 植物种类

与断面形式、护岸材料和结构类似，在山区性河道生态建设工作中，所选的植物种类也要充分适应河道特性，这就要求设计人员必须充分了解植物的生态学特征。

具体来说，应在保证河道主导功能的前提下，遵循生态适应性、物种多样性、抗逆性、经济实用性、乡土植物为主、生态功能优先的基本原则，使所选的植物种类适应河道在使用功能方面的需求。为提高实际效果，即便是在同一河道内，也应体现出不同河段和坡位在植物种类选择方面的差异性。

4 山区性河道生态护岸建设实例

主要包括3 个方面的内容:

4.1 工程概况

某河道生态建设工程位于山区，呈V 型河，水流速度较快、坡度较陡，两岸土壤贫瘠、保水性较差。河谷深切3 ～5m，20a 一遇标准下河道水流速度可达5m/s。

4.2 工程设计

基于河道自身的实际情况以及工程建设所提出的各项要求，堤线布置尽可能采用了原自然堤线。河道水流在正常情况下的流速较小，为避免河道进一步下切，同时也为了满足生态和生活用水需求，设计人员采用了拦砂坝，并对其表面进行灌砌石处理，使曝气量得到了有效提升。

本次工程位于山区，石料资源丰富、运输距离较短，为此，设计人员选用格宾挡墙作为护岸。格宾是一种由双绞合六边形金属网面构成的箱体结构，其内部以石材填充，强大的抗风浪袭击能力和抗冲刷能力是格宾挡墙最为突出的特点，即便是在洪水作用下发生了大范围变形，依然不会出现坍塌问题。与此同时，格宾的透水性较强，流体静力几乎不会对其造成损害。笼子间、石头缝隙间存在的淤泥既有利于与周围自然环境的有效结合，也可为植物生长提供必要条件。

在本次工程中，格宾挡墙采用台阶型挡墙，这种做法一方面可以消除直立式护岸可能存在的不安全性，另一方面也为各种植物的生长提供了良好的平台。格宾周围石块的砌筑工作采用人工形式，这种做法一方面是因为施工现场机械作业难度较高，另一方面也是为了最大程度的消除鼓包问题。

为了让整个堤防形成柔性整体，箱体间直接采用钢丝绞边。另外，石块间的缝隙处还进行了泥土的填充，并视实际情况进行了草皮种植或草籽播撒。在那些对植被有特殊要求的区段以及冲刷较为剧烈的凹岸，设计人员采用了在格宾中设置填土生态带进行绿化种植的处理方法。

4.3 植物选择

为了使种植植物的积极作用得到最为充分的发挥，本次工程在充分考虑各部分功能及彼此间关系及相互影响的基础上选择了以下植物:

1)常水位以下种植水生植物，如水葱、水生美人蕉、黄菖蒲等。

2)为避免对行洪造成阻碍，常水位与设计洪水位之间种植草本植物，如狗牙根、高羊茅、紫花苜蓿等，这些植物的共同之处在于具有较强的耐旱涝能力，且主根不粗壮、须根发达。

3)在靠近堤顶处，种植云南黄馨等下垂藤类植物。

4)在靠河底处，种植凌霄等攀爬类植物。

5)在设计水位至堤顶位置，选择具有一定耐旱能力以及良好景观效果的植物，如垂柳、香樟等。

5 结 语

山区性河道有着不同于一般河道的独特的特点，因此在河道生态护岸型式设计工作中，设计人员应注意通过以下措施来满足工程建设的实际需求:

1)避免出现传统护岸设计中存在的渠道化设计倾向，工作重点应放在如何使河道滞洪补枯作用得到充分发挥方面，具体来说，就是在条件允许的情况下使河道原有的自然特性得到保持。

2)在选择河道护岸材料时，应尽量选择那些具有高透水性、较强抗冲刷能力、整体稳定性较强的材料，并在实际应用的过程中尽可能创建有利于生物生长的环境和条件。

3)在植物种类的选择中，应坚持生态功能与生态适应性优先原则，在此基础上，应尽量满足经济适用性、物种多样性、抗逆性以及乡土植物为主的基本原则。

4)需要注意的一点是，不同功能和类型的河道在植物选择上应有差异性，即便是同一河道内的不同坡位、不同河段，也应根据其实际情况做到对植物的针对性选择。

［1］赖勇，施林祥，等.山区河道生态防洪堤关键问题及对策［J］.中国农村水利水电，2011(09):142－144.

［2］施赛虎.上海山阳镇农村河道生态护岸类型的探讨［J］.山西建筑，2011(03):218－218.

［3］王英华，王玉强，等.浅析新农村河道生态护岸型式及选用［J］.中国农村水利水电，2010(03):102－104.

［4］马玲，王凤雪，等.河道生态护岸型式的探讨［J］.水利科技与经济，2010(07):744－745.

［5］赵兰敏，梁国伟，等.探讨河道综合整治理念与生态护岸［J］.水科学与工程技术，2014(05):27－29.

［6］隋树涛.河道生态护岸及措施应用［J］.黑龙江水利科技，2012，40(08):264－265.