生态河道护岸材料探讨

兰立伟

（浙江广川工程咨询有限公司，浙江 杭州 310020）

1 问题的提出

近年来，浙江省委提出建设美丽浙江创造美好生活，提出着力推进以治水为重点的环境综合治理，把 “五水共治”作为重大战略常抓不懈。水利投入不断加大，尤其是在河道生态建设方面，投入了大量的人力物力。这就对河道生态建设技术提出了更高的要求，河道生态建设的目标是力求在尊重自然、保护自然的基础上，采用经济、安全、接近自然、融入自然的治理措施，将河道系统建设成为集安全、生态、休闲、景观、文化等多种功能于一体的河流生态系统。而河道护岸材料的选取是影响河道生态建设成效的关键因素。随着工程技术的发展，仅靠浆砌石、混凝土等传统的护砌材料已不能满足现代河道生态建设的需求。近年来，国内外专家对生态河道护岸材料都做了大量研究，各种新型的护岸材料不断出现。本文对目前较常见或已经开始逐步采用的生态护岸材料进行分析，研究其各自的优缺点及适用条件，旨在为河道生态建设技术进一步研究和发展提供参考。

2 传统河道护岸材料

传统河道护岸材料多为硬质材料，最常见的主要是干砌块石、浆砌块石及钢筋混凝土材料等。这些材料虽然有利于河道岸坡的总体稳定，且具有很好的抗冲刷抗腐蚀能力，但其缺点是硬质材料不透水，阻断了河道生态系统与沿岸陆地生态系统物质和能量的交换，破坏了水中生物、微生物等生存场所和迁移通道，过多的硬质护岸结构也侵占了河岸绿化植物的生长空间，从而破坏了河道生态系统的整体平衡，使河流失去了天然自净能力，容易导致河流生态环境恶化［1］。

河道生态建设在选取河道护岸材料时，在满足安全要求的前提下，还应综合考虑生态、景观、休闲等多种河道功能的建设需求［2］。护岸材料的选用应改变以往砌石和混凝土护砌的传统方式，优选多孔隙、透水、透气性的材料，防止水体与河底、河岸隔离，应根据不同河道、不同河段的不同要求区别对待，综合选取生态的、多样的、自然的护岸材料，创造水、岸物质交换的条件，使河道水流中的土颗粒产生一定的淤积，为植物的生长提供土壤、为动物的生存提供栖息地。

3 生态护岸材料的要求

河道治理应在安全、可靠的前提下，充分考虑河道的多样性、生态性等自然属性，注重保持和营造河道的自然状态，创造多样的生物生存环境［3］。因此生态护岸材料应满足河道生态建设的要求，主要应满足安全、经济、自然生态等方面的要求。

（1）安全要求。生态护岸材料首先要满足安全要求，主要包括堤身整体稳定要求、防洪防冲要求、渗透稳定要求等。

（2）经济要求。经济因素是影响工程建设的重要因素，因此考虑安全、生态等要求之外，经济因素也是必须要考虑的，相同条件下尽量选用经济适用的护岸材料，以节省工程投资。

（3）自然生态性要求。为使河道建设得更加自然、生态、护岸材料应尽量选用天然建筑材料或人工材料与天然材料的结合。尽量选用多孔隙、透水、透气性材料，以保持河床与河岸的物质和能量的交换通道，便于微生物附着，为生物提供栖息地，便于植物生长，最终实现创建融入自然的良好生态环境。

4 常用生态护岸材料

近年来，随着人们对生态环境的重视，各种新型的生态护岸材料逐渐被应用到河道生态建设中。按材料的性质可分为天然建筑材料、半人工材料及人工材料。天然建筑材料主要包括植物护坡、抛石、堆石、干砌块石、松木桩等；半人工材料主要包括生态网箱、生态格网护垫 （金属、土工格栅）等；纯人工材料主要包括生态预制砌块、三维土工网垫、生态混凝土、生态袋、仿松木桩等。按护岸的防护形式主要分为斜坡式护坡材料和直立式护岸材料。

4.1 斜坡式护坡材料

（1）混凝土连锁预制块护坡。是在生态护岸发展初期较常见的护坡形式，预制块的形式多样，但结构原理基本相同，通过混凝土连锁预制块使河道岸坡形成整体，满足稳定及防冲要求。可在预制块的空心孔洞位置生长植物，增强护坡的生态性。但因受预制块孔洞大小的限制，护坡植物多以单一的草皮绿化为主，为使各预制块直接能够衔接平整，护坡坡比多为规则的统一坡比，难以形成自然多样的护坡型式。因此该材料虽然较传统的块石护坡、混凝土护坡的生态性稍有改善，但受其混凝土结构的约束，其护面的生态性和景观性仍然较差。一般在仅块石料比较缺乏的地区用混凝土连锁预制块代替砌石护坡。工程实践中常用于水上部分或潜水区域的岸坡防护。一般用于水上部分防护的可选用空心孔洞相对较大的预制块，并与绿化措施相结合，增强其生态效果；用于潜水区域防护的，可选用空心孔洞相对较小的预制块，以增强其抗冲性能，并根据不同河段的冲刷要求，选取不同厚度的预制块 （见图1）。

图1 混凝土连锁预制块典型图

（2）生态格网护垫 （金属、土工格栅）。利用网垫材料将松散的卵石等材料形成一个整体进行坡面防护，填料可就地取材、抗冲刷能力强，由于充填物颗粒小，孔隙大，在运行中容易淤积泥土，达到植物生长的目的。其根据网垫材料不同可分为金属格网和土工格网2大类。其中金属格网性能较好，适用性较强，土工格栅材料相对耐久性较差，因此须埋入土中，以防止老化。生态格网护垫适合应用在抗冲要求较高，水质较好，无腐蚀性区域，可用于水下，工程实践中常用于山区河道的常水位以下部分防护。为避免金属格网材料被腐蚀，目前一般不在沿海区域采用该材料 （见图2）。

图2 生态格网 （金属、土工格栅）护坡典型图

（3）加筋麦克垫护坡。加筋麦克垫是一种加筋的三维土工垫，它是将三维聚丙烯材料挤压于机编六边形双绞合钢丝网面上形成的。质地疏松、柔韧，留有90%的空间可充填土壤、沙砾和细石，植物根系可以穿过其间，舒适、整齐、均衡地生长，长成后的草皮使网垫、草皮、泥土表面牢固地结合在一起。加筋麦克垫的原材料为经过防腐处理的合金钢丝，相比椰网、三维土工网、柴排等材料，其抗腐蚀性更强，保证其使用寿命。但因其成本相对较高，目前工程实践中应用相对较少，一般应用在抗冲要求不高的水上部位。

（4）三维土工网。与加筋麦克垫属于同一类型的护坡材料，是类似的网状护垫结构。是用于植草固土用的一种三维结构的似丝瓜网络样的网垫，质地疏松、柔韧。一般在网垫下层先铺设30～40cm种植土，网垫铺设后撒播草籽或种植植物绿化，随后在面层再覆盖5～10cm种植土，覆盖住网垫，防止阳光暴晒造成网垫老化破损，也更有利于植物的生长。植物根系可以穿过网垫生长，长成后的草皮使网垫、草皮、泥土表面牢固地结合在一起，形成了一层复合保护层。其主要缺点是因网垫本身较单薄，抗冲性能较差，耐久性相对也较差。但其造价相比加筋麦克垫更经济，因此该材料主要应用在防冲要求不高的护坡上部高水位区域，起到前期加强防护作用。

（5）生态袋。通过特制的抗老化土工布制成具有一定强度和形状的土工袋，在袋子中充填土方，以代替一般的护岸砌石或砌块，袋子与袋子之间用特制的连接件连接成整体。优点在于护坡生态袋砌好后，植物可穿过袋体自由生长。护坡生态袋可以灵活构筑不同坡度、不同植物群落的生态边坡，吸引小生物。但其完工初期绿化植被还未形成，外观效果较差，且材料抗冲性能及抗老化性能相对较低，适合在抗冲要求较低的河段使用。工程实践中一般应用在冲刷流速较低且当地土料较充足的平原河网，为避免生态袋被腐蚀老化，应尽量应用在水质较好的河段或水上部分，使用后需及时覆盖种植土绿化。

（6）生态混凝土。是通过材料筛选、添加功能性添加剂、采用特殊工艺制造出来的具有特殊结构与功能，能减少环境负荷，提高与生态环境的相协调性，并能为环保做出贡献的混凝土。将草籽、腐植土、水泥、外加剂和水经混合拌制后，利用高压喷射粘结到坡面上，或者制成多孔隙预制块，草籽发芽后从混凝土孔隙中长出覆盖坡面，起到美化坡面的目的。其优点是保水性好、强度与普通混凝土相当，抗冲能力较强，抗冲流速可达4.0～5.0m／s；具有大量连通孔隙，且孔隙率、孔径分布可控性良好；可实现植生绿化，生态性、景观性较好。工程实践中为充分发挥其生态景观效果，一般在护坡的常水位以上部分采用该护坡材料，可根据不同河段的防冲要求，在生态混凝土护坡中布置混凝土框格结构，增强护坡结构的稳定及防冲能力。

4.2 直立式护岸材料

（1）松木 （仿木）桩护岸。松木桩主要作为岸坡及护脚防护以及基础加固处理措施。其优点在于既可以起到防护作用，又具有一定的景观效果，能够与周围环境较好地融合，缺点是松木桩的耐久性较差，为了提高其耐久性，近年来出现了钢筋混凝土预制的仿木桩材料，提高了耐久性，但成本有所增加，而生态性有所降低。工程实践中松木桩护岸常应用于平原河道、软土地基河道，主要用于水下部分防护，桩顶部在水位变动区与景观叠石或堆石相结合，增强其防冲性能。松木桩护岸上部常采用自然生态的植物护坡结构，也可根据亲水休闲需要，在桩顶常水位以上设置游步道。

（2）混凝土生态砌块挡墙。其本质为异形混凝土预制块，通过一定的砌筑方式形成挡墙结构，其整体性和抗冲刷能力都比一般混凝土预制块强，砌块之间留有孔洞，可供植物生长，有一定的透水性。但孔洞面积占25%，生态景观效果性一般，造价较高。工程实践中常用于石料较缺乏的平原河道中，主要用于常水位以下部分防护，挡墙顶部可设置亲水游步道与植物绿化带结合布置，增强其生态效果。典型断面见图3。

图3 混凝土生态砌块挡墙典型断面图

（3）金属网箱挡墙。金属网箱的原理基本同生态格网护坡材料原理一致，均为通过网状材料将松散的卵石等材料形成一个整体进行岸坡防护，填料可就地取材、抗冲刷能力强［4］，由于充填物颗粒小，孔隙大，在运行中容易淤积泥土，达到植物生长的目的。工程实践中金属网箱挡墙常用于水质较好、石料丰富的山区性河道，主要布置在冲刷严重的顶冲河段或用地较紧张的河段。

5 结 语

各种护岸材料各有其特点及适用条件，在河道生态建设过程中，应根据实际条件，不同的水文气象环境，因地制宜地选用合适的生态护岸材料。为了保持河道的多样性，应避免河道形态、结构、材料的单一化、避免规则化，尽量根据不同功能需求选用不同的材料，天然材料与人工材料结合，多种生态材料综合使用，达到生态多样性的要求。生态护岸材料宜优先选用植物措施、松木桩、黏土护坡、三维土工网、柴排、砂砾护坡、干砌石、堆石、野山石、卵石、生态网箱、多孔隙混凝土预制块 （空心连锁预制块、生态砌块挡墙等）、生态混凝土、土工织物等，及其多种组合形式。

国内近年来虽然大力开展河道生态建设，取得了不错的成绩，但还处于起步阶段，存在的问题依然很多，缺乏统一的标准。许多新型材料、型式等还处于试验过程中，技术上还应磨合。需进一步加大对生态护岸材料的研究，新型生态护岸材料的研发，应该更加注重与天然材料的结合，以及对生态护岸施工工艺的要求，注重对现状生态河岸的保护及利用。

［1］王宏俊 .生态材料在河道生态工程治理中的应用 ［J］.人民长江，2013 （6）：87－88.

［2］高晓琴，姜姜，张金池.生态河道研究进展及发展趋势 ［J］.南京林业大学学报：自然科学版，2008，32（1）：103－106.

［3］夏永成，骆勇军.河道生态建设技术初步研究 ［J］.浙江水利科技，2012 （3）：23－25.

［4］刘娜娜，杨德全，张书宽.生态河道中护岸形式的探索与应用［J］.中国农村水利水电，2006 （10）：97－99.