河道硬质护岸生态修复应用趋势分析

齐成红，王铭伦，钱新举

（1.北京良乡蓝鑫水利工程设计所，102488，房山；2.北京市房山区水务局，102442，房山）

河道硬质护岸生态修复应用趋势分析

齐成红1，王铭伦2，钱新举2

（1.北京良乡蓝鑫水利工程设计所，102488，房山；2.北京市房山区水务局，102442，房山）

河道整治；硬质护岸；生态修复

一、硬质护岸应用及优缺点

河道硬质护岸是指由坚硬的石块或混凝土材料组成的与土体完全隔绝的结构体，主要有浆砌石或干砌石护岸、现浇混凝土护岸、预制混凝土块体护岸等几种形式。本文所述护岸主要指坡式护岸和墙式护岸。

河道整治以防洪为主要目标，硬质护岸以其出色的防洪优势成为了河道整治的必然选择。硬质护岸的优点主要表现在两方面。一是抗冲刷能力强。混凝土护面的抗冲流速为10m/s，双层块石铺砌的抗冲流速为5m/s。柔性护坡袋作为一种新型护坡材料，已经较多地使用于河道整治工程之中。但抗冲能力成为限制其发展的主要因素。研究表明当水流流速超过3.5 m/s时，柔性护坡袋容易被水流冲出。当柔性护坡袋中土壤级配满足规范要求时，其抗冲能力最大能达到4.0 m/s。当河道流速较大时，一般柔性护砌将无法抵御洪水冲击，此时硬质护岸是保护河岸免受洪水冲刷破坏的最理想材料。二是就地取材，工艺成熟。硬质护岸所需要的块石、砂砾料等材料，可在河道整治过程中根据现场情况，选择不同的硬质护岸措施就地取材，降低成本。硬质护岸经历多年河道整治实际应用，从材料处理到施工工艺已非常成熟，可保证施工质量。

而硬质护岸的缺点体现在生态、景观和造价三个方面：从生态角度考虑，硬质护岸隔绝了水域与陆域生态系统联系，致使河、湖生态系统遭到孤立，不利于河流生态系统对水体自净能力的发挥和自然生态系统的恢复。从景观角度考虑，河道硬质护岸颜色单一，且表面一般无法生长作物，视觉效果较差。从经济角度考虑，硬质护岸一般需要人工砌筑，且材料成本较高，因此工程投资较高。

有研究表明，目前我国城市河流护岸硬质化程度已经达到70%左右，硬质护岸所带来的社会问题也越来越明显。因此，对河道硬质护岸的生态修复迫在眉睫。

二、生态修复研究进展

河道硬质护岸的生态修复方法主要有两种：一是再生式生态修复，即破除硬质岸坡后进行生态化改造；另一种是保留现状硬质岸坡，直接在其表面进行生态修复，结合具体方法，又可细分为植生卷覆盖法、新槽开挖技术、水泥边坡植被混凝土绿化技术和坡面打洞回填技术等。

1.再生式生态修复法

该方法是一种彻底的生态修复方案，需要拆除现有硬质护岸，并对现状进行生态恢复。该方法的设计思路是根据河流自身特点与河道内生物栖息、繁殖的需要，合理设置浅滩、湿地、绿化带等，为生物创造栖息、繁殖空间，实现水陆生态再联系。这种方案可以从本质上解决现状河道硬质护岸影响环境的问题，但会受到工程资金、用地等多方面限制，其应用存在局限性。

2.植生卷覆盖法

该方法是在现状硬质护坡的表面覆盖适合植物生长的基质层，再覆盖植生卷固坡，最后进行种植。该方法在一定程度上实现了水陆的再联系，景观得到明显改善。但是这种方法实现的水陆联系非常有限。同时，由于这种方法一般只适用于边坡较缓的位置，抗冲能力较差。

3.新槽开挖技术

该技术是在现状河道河底再次挖深，在挖深后形成的区域进行生态修复，营造水生态环境。这种方法在日本横滨市进行了示范，根据示范工程运行情况分析，按照该方法整治后，河岸植被得到恢复，生物多样性明显改善。但是，这种方法工程量大，投资高，且对河宽较小、水位变化较大的河流不适用。

4.水泥边坡植被混凝土绿化技术

该技术的具体操作方法为：先清理混凝土坡面，再用混凝土边坡固网构件挂网，分两层喷射（基层和面层，面层含混合草籽）含混凝土绿化添加剂的植被混凝土。喷植完工后，在边坡上安装喷灌系统。根据实施案例，该方法可适用于边坡倾角达到75°的坡面。其优点：①技术较为成熟，相关内容均有发明专利，并获得实际工程得到检验；②表层采用植被混凝土，抗冲刷能力较强。

5.坡面打洞回填技术

该技术是在原有混凝土护坡表面打设孔洞或凹槽，回填碎石和土壤，以提供植物生长所需环境，可以在一定程度上解决生态修复问题。但该方法对原混凝土结构的破坏及对整个防洪工程的影响有待进一步研究。

三、生态修复技术在房山区的应用

以北京市房山区南泉水河为例，南泉水河河道流速较大（2.5～4.7m/s），因此考虑采用M7.5浆砌石对险工段进行护坡，浆砌石护坡厚0.5m。护脚采用高镀锌铅丝石笼，石笼厚1.0m。

受工程投资的限制，再生式生态修复法和新槽开挖技术并不适用于南泉水河生态修复。因南泉水河河道流速较大，冲刷较强，植生卷覆盖法也不适用。南泉水河浆砌石护坡厚度达到0.5 m，采用块石砌筑，块石各向尺寸均大于0.2m。若采用坡面打洞回填技术，每个洞需要挖出一块块石，浆砌石护坡会由双层块石变成单层块石。不仅造成浆砌石厚度减小，也破坏了浆砌石护坡整体性，故不推荐采用坡面打洞回填技术。

而水泥边坡植被混凝土绿化技术的最大优点是抗冲能力强，浆砌石坡面喷射植被混凝土后，不仅可改善河道生态环境，而且可提高护砌强度，故推荐采用水泥边坡植被混凝土绿化技术作为南泉水河生态修复的主要技术。由于现状南泉水河行道树灌溉采用管灌，灌溉管线沿河道堤防布置，因此本次采用水泥边坡植被混凝土绿化技术的过程中，不需要新增喷灌设备，坡面植草的灌溉依然采用河道现有管灌系统。

四、生态修复应用前景

再生式生态修复法和新槽开挖技术的优势是生态修复效果好。但这两种方法存在工程投资大、占地多等缺点，故其推广应用将受到很大限制。坡面打洞回填技术是一种投资较小的生态恢复方案，且效果较为明显，但这种技术不能从根本上解决水陆循环的问题，且坡面打洞对原结构存在一定风险，故该技术可能会被使用在河道流速小、对护坡结构安全要求较小的局部位置。

植生卷覆盖法抗冲能力差，使其在河道治理工程中存在一定局限性。但该方法可广泛运用到渣坡整治工程中，以达到稳固边坡的目的。

水泥边坡植被混凝土绿化技术对边坡的适应性好，工程投资相对较低，且生态恢复效果明显。因此该技术或同类技术在今后河道硬质护岸生态修复中可发挥较大作用。

五、总结与建议

我国河道整治发展至今经历了初级阶段、工程阶段及环境阶段。20世纪末，我国河道整治进入了环境阶段，实现了工程治河向生态治河的转变。经过数十年的发展，我国现阶段河道整治工程中生态整治体现得仍然不够明显。其原因一是河道生态整治与区域经济发展存在一定矛盾。为保持河道较好的生态环境，需要在河道整治过程中尽量少地使用硬质护砌。为了不采用硬质护砌，在河道整治中就必须控制水流流速以减小冲刷；河道流速减小后，河道过流能力的增加必须通过增大河道过流断面；加大过流断面就需要扩挖河道，向河道两岸进行占地；而河道整治若按照生态治河理念大面积占地，必然缩小河道两岸的现状用地，造成河道两岸拆迁、占地较多，甚至影响区域经济发展。因此，在河道整治过程中，河道生态整治与区域经济发展存在一定矛盾。二是相关从业人员对生态环境概念理解不够透彻。现阶段河道参加河道整治工程的设计人员多为水工专业，专业背景造成设计人员大多从水利工程安全的角度考虑，而较少地考虑生态环境。近几年随着生态治河不断深入，生态环境概念也逐渐被水利工程师接受，但是理解仍然不够深入透彻。水利工程中的生态仅仅体现在河道沿线的简单绿化，并没有站在整个生态系统的高度考虑植物的搭配和生态系统的循环。

生态修复技术以后工程应用中，应采用 “试验—淘汰—试验—推广”的模式。根据不同河道硬质护砌特点，选择适合的生态修复方案。对比提出几点建议。

①河道生态修复中应注重多学科融合。河道生态修复工程应该是融水利科学工程、环境科学、生态学、城市规划学及园林学位一体的系统性工程。多学科的共同参与才能实现“以防洪、改善环境为主要目标，同时考虑景观、生态需求，实现防洪、生态和景观的和谐”的河道治理目标。

②鼓励全社会参与河道修复工程。河道生态修复应进一步扩大公众参与的广度和深度，保障规划者、管理者、科研工作站、自然保护者以及普通公众的参与权和知情权。科研人员、管理者以及公众对河流保护和管理的感知与理解是形成科学管理的基础，高度的公众参与可以促进科学管理的有效实施。

[1]谢三桃,朱青.城市河流硬质护岸生态修复研究进展[J].环境科学与技术,2009（5）.

[2]吴持恭.水力学(第二版)[M].北京：高等教育出版社,2006.

[3]谭水位,陈文学,吴一红,等.柔性护坡袋抗冲性能试验研究[J].水利学报, 2013（3）.

责任编辑 安天杭

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1000-1123（2016）22-0052-02

2016-09-15

齐成红，工程师。