城市河道生态护坡技术发展综述

(重庆交通大学河海学院 重庆 400074)

一、引言

传统的河道生态护坡按照工程的结构稳定和安全来设计,在施工过程中常常采取最简单的施工工艺，虽然保证了边坡的稳定和安全，但忽略了工程后期使用中环境所遭到的破坏。随着时代的发展顺应自然的要求，生态意识进入到护坡工程。在河道护坡工程中逐渐如入了水“安全、水环境、水资源、水景观”各方面的协调[1],将植物与工程相结合，充分考虑生态效应。在城市河道中，不仅要满足人们生活的需要，更多的要考虑河岸的生态环境要适合人们生活，要求人与自然和谐共处，保证河道的生态多样性。河道的功能不再局限于“泻洪、排涝、蓄水、引清、航运”,而且还包括“景观、旅游、生态、对周边环境的呼应”等等。目前国内对河道生态护坡的理论和护坡技术的研究仍比较多,但大多集中在对生态护坡的概念、结构形式、材料、功能的定性描述，或是只关注护坡技术本身,在设计和施工中没有一套标准系统和规范，缺乏河道生物资料和已完成的生态护坡工程进行跟踪监测或工程评估结果统计，对护坡建成后两岸水生及两栖动物的生存状况没有深入的研究。

二、生态护坡内涵

生态护坡定义在生态系统中，是生态系统中的一个子系统。生态护坡在满足传统护坡的工程的安全稳定的前提下，还要满足河道生态系统的平衡恢复。生态护坡是一个开放式、耗散结构和动力式的系统。它与周围的生态系统不仅有着密切的联系，还进行物质能量交换，具有自动调节的功能，能够减少水流对河岸的冲刷，对来水起缓冲作用。生态护坡的动态平衡，不仅联系了水流与河岸的能量转换，对水生动植物的生存发展起到了保护作用。随着社会的进步，生态护坡的涵义得到了更多的丰富，生态护坡与生态系统的关系紧密，以适应人们生活发展所需。

三、河道生态护坡现状

(一)国外生态护坡技术。国外发达国家对环境和生态退化的问题认识较早,瑞士、德国等于年代末就已提出了“自然型护岸”技术，他们很早就开始研究传统的护坡技术对环境与生态的影响,认为传统的混凝土护岸会对环境带来不良的影响,从而引起生态退化。在20世纪末国外就有学者对生态护坡作出了定义，生态护就是单独利用植物或非植物，或者利用其于工程相结合的措施来保持坡面稳定和减轻坡面侵蚀。美国在新泽西州建设的生物护岸工程,抵御了1999年弗洛伊德飓风的袭击,生态护岸基本没有损坏,证明了生态护坡的实用性与可靠性。德国莱茵河的堤防工程与环境保护相结合,改变了以往城市河堤传统型式，让人们更亲近水[2]。二十世纪九十年代初,日本把生态型护坡技术应用于城镇河道建设中,并在这方面进行了实验，推出了植被型生态混凝土。在欧美一些国家常用的技术是土壤生物护岸技术[3]。欧美国家最早应用的土壤生物护岸技术，在许多的河道护岸工程的应用中得到了很好的生态效果。

(二)国内生态护坡技术。由于经济发展比较晚，我国并不是最早将生态考虑到护坡中。因此，在学习外国河道整治和各领域的生态护坡的经验成果的上，结合我国河道整治和护坡技术的经验成果，许多城市建立起了河道生态区，在各个生态区都进行了各种生态护坡在实际工程中的应用研究。而近几年，我国在生态护坡类型结构特点和适用性研究方面比较多，主要就是为了解决生态护坡在河道中的实际应用，在各类生态护坡的比较分析和一系列具体的河道生态工程中的实验检测，满足其经济性、生态性。以往的河道为了满足人们的生活需要，裁弯取直，改变河道的原有流态，出现一系列淤堵等问题，而现如今河道护坡技术在解决这些水利问题的同时，也要同等关注河道内水生动植物的生存，保证其河道的生态多样性，避免生态退化逐渐成为河道生态护坡研究的重点方向。

(三)现有生态护坡综合评价分析。2004年夏继红等将GIS技术应用到生态护坡的水力结构设计，生态岸坡的景观设计以及它的施工管理和综合评价中得到了较好的应用效果[4]。在平原地区许士国主要从经济、环境及施工方面,建立了生态型护坡的评价指标体系。并且引入模糊集理论,依据经典TOPSIS方法的基本思想,建立了基于TOPSIS的模糊多属性决策模型[5]。在决策因素中采用了专家调查法，得到了符合该试验河道的生态护坡类型。

四、河道生态护坡设计原则

(一)水力稳定性原则。护坡的设计首先应满足岸坡稳定的要求。岸坡的不稳定性因素主要有：①由于岸坡面逐步冲刷引起的不稳定；②由于表层土滑动破坏引起的不稳定；③ 由于深层滑动引起的不稳定。因此，应对影响岸坡稳定的水力参数和土工技术参数进行研究，从而实现对护坡的水力稳定性设计。

(二)生态原则。生态护坡设计应与生态过程相协调，尽量使其对环境的破坏影响达到最小。这种协调意味着设计应以尊重生物多样性，减少对资源的剥夺和破坏，保持水体营养和良性循环，维持植物生存地和动物栖息地的质量，有助于改善人类居环境及生态系统的健康为总体原则。主要包含以下三个方面：

(1)因地制宜原则：调查清楚当地的地理条件，保证生态设计的合理性：①尊重传统文化和乡土知识；②适应场所自然过程，设计时要将这些带有场所特征的自然因素考虑进去，从而维护场所的健康；③根据当地实际情况，尽量使用当地材料、植物和建材，使生态护坡与当地自然条件相和谐。

(2)节约资源原则：对于自然生态系统的资源和能源，要做到物尽其用，主要表现在：①尽量避免使用不可再生资源，不是万不得已，不得使用；②尽可能减少能源、土地、水、生物资源的使用，提高使用效率；③利用原有材料，包括植被、土壤、砂石等，可以很大程度上节省资源和能源的消耗；④让护坡处在生态系统的动态平衡中，从而使资源可以得到充分利用。

(3)遵循自然原则：为满足人类生存所需，自然为人类提供许多的资源。主要体现在：①自然界不存在无用的资源，每一个生态系统，都有完整的食物链和生态结构，所以生态设计应使系统处于健康状态；②边缘效应，在两个或多个不同的生态系统边缘带，有更活跃的能流和物流，具有丰富的物种和更高的生产力，设计时需要考虑；

五、总结与展望

随着国家的发展，生态理念已经融入到各种工程当中，传统的河道护坡破坏环境，造成一系类的生态退化问题。生态护坡的出现表现了人们开始关注生态问题，有利于减少河道工程对环境的破坏，实现了人与自然和谐共处。对于生态护坡在城市河道中的运用研究为河道生态护坡的发展提供了基础和研究方向，在工程的综合评价方面的研究还没实现标准化，河道生态护坡的研究还有很大的发展潜力。