浅谈传统护岸向生态护岸之转变

陈丹 杨文健 钟世雄 蔡晓纯 田丽珊

摘  要：该文从功能要求、设计依据、建筑材料和水流特性4个方面分别阐述了传统护岸与生态护岸的差别与转变，提出传统护坡向生态护坡转变是人类与环境和谐共存的必然趋势。但在实际建设过程中也必须充分考虑它对水流水力特性的新影响，应因地制宜根据河道的形态、植被种类和生长环境等因素做好前期研究。

关键词：生态  植被  斷面  流速  糙率

中图分类号：U617    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）01（b）-0081-02

我国拥有众多河流，河流数量在世界前列。我国的天然河流总长加起来约有45万km。河流对人类而言是一把双刃剑：一方面，提供了养育人类的条件;另一方面，非常容易产生问题，对人类的生命财产造成威胁。河流产生的主要问题有：岸滩冲刷引起塌岸，河道滩地水土流失，引起防洪堤岸的敏感性和危险性上升，令河势趋于不稳定的状态，对国民经济造成重大影响。因此，近年来对防洪护岸的关注度越来越高，越来越多专家学者对护岸的机理以及护岸型式进行了研究和创新。

近年来，全国开展了大规模的江河整治和防洪体系建设，随着国民经济的增加，人们在追求护岸实用功能的同时，也对生态、景观、亲水等附属功能提出了更高的要求，因此，防洪护岸的设计由原来的硬质化护岸向软质化护岸转变，即向生态护岸的转变。

1  功能要求之转变

传统的河流护岸工程主要功能有防治岸滩侵蚀、洪水决堤、漫溢以保障人类社会、经济和生命财产安全;保证河流的过流能力，通航能力等功能。一般多为采用浆砌石、混凝土等材料构筑的硬质化护岸。由于其硬质化的特点，不能很好地承担水流与陆地之间缓冲段的过渡功能，破坏了生物栖息地环境，弱化了生态系统结构的整体性，影响河流生态系统的稳定性，降低河流的纳污、自净能力，从而引起环境与水质的恶化，进而威胁人类的健康生活。由于传统护岸型式沿程固定，不会有较大的变化，河流栖息地几乎不存在原有的多样性，随之降低了生物群落的多样性，使河流及周边逐渐失去生态性，破坏了河流生态系统的健康。

随着人们对生态系统保护重视程度的提高以及最近提出的人与自然和谐发展的概念，生态护岸技术越来越受到关注，生态护岸不仅拥有传统护岸保持河岸稳定，防止岸坡侵蚀的功能，还能较好地承担陆地与河流地过渡段功能，且兼具景观性、生态性、生物性和安全性、稳定性、工程性、耐久性，在使水流结构更为稳定的同时，提升工程的环境生物效应和防洪护岸效应，以达到一种水体、土体、生物与工程的多方面有机结合，形成利于生物生长、环境自然代谢的自然结合状态。

2  设计依据之转变

传统的护岸工程以水力学最佳水力半径的理论为基础，依据的两个原则是：（1）在相同的流量下，达到最经济的断面。（2）在相同的断面型式下，达到最大的流量。传统护岸在结构型式的选用上一般满足断面渠化和最小糙率这两个要求，注重防洪固岸的功能性，很少考虑到河流的生态属性，因此使河流的自然生态趋于不稳，易遭破坏。

生态护岸则要在保证安全性[1]的基础上，提出了以下3个方面更高的要求：（1）生物性[2-3]，本土的原生动植物在工程的前中后期均能保持原有的生活状态，栖息地没有产生较大的变化，生物种类数量没有产生明显的降低趋势。（2）亲水性[4]，能满足人们与水亲近，与水接触，观看水景等要求，这一点主要要求在结构设计方面稍加注意，在护岸设计施工上设置生态岸滩、亲水河堤等结构即可。（3）景观性[5]，护岸完工后能与能融入周围的景观环境中，不会令人感到突兀。

3  建筑材料之转变

传统护岸采用的主要建筑材料一般为：水泥、砂浆、石料、混凝土和沥青等。这些硬质化结构材料缺乏亲水性、景观性，无法满足人们回归自然的追求。

生态型护岸按照天然材料（诸如植被、木材、石材）的使用情况分类，主要有以下3种类型[6-8]：（1）自然原型护岸。该种护岸主要是在护岸上直接种植草皮灌木等植被（有时会在植被上设置加固材料，如栅格状混凝土块或土工织物等），以保持河道堤岸的自然特性。（2）自然型护岸。该种护岸采用的人工材料较多，在种植植被中镶嵌石材木材等材料，使护岸型式布置更为合理，以增强堤岸抗洪能力，岸坡抗冲能力。（3）多自然型护岸。在自然型护岸的基础上，再利用钢筋混凝土等材料进行加固，适用于对抗洪能力要求较高的河流护岸上。

可以认为，护岸对防洪、抗冲等的要求越高，人工材料的使用量相对就越多。使用天然材料有以下优点：（1）工程造价较低。（2）提升现场环境效应。正是看重对天然材料的应用和开发组合使得护岸从“传统型”走向“生态型”，由“硬质化”走向“软质化”。

4  水流特性之转变

传统护坡大多以河床为基础，砌筑刚性材质的挡墙，缩减了天然河流的过水断面，拉直了弯曲河道的自然形态，增大了断面水流流速，反而造成河道水位的抬高，增加了洪灾的发生可能。河流本身所具有的泄洪功能遭到破坏后，只会加剧洪涝灾害的发生频率和强度。

生态护岸在满足防洪要求的基础上，重点砌筑透气透水、生长植物的生态防护平台，原来的河道体系不用被破坏，而且通过加宽河岸滩地，增大了过水断面面积，分担了主流负担，降低了水流流速，不仅减少了洪灾的发生，而且为更多的水生生物营造了生存空间。栽种草皮、灌木等植被还能起到蓄洪、固土抗冲和美化景观的功能。但由于植物为天然材料，其枝叶生长具有不均匀、状况随机和大小随机等特点，因此护岸对水流的敏感程度较传统护岸更高。草皮阻水特性受植被的生长状况、水流条件影响。植被密度越大、植株发育的越粗壮、植被对护岸覆盖成都越充分，其对水流的阻碍作用也越大。

传统护坡向生态护坡转变既是人们对自然的重新认识和改造，也是今后继续利用河流资源以及人类与环境和谐共存的有力保障。我们在看到生态护坡有利优势的同时，也必须充分考虑它对水流水力特性的新影响，尤其是滩地形态和植被的选取。在实际建设过程中，应因地制宜根据河道的形态、植被种类和生长环境等因素做好前期研究。

参考文献

[1] 王新军，罗继润.城市河道综合整治中生态护岸建设初探[J].复旦学报：自然科学版，2006，45（1）：120-126.

[2] 董哲仁.生态水工学的理论框架[J].水利学报，2003，34（1）：1-6.

[3] 岳隽，王仰麟，彭建.城市河流的景观生态学研究：概念框架[J].生态学报，2005，25（6）：1422-1429.

[4] 陈明曦，陈芳清.应用景观生态学原理构筑城市河道生态护岸[J].长江流域资源与环境，2007，16（1）：97-101.

[5] 梁开明，章家恩.河流生态护岸研究进展综述[J].热带地理，2014，34（1）：116-122.

[6] 黄小鹏，谢军.河道整治中常用生态护岸类型[J].水运工程，2017（11）：109-113.

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

[8] 郭赟.浅谈河道生态护岸形式及应用[J].中国农村水利水电，2011（7）：119-120.