河道生态护岸优化设计研究

刘子源

(辽宁省北票市凌河保护区管理局，辽宁 朝阳 122100)

河流为农业耕地、人类生活提供丰富的灌溉水和饮用淡水资源，并在交通运输、水上休闲娱乐、保持绿地水分涵养等方面发挥着巨大作用，它是组成地球生命的重要部分以及维持人类生存发展的基础。人水相互关系中人为活动的影响最为显著，即生态环境、河流物理特性、水文特征受人类的影响强烈；此外，河流提供的社会价值和经济价值对维持人类日常生活以及经济社会发展极其重要[1]。总体而言，河流生态环境已经受到人类的显著影响，保持河流天然属性或未受人类影响的河道几乎不存在。生态护岸是一种防护河流坡面的新型结构形式，将水利工程与植物或植物应用于河道治理，由此实现河流自净、景观、生态、防洪等综合效应。河流生态系统与绿化带、护岸相互协调且密切联系，其中河流沿岸植物群落保持水土、净化水质、吸附污物为主要价值体现，通过维持河流内外水气相通达到真正的生态化，并具有满足防洪和水利要求的抗冲刷性、安全性、稳定性等功能[2]。因此，在维持生物圈物质循环中河流生态系统具有关键作用，属于联系海洋与陆地的纽带以及流水生态系统类型，同时保护河流生态环境也是可持续发展的必然要求。

目前，我国对生态护岸这种新型设计的研究应用较多，经过长期的实践探索已形成较完善的施工程序与理论体系，为改善河流生态环境和维持水系统良性循环提供技术保障。例如，环城河治理项目实施了截污、疏浚、生态绿化等措施，充分发挥了河流休闲、旅游、航运、防洪等功能；成都府南河治理工程引入的生态河床、生态河堤、人工湿地等工程措施，使得河流生态系统逐步得以重建，在环保、经济和社会方面取得了显著的效益；苏州河实施的水环境建设和生态治理措施，逐渐形成了景色宜人、水清岸绿、焕然一新的城市河流；浦东区河道整治工程将“环保”理念应用于设计、施工、管理等全过程，因地制宜的选用水边栽植物、多样化水流、河岸及边坡种植林草等护岸形式，水系统逐渐得以修复，为重塑江南水乡风光以及推进水生态文明建设提供了强有力支撑[3，4]。

生态护岸具有很多类型，通过组合不同的类型可以获取多种护岸形式，如土工格栅、土工网符合技术、土工植草固土网垫等。人们生态保护意识的增强以及城市经济的快速发展，使得生态护岸技术的重要性地位日趋突出，特别是滨水城市、港务区的应用更加广泛。所以，生态护岸的应用前景和价值非常高。美国、德国、澳大利亚和日本等提出了自然河道设计技术、河流生态自然工法、绿植被技术及近自然工事等方法。实践表明，河道生态护岸现已在多个地区广泛应用并取得较好成效，为实现人类活动与河流景观的和谐相处，维持河流自然地貌和原有水文特征，逐步形成自我净化与修复、多样性物种和谐共生、陆域草木茂盛、水环境改善、水体自然鲜活流动的河道系统等提供重要保障[5]。

1 生态护岸设计原则

实际工程中生态与景观为生态护岸设计的两大内容，应遵循场所地域性、生态健康性、整体景观性和结构安全稳定性3个原则合理设计护岸，从而实现河流生态健康及其功能目标，保证生态护岸的可行性、合理性。

场所地域性。该原则要求结合防洪治理规划和自然岸线特征，充分考虑地域场所特点以及城市生态景观要求，在保证区域大环境与生态景观相协调的情况下，因地制宜的合理设计河道岸坡，避免不切实际或盲目性设计。例如，充分体现城市文化、民族风情和区域特征的生态护岸，在设计过程中要求尊重乡土知识、传统文化等地域场所特征，将回归自然与提升城市品位有效结合，充分展示现状水景元素、地形魅力以及突出地域文化特点，并在景观中融会贯通地域文化底蕴以延续当地历史文化，深入探究生态工程技术创设个性化生态护岸。

生态健康性。生态性是指综合治理工程以保证河流生态健康为基本条件，采取一系列整治措施以满足各类水生物种的生长需求。为实现河流生态系统的持续健康发展尽量保留原有生物群落，以维持水系统良性循环及提升河流自净能力。一般地，常见的治理措施有生物栅、稳定塘、生物浮岛及人工湿地等，注重河流生态走廊与河岸植被建设，更好的控制和治理河堤土壤侵蚀；另外，为进一步提升河流水体的生物净化功能，实施发展水生动物、种植耐水和喜水植物等措施。这些措施具有改善局部气候、发挥水景观效应及提高生物多样性等功能，成本投入较低，可有效解决污染物控制费用高或污水处理技术难等问题。

整体景观原则。从三维空间的角度统筹考虑河道的左右岸、上下游，将河流各要素恢复与经济模式相耦合形成整体景观，综合考虑河流水资源利用、水土保持、土地利用等整体要求。

结构安全稳定性。在防洪泄洪、防治土壤侵蚀时护岸发挥着重要作用，沿河居民生命财产安全与护岸安全稳定性密切相关。为最大程度的发挥护岸工程防洪排涝、保持水土的功能，应着重考虑结构安全稳定性合理设计护岸结构。研究护岸结构稳定性时必须保证河床、坡度、曲向、宽度、深度的协调性，若无法保证协调一致性势必会降低岸边护坡的稳定性。此外，护岸设计还要考虑生态环境影响小、防洪排涝功能强等要求。

2 河道生态护岸优化设计

2.1 地质概况

大凌河河谷盆地为朝阳市区地貌类型，盆地总体呈西南-东北分布特征，盆地两岸向大凌河微倾斜且盆地内地形平坦。朝阳市中心城区位于宽阔平坦的大凌河左岸，河流两岸地形部队称。朝阳市东大桥至大街中心广场一带、第二橡胶坝大堤以外至东大桥地区的地表高程为66.8～164.8 m和65.5～163.4 m，河道略高于大堤且靠近大堤；大堤内漫滩及河床、高漫滩区与阶地地表高程为60.4～158.0 m和62.5～161.2 m。大凌河朝阳城区段的径流下泄方式以洪水为主，非汛期径流量小基本断流，而汛期流速快、泄洪量大极易引起洪涝灾害，已建堤防工程无法形成封闭防洪圈，防洪设施明显不足。

一直以来，传统的河流治理方法主要是利用流水量排导功能冲刷携带污染物，选用浆砌石或混凝土改建河道护坡形式以保证河流的顺畅运行。然而，浆砌石或混凝土固岸、裁弯取直、疏挖河道等护岸形式，可以为沿河居民和城市建设提供相对安全的生活空间以及发展环境，但此类硬质式护坡形式也会进一步加剧水系统循环的破坏，由此引发一系列的生态环境问题。因此，有必要研究生态护岸技术增强河流系统的自净功能、河道生物种群多样性和河堤岸坡结构稳定性[7]。

2.2 方案优选

经多次反复论证，结合大凌河朝阳段工程地质条件合理设计两种生态护岸方案，即斜坡式空心方块护岸、植树+抛填块石护岸。

植树+抛填块石护岸是将块石抛填于马道位置以增加岸坡稳定性，通过有效结合原有植被与种植于斜坡位置的树木发挥其生态功能。该方案具有对岸边破坏性小、岸坡维护简便、工程造价低等优势，但其抗水流冲刷能力相对较弱。根据经济实用和易于就地取材的原则，考虑大凌河河边石料较多的实际情况选用植柳树护坡+抛填块石护脚方案，若按50 cm×50 cm的株行距定植柳树，则需要投入的柳树为44 株/m，结合当地市场价格植柳树+抛填块石护岸的投资成本为680 元/m。

通过对比分析斜坡式空心方块护岸、植树+抛填块石护岸的取材方便程度和投资大小等诸多因素，确定工程较短、投资较低、取材便捷的方案为植树+抛填块石护岸，这种护岸对岸边的破坏影响小且维护起来比较容易，因此可作为最终的最佳方案。

3 结语

(1)河道生态整治属于一项涉及水生物种、岸坡动植物信息和物质交流交换的复杂系统性工程，其动态性较强，并且生态护岸还要正确处理生态保护与防洪安全之间的关系，在满足水土保持、行洪排涝等要求的基础上营造良好的生物栖息环境。因此，必须在满足安全稳定性的情况下营造和恢复物种多样性生态环境，由此促进土壤、生物、河流之间的良性循环，切实提升河流水系的自修复和自净化能力，并为河流生态系统以及修复受污染河流提供支持。

(2)护岸型式的选择在很大程度上决定了水生态环境保护、防洪工程安全状况，不同河段的周边环境、水利条件和地理位置存在一定差异，故护岸方案的选择要充分考虑与周边环境的协调性，并且保证河道岸坡稳定性和行洪安全，以实现创建和谐的自然景观区、增强自然景观效果、重新设计河道斜堤和改善水体环境的目标。