城市河道生态护坡技术研究

刘慧艳

(凌源市水利建筑勘测设计院，辽宁 凌源 122500)

在城市环境治理中河道整治属于一项重点内容，加之人们传统意识的转变，城市河道已成为构建和谐自然环境、确保防洪排涝安全的关键。传统的硬质式护岸能改变河道的自然属性，阻断水陆系统的信息交流以及对地下水的补给，并极大的破坏水生物种栖息环境。另外，河道裁弯取直还会增大水流速度，大大增强水力冲刷河底与河岸的能力，并且各类污染物因无法被硬化裸露的护岸过滤吸收，在降水径流下被排入河流，从而产生水环境污染。现阶段，人们对自然环境、河道景观和水文化的要求越来越高，河道生态治理也必将成为未来的发展趋势[1]。本文在全面分析传统护坡结构的基础上，将形态布局、生态环境、人文景观等因素有机融合提出生态护坡的实施方法，以期为城市河道治理和水环境修复提供决策依据。

1 传统的护坡形式

1.1 传统护坡结构

人们通常把河道作为防洪排涝、供应水源的重要工具，因此河道多笔直走向且截面形状单一。混凝土或浆砌石等为传统护坡的常用材料，这种硬质式护坡形式能够提供相对安全的发展空间及生活环境，并对防洪排涝、抗冲刷和保持水土发挥一定成效[2]。

1.2 环境影响分析

虽然传统的护坡结构能够提供较安全的生活环境，有效抵御洪涝灾害以及保持水土，但从人水和谐的视角其环境协调性极差，给水系统循环以及周边环境带来较大的负面影响，这体现在以下方面：

景观环境影响。虽然笔直、整齐的河道能带来一种美观整洁的视觉体验，而从生态的视角上河岸原有植被因传统护坡结构完全覆盖，原有小型灌木及草本植物消失不见。河道周边空气清新、环境优美逐渐成为现代城市人们的追求，但传统护岸的颜色灰暗、材质坚硬、结构简单，其存在非常明显的人工痕迹，违背了现今人类“返璞归真、回归自然”的理念，并给自然环境及河流系统带来一系列负面影响[3]。另外，对于遭受破坏的传统护坡，将严重影响市民的生活环境、城市形象以及周边自然景观。

生活环境影响。河道治理工程中，膨胀剂、抗冻剂等许多添加剂被加入建筑材料内，部分混凝土或浆砌石长期处于水体浸泡状态，从而使得水与添加剂、部分原材料发生碳化反应和水化反映，河流水质明显下降。一般地，城市供水来源以城市河道为主，如果这种融入添加剂的水被市民长期饮用，势必会威胁其身心健康，甚至造成某类区域性疾病。此外，混凝土或浆砌石护岸没有生命气息、结构单一、颜色单调，长期生活在这种环境中的市民其心理、生理都会受到一定影响。从生理的视角分析，缺乏植被覆盖的硬质式护岸，对净化水质和周围空气发挥不了任何作用，若河流水质被污染还会产生刺鼻的气味，对周边环境产生直接的不利影响，使得市民生理健康与生活质量明显下降；从心理的角度认为，结构简单、颜色单一的传统护坡形式，其观赏环境差、林草植被稀少，从而使得休闲之余的周围居民没有去处，也必然对其心情造成影响。总体而言，人们的生活环境受传统硬质式护坡的影响较大。

自然环境影响。整个河道坡面被传统的硬质式护岸全面覆盖，水生动植物原有的靠近河道坡面部分的生存环境完全破坏，难以在硬质式护坡上维持生存。坚硬的混凝土或浆砌石结构覆盖了水生动物筑巢居住所依赖的河道坡面泥土，其原有的生存环境、繁衍空间失去；原本扎根生长于坡面泥土部分的水生植物，因硬质式护坡而无法破开生存。由于硬质式护坡结构使得整个河流生态系统出现断层，水系统环境遭到严重破坏。同时，有些延伸至河流底部的护岸形成了全面硬化的护坡结构，这种形式将进一步加剧水生态环境破坏。

2 生态型护坡概述

2.1 生态护坡的定义

生态护坡综合考虑了水力学、生态学、水土保持和水文地质等多门学科，通过采取植物与工程措施形成良性循环、绿色生态的护坡形式，最大程度的发挥生态系统的自修复、自组织和自支撑功能，从而达到边坡环境修复、抗滑动以及抗冲蚀的目的，实现人类社会、自然环境、河道景观与水资源的协调统一，有效控制坡面土壤侵蚀及减少洪涝灾害，改善自然环境和小流域气候[4]。

2.2 生态护坡设计原则

(1)遵循自然原则：天然河流大多蜿蜒曲折，为维持河道的自然属性以及原有环境空间，要尽量保持原本地貌，遵循“遇弯则弯、易宽则宽”的原则随地形与层次变化，对河道横向与正向连通性实行修复。人为建筑设计时最大程度的降低对河流生态系统的干扰，保证河道的自然运行，一旦河道某结构产生破坏势必会对整个系统的良性循环带来影响；此外，设计过程中生态护坡还要考虑陆地、水体两套生态系统，综合分析各类因素实行科学设计。

(2)资源节约原则：生态护坡工程要符合减少资源消耗、节约成本、可就地取材的要求，充分利用可再生资源切实提高其利用率，并且工程材料选用时尽量选择可再生资源。

(3)因地制宜原则：考虑地域场所特点和城市生态景观要求，结合防洪治理规划及自然岸线特征，在确保生态景观与区域大环境协调性的条件下，因地制宜的设计河道岸坡，避免设计不切实际或盲目性[5]。如体现城市文化、地域特点、民族风情的生态护坡，在设计上要求尊重乡土知识、传统文化等，有机结合自然回归和城市品位提升的目标，展现地形魅力、现状水景元素、突出地域文化特点，在景观中融会贯通城市文化底蕴延续当地历史，合理运用生态技术创设个性化护岸。

3 生态护坡技术

随着生态文明城市建设的加快以及人们环保意识的增强，传统的硬质式护岸所存在的弊端日趋显露，并严重制约着河流水生态功能与社会服务功能的提升，故应用新型的建筑材料与先进的护坡技术势必成为河道护坡的发展方向。目前，草皮种植结合土工材料、植物固土、土壤固化剂添加、生态型水泥、多孔生态型混凝土等生态护坡技术的应用较为常见。

3.1 草皮种植结合土工材料技术

土工材料施工技术以喷塑金属网工格栅法最为常用，该方法主要利用种植型土壤、碎石、金属网形成复合种植基。实践工程中，大多选用喷塑钢丝网或镀锌钢丝网制成的金属网片，由于长期处于有水环境中的镀锌钢丝网易遭受腐蚀，由此破坏金属网的镀膜，从而降低其使用年限，所以具有较高稳定性镀膜的喷塑钢丝网其应用范围更广。在种植基中综合利用碎石与喷塑钢丝网，其优点有整体性好、护坡结构形式多样、抗冲击力强等，对较快水流速度的河道也具有良好适用性，并且能够形成适宜水生动植物繁衍、生长的空间环境[6]。

现阶段，土工格与土工网垫层固土种植基属于草皮种植结合法的两种基本形式。从材料类型上，高分子材料聚丙烯、聚乙烯等构成了土工网垫层，而完整的复合种植基还有种植型土壤播撒草籽和碎石等组成。从结构形式上，利用平行于土壤方向的可双向拉伸的平面网与垂直于土壤方向无法拉伸的多层网组成土工网垫层，为使得土壤垂直方向上的多层网状空间更加稳定，可以利用热熔焊接法连接网层间的节点。采用该方法能够形成更加宽松的网状结构，为砂粒与土壤的填充提供足够的网空间，同时为草皮生长提供较好的生存环境。土壤层、土工网垫层、植草层待草皮完全生长后牢固的结合一起，从而生成一个牢固稳定的整体。工程上，可采用人工的方式铺设土工网垫层，利用水力喷洒技术撒播草籽，该过程主要是运用喷洒机器，将混入水中的草籽在压力作用下向护坡土壤均匀的喷洒。实际上把草皮种植加固土层安置于每个土工格内，由此即可生产固土种植基；高分子材料聚丙烯、聚乙烯等经过加工处理可以形成土工格结构，土工格的设立可以提高护坡的摩擦阻力，加之草皮的种植可以提高护坡的承受能力以及土壤层的稳定性[7]。

3.2 植物固土技术

植物固土法是在护坡上种植具有比较发达根系的植物，充分利用深入土层中的植物根系发挥相应的锚固作用，从而实现土壤加固的目的。植物根系法既有保持水土、加固土壤、美化城市形象的功能，又能符合生态环境及现代人们生活需求[8]。其中，比较常见的固土植物有常春藤、凌霄、麦冬、沙棘、龙须草、黄刺玫、三裂绣线菊、迎春、地锦、石竹、黄栌、金银花、池杉、刺槐、紫叶矮樱、紫穗槐等，茭白、芦苇多用于南方地区，而刺槐、迎春多用于北方地区。考虑不同地区的气候条件与生态环境，因地制宜的选择合适的植被类型。

3.3 土壤固化剂添加技术

该技术以土壤为主体融入添加剂激发土壤性质发生变化，促使土壤中的水分与固化剂中的激发物质结合，并发生化学反应组成新的化学键，对于土壤中的水分子这种化学键的吸附能力极强，通过对水分的吸收实现固化土壤的成效。河道生态治理要求护坡表层土壤固化，保持岸坡土壤以及深层土质疏松，并为河流水生动植物提供适宜的生长、繁衍空间。因此，土壤固化剂能够使护坡表层土壤局部固化，并且对深层土壤结构不产生明显影响，在保持水土的同时还可创设良好的生境条件，其推广与应用前景较为广阔[9]。

3.4 生态型水泥护坡技术

由固、液、气三相结构组成的生态型水泥护坡，主要利用多孔材料(如秸秆、稻草)形成护坡结构的孔隙，并发挥一定的固岸作用。此外，水泥、河砂、肥料、种植型土壤等物质，为固体结构中植被的生长提供了必备条件。

3.5 多孔生态型混凝土技术

采用肥料、种植型土壤、保持水土的原料以及多孔混凝土材料等组成多孔生态型混凝土，其中少量细料、混有硅灰与炉渣的水泥、粗制骨料等为制作多孔混凝土的主要原料。一般地，人工合成的无机土壤为常用的保持水分的原料，并加入吸附能力比较强的材料以及吸水性比较强的高分子材料等。建设多孔生态型混凝土时先将多孔混凝土材料铺设于护坡土壤表面，从而为草皮生长创设良好的空间，草皮生长所需要的养分主要由多孔混凝土中的肥料提供。

4 结语

传统的混凝土护坡结构已无法满足现阶段城市发展需求，因此人们越来越关注生态型护岸结构。新型生态型护坡具有提高市民生活质量、美化城市形象、提高自然景观观赏性等功能，并且在改善周边自然环境、稳定河流生态系统、提高河道空气质量、净化气候环境、调节小气候等方面发挥着积极作用。为进一步提升生态护坡适用性，还需要进一步深入研究和分析生态护坡技术。