柏家串
昆山市水利水务工程质量与安全监督站 江苏 昆山 215300
河道护岸看似不起眼的一条线,但作为水陆交界处,其对于城市环境和水体环境起到重要的过渡和缓冲带的作用。随着环境越来越受到关注,人们更多的重视生态城市、海绵城市等规划建设。目前国内很多小城市开始对河道硬质化护岸采用生态护岸材料进行翻建或者修缮,从而让小城市也融入“绿色中国”、“青山绿水”、“海绵城市”等发展建设队伍中。
河道护岸一般都是天然的土壤,它在有一定的压力作用下就会通过向河道内侧变形或者坍塌来释放其所受到的压力,这就决定了它的抗压和抗变形能力较差。前期我国城镇化发展速度快,为了更集中有效的利用有限的土地资源,在河道边上修建了很多建筑物,多数采用了硬质化护岸进行修建来增加河道边的稳定性。
当水漫溢在河道护岸面上就会发生坡面下切侵蚀[1],同时通过较大的孔径进入坡面下更深层,将细小的土粒带走可能导致内部变形塌陷[2],从而产生护岸冲刷。这不仅导致了护岸岸基上的水土流失,而且也导致了河道淤积加速化。硬质化护岸可以减少水流和水面产生的冲刷,从而有效的降低了水对护岸土壤的侵蚀,使得河道淤积的速度变得缓慢。
在20世纪60年代时候,生态型护岸技术在国外得到广泛运用,如日本在上世纪90年代开展大范围的“创造多自然型河川计划”,修建生态型护岸河道5700公里,其中只用植物进行护岸的河道占有40%之多[3]。国内研究生态型护岸相对较晚,上世纪90年代末,北京才有“水清、流畅、岸绿、通航”的水系建设目标[4]。上海的狄经河道在2007年修建时,通过生态型护岸技术应用与传统传统护岸技术讨论对比,得出生态型护岸技术投资少、工期短、生态治理效果好的技术特点[5]。生态型护岸的概念目前没有准确的定义,根据作者汇总得出其主要统筹考虑水系、生物和土壤之间的动态平衡,且在优先确保河道基础功能(排涝、行洪和航道)的前提下,让河道将其生态环境的功能充分发挥出来,与城镇融为一体。
① 经济优势
表1 各种形式护岸的经济比较
从表1中可以看出单位面积下的造价,采用生态砖组合护岸以及植物固土护岸较混凝土和块石类的具明显的经济优势,其中植物固土护岸只占混凝土的5%左右。生态护岸中的植物随着时间增加逐渐生长,其多数根系穿过浅层的松散泥沙层,可看作预应力的三维加筋材料,其主根能够穿到深处的硬土质层,通过锚固等共同作用对上层的护岸起到一定的稳定性作用[6-8]。
② 生态环境优势
表2 各种形式护岸的生态环境比较
从表2中可以看出生态护岸在生态、环境、景观功能和人文环境都较硬质化的护岸好,且生态护岸能够为微生物、无脊椎动物等提供更好的生存和生长环境,同时能明显增加动植物的多样性[9-11]。随着小城市内河道在生态、环境、景观、人文变得越来越重要,从而让植物固土护岸和生态组合护岸的优势凸显。
硬质化护岸的河道会增加水流的速度,水中的一些微生物、微小水生动植物会随水被带走,水岸之际的生物种类减少70%以上,水生物也降到只有原来的一半左右[12-13]。河道护岸硬质化后不仅使得原本自然的融洽性、人文历史文化性、艺术内涵性[14-15]等缺失了,而且给人一种生冷、单调的冲击感。
生态护岸具有一定的局限性,不能像硬质化护岸那样可以广泛的开展实施。对于植物固土护岸这样的类型虽然在我国南方优势明显,但是要保持绿化景观等这些功能的持久性,需要投入大量的人力财力来精心围护。生态组合砖护岸在抗稳定性和抗冲刷性也表现出了一定的优势,但是植被种植量有限,在水土流失保持方面效果欠佳,同时其整体的自身稳定性不如混凝土的好,不能修建的太高。
小城市几乎都有资金不足的问题,因此在修建和维护方面不可能像大城市那样进行大量的修建和维护。像昆山(县级)市用在水利工程上用于河道维护修建的资金已经有4亿多,其使用的资金是定远县的近7倍还多,是云龙县的至少10倍[16],因此小城市在河道护岸整治量和维护能够使用的资金会特别的少。
主要河道不仅为整个城市建设的排洪除涝起到安全保障作用,而且还提供了部分水资源保障,此类河道的护岸宜采用硬质化护岸进行修建。硬质化护岸表面和成型线型比较美观,同时在迎水面设置具有历史意义、文化内涵、生活气息等浮雕[17],从而可以让单调的护岸变得具有层次感和景观效果。若在有资金使用的前提下可以采用预制板桩进行修建,虽然前期造价较高,但是施工后几乎不需要维护,且连接性好,可以小批量施工。这种护岸施工几乎不需要开挖,同时施工速度快,受气候条件影响小。
普通河道现在主要用于排洪除涝、城市内的水系循环、生态环境以及休闲娱乐使用,此类河道内水流终年变化较少,流速相对缓慢。在资金有限的情况下,这些河道两岸的护岸宜建设应以生态护岸为主,可以考虑采用生态组合砖护岸或者圆木桩护岸。此类护岸有一定的稳定性和抗冲刷性,又可以在洞内或靠土侧种植植物。植物不仅可以增加景观绿色,同时还可以降低周边的灰尘和减少雨水对两岸的冲刷,同时可以提供生态环境、人文景观作用,从而使其成为城市文化、市民生活的重要组成部分。
城镇周边乡镇河道现在多数还是自然状态的河道,其主要功能是为乡村提供排洪除涝和农田四季灌溉。河道多数时间水位很低,流速非常缓慢,有很多河道甚至是断头河。因此这种河道的护岸受到的外界扰动不大,可以主要考虑采用天然河岸加以植物固土护岸。护岸上的植被根茎可以提供一定的水土保持,同时也不需要投入太大的人力财力来维护。
小城市的发展目前还像资金、人力、技术等很多问题,对于像河道护岸这种不能立竿见影的产生效益的工程,其建设起来还是存在很多困难。但是水利工程不仅关系着防洪除涝,同时已经融入城镇发展中来,成为城市发展不可或缺的重要一部分。河道护岸建设不能随心所欲的决定,这样不仅导致财力、人力等各种资源浪费,同时也会让后期修建维护成本加。因此,河道护岸修建需要从头就规划就应该充分考虑远期建设,尽量建设不必要的重复修建或大量的后期维护。