生态河道建设中生态护坡技术的应用分析

付默菡

(辽宁省锦州市水利事务服务中心，辽宁 锦州 121000)

近年来，随着极端气候、台风、海啸、地震、高温的频繁出现，自然环境保护逐渐引起人们的关注，改善生态环境已成为现阶段亟待解决的问题。水作为维持地球生命系统及促进区域发展不可或缺的自然资源，恢复水生态、改善水环境具有极重要的意义，生态护坡结构和生态河道建设越来越引起研究者的重视。因此，本文详细分析了生态环境受河道硬质护坡的影响，并以实践工程为基础，探讨了生态河道建设中生态护坡的设计要点。

1 传统的硬质护坡

1.1 破坏景观环境

人们安居乐业的基本前提是人与自然的和谐，而现代工业文明与河流碧波荡漾、大树庇荫、满目青绿、鱼游浅底的自然景观已渐行渐远，水生与陆生植物被硬质的挡墙、水泥块石边坡生硬的阻断，河水孕育生命的功能被岸坡上潮起潮落留下的污浊破坏，而以往绿意、青翠的自然景观也消失不见[3]。

1.2 破坏水生环境

整个河岸表面被传统的硬质护坡完全覆盖，原有水生、陆生动植物生存环境遭受严重的破坏；此外，河流与浅地下水、地表水之间的交换被硬质边坡阻断，由于失去了自然渗透和过滤功能河水编的浑浊。实践表明，生态环境受传统边坡的不利影响体现在：河流岸坡用石料、水泥等材料修筑时，具有水质净化、水源涵养等功能的水生物种难以生存，这大大降低了河流的自净能力，并进一步加剧水质的恶化；受阳光作用河水发生过大的水温变化，给水生态平衡带来不利的影响，尤其是夏季高温季节极易滋生蚊蝇、病菌等；增大的水流速度会冲走一些水生物种，水中生物的减少以及岸上天然植物的缺乏，对水鸟等野生动物的生存产生极大的影响。调查显示，硬质衬砌后的城市河道沿河物种减少率达到70%，而且水生物也减少近一半以上[4]。

1.3 影响生活环境

项目建设施工过程中传统的混凝土护坡或多或少的都会掺入一定量的外加剂，如膨胀剂、抗冻剂、早强剂等，在水中这些外加剂会发生化学反应，给河流水环境与水质带来负面影响，特别是对水生动植物生长造成了极大的影响；此外，失去天然植物过滤、吸附功能的硬质边坡，地表有机质或有害重金属等在降水径流作用下直接汇入河流，对水体造成污染。虽然，以上因素并非导致水质恶化的关键因素，但在一定程度上促进了水质恶化。河流原有的自然岸坡被硬质块石所覆盖，这不符合人文景观和谐、城市环境优美的建设要求，更加与“返璞归真、回归自然”的追求理念相违背。

2 河道生态护坡技术

2.1 基本概念

生态护坡涉及水力学、生态学、景观学、土壤学等多门学科，对此学术界还未形成普遍适用的定义，有学者认为生态护坡就是在岸坡上种植植物，该理解具有一定的片面性[5]。借鉴现有文献资料，研究认为生态应涉及系统、植物两大要素，生态护坡要有机结合自然生态和水位变动区的水土保持。所以，将生态护坡的内涵特征概括为：在保证河道行洪排涝功能的条件下，防止水土流失并实现岸坡稳定；生态护坡是一个与周围生态环境物质交流、与周边生态系统密切联系的开放式系统；生态护坡有利于促进生态系统平衡，系统内存在着复杂的生物链，不同生物互为食物；生态护坡能够实现水流、地下与地表水系统间的交流互换，岸坡与水流间存在冲刷、阻碍的关系，因此属于动力式系统；生态护坡与社会、自然、资源等子系统共同组成整个生态系统，不同子系统之间存在协同发展、相互协调的作用关系，生态护坡在一定程度上决定了其他子系统功能的发挥，特殊条件下还会对其他系统造成破坏；生态护坡是一个不断优化、持续改进、良性循环的系统。

2.2 设计原则

在袋体内固定植物生长基质，并利用植物根系的“锚固”作用是生态护坡系统保持安全稳定以及抵抗水流冲刷的根本途径。因具有美化环境、节省投资的优势，生态护坡现已广泛应用于河道整治工程，对其设计时应遵循以下原则：

1)安全性

生态护坡必须满足堤防稳定和渠系功能的基本要求，在保证防洪安全的情况下降低投资成本。

2)美观性

生态河道建设应尽量美化工程环境，为了在视觉中增强护坡的“软效果”要减少刚性结构的应用。

3)生态性

生态岸坡应创设一个适宜水生、陆生和水陆两生动植物生长的环境空间，通过植物调查和水文分析，确定水位变幅区间及合适的植物类型。

4)亲水性

为防止出现二次污染尽可能选用自然材料，并考虑亲水要求合理布设护岸型式。

2.3 栽种植物

植物栽植前必须充分调查工程区域的植被类型，然后考虑周边环境与栽种植物的地域适应性、安全性、景观协调性及生态平衡问题，结合植被调查结果和下列条件合理选择：树种类型要适应区域气象、气候条件；栽植树种对土壤要求低，尽量选用当地原有品种；栽种植物对周边环境不产生较大危害，且具有较强的抗病虫害作用；生态效果持续时间长或树种生命周期长；⑤栽种植物要易于维护管理、环境美化效果良好且具有市场性。

2.4 护坡结构

2.4.1 护岸型式

目前，常用的硬防护型式为坝式、坡式和墙式护岸。其中，坝式护岸可利用控导工程来控导主流、稳定河势、保堤护滩，但在一定程度上影响水流流势，且河岸原有的平顺状态因坝式护岸的修建发生改变，从而增强水流双向冲击力；墙式护岸兼顾耐用，抗压强度高，且占地小，但施工程序复杂且质量难以保证，造价较高；坡式护岸为传统的护岸形式，这种护岸是在一定的岸坡范围内直接敷设耐冲材料，从而形成连续的覆盖式防护，对河床边界条件的影响较低。

2.4.2 组成材料

一般地，构成生态护坡的材料有土工格栅、连接扣、生态袋、辅助材料等，且工程中多选用100%PE制作的生态袋，这种材料具有可回收、无毒、不降解、抗老化、抗紫外线、孔隙度和强度高等特点，生态袋具有保持其内部填充物质且透水性较好的优势，各种材料均可较好的填充于生态袋内，其表面可以栽植灌木或喷播植物以达到良好的绿化效果[6]。

河道生态护岸工程采用的软性岩土材料，可为各类动植物生长创造适宜的空间，各种永久结构土建工程建造时不再使用石头、钢筋、水泥等高成本、高污染、高能耗的硬质材料，由此建设成与周边环境协调相处的近自然生态护岸，这种新型水生态修复技术逐渐得到广泛的应用。

3 工程实践

3.1 工程概况

义县大凌河生态治理工程起点为大凌河左岸支流细河河口处，河心桩号K0+000，工程终点为锦阜高速桥，河心桩号K15+634。建设内容为：新建堤防4 810 m、原有堤防加高培厚1 095 m；新建护岸5段，护岸总长为10 169 m。防洪规划标准均为50 a一遇，工程治理范围如图1。

图1 工程位置示意图

3.2 护岸材料

本文结合工程实际情况和相关要求最终选用坡式护岸，常见坡式护岸材料包括浆砌石、干砌石、混凝土板、水工连锁转、绿滨垫等，各材料特点如表1，相应的护岸形式如图2。

图2 常见护岸型式

表1 不同护岸材料特点

3.3 护坡设计

岸坡防护轴线布置结合现状岸坎，上下游平顺衔接，遵循河流自然形态，避免各段岸坡防护发生大方量的填方和挖方，减少对现状河道、岸坡大面积的土方扰动。为确保河道泄洪畅通，提高治理河段整体的抗冲刷能力，将护岸工程分为五段，其中左岸三段，右岸两段，岸线治理总长度为10 169 m，护岸型式采用绿滨垫护岸，护岸下设置绿滨垫水平防护，绿滨垫网箱尺寸为4 m×2 m×0.3 m(长×宽×高)，网箱网孔尺寸为80 mm×100 mm，绿滨垫下铺设400 g/m2的滤水土工布，典型断面图如图3。

图3 绿滨垫防护典型断面图

表2 每延米工程量造价

3.4 技术经济比较

通过对比各方案投资成本可知，不同方案的投资相差不大，其中混凝土板护坡较贵，而干砌石护坡最便宜。本文考虑已建工程成功经验及工程建设实际情况，采用生态效果较好、抗冲能力较强的绿滨垫护坡。

3.5 应用成效

实践表明，生态护坡在义县大凌河河道治理工程中表现出明显的优势，具体如下：有效避免了传统护坡生硬、呆板的现象，有利于实现绿化、环保、工程的一体化；采用不同季节颜色和形状多样的植物，显著改善了沿河生态环境；从根本上解决了木材、石头等硬质材料对环境的破坏问题；生态护坡符合水生态文明建设、人与自然和谐相处的发展要求，相对于其他护岸型式，生态护岸的投资成本相对较低[7]。

从后期维护管理的角度，在植物成活前生态护坡需要实施有效的养护，而后植物依据自然规律更新演替，一般条件下无需维护，因此较浆砌石、水工连锁砖、混凝土板等护岸，其后期维修管理工作量较少。所以，在生态环境越来越引起重视的背景下，生态护坡具有更加广阔的应用前景[8]。

4 结语

由于硬质岸坡具有一定的局限性，已无法适应现阶段河道生态治理的需求，生态护坡作为生态大系统的“生命体”，对于恢复水生态、改善水环境发挥着不可替代的作用，在生态护坡应用和结构设计方面义县大凌河生态治理工程做了有益尝试。实践表明，义县大凌河河道治理工程取得较好的应用效果，为生态护岸在河道治理中的应用积累了宝贵经验。该工程考虑试验研究成果、遵循生态护坡设计原则，坚持营造生态环境、以人为本的理念合理设计生态边坡，为其他河流生态整治提供一种新的思路。