长江河道生态护岸技术探讨

魏立鹏

（荆州市长江河道管理局，湖北 荆州 434000）

1 引言

长江作为我国的母亲河，其承担着航运、防洪排涝、供水灌溉、发电、旅游观光等诸多功能。长江孕育出了我国历史上诸多璀璨的远古时代文明，如马家浜文化、河姆渡文化等。百家争鸣般的古代文化一直在长江流域演化，也从侧面证明了长江拥有巨大的生态承载能力，其能够为古代文明的发展和演变提供充足而稳定的水资源和生物资源。但在新中国成立以后，人们对于长江沿线的开发和利用越来越多，对长江的生态系统产生了巨大的影响，许多长江流域的物种遭遇了灭顶之灾，长江白鲟、长江白鳍豚等长江流域的“原住民”已经永远地离开了人们的视线，使得人们只能从图片或标本中欣赏这些珍贵的动物。鉴于长江担负着重要的航运和泄洪排涝功能，人们在开发利用长江岸线时多采用坚固的堤防，使得岸线失去了原有的物质交换等功能，更为严重的是生长于此的贝壳类、两栖类生物失去了赖以生存的“家园”，从而进一步加剧了长江生态系统的崩溃[1]。因此，在长江河段上采取适合不同区域水文及岸线类型的生态护岸，积极恢复长江沿线水体和堤岸之间的物质能量交换通道至关重要。

2 生态护岸概述

2.1 生态护岸定义

在水利工程中传统的护岸类型主要有干砌护岸、浆砌护岸、混凝土预制件护岸、现浇混凝土护岸等。虽然上述护岸均具备了较好的岸坡稳定、行洪排涝、水土保持等功能，但较大程度上阻碍了水体和陆域之间的生态循环，改变了河道原有的生态环境。

生态护岸是指在满足河道原有防洪排涝和堤岸稳定的基础上，通过种植各种植被抑或是通过植被与土木机构相结合的方式，从而构建出同时拥有生态功能和景观功能的护岸。生态护岸与传统护岸最大的区别在于更加注重对于水陆之间的物质能量交互，能够为各类水生生物营造出更加适宜的生存环境。

2.2 生态护岸类型

目前，生态护岸的类型主要包括格宾石笼、土工格栅、植物纤维垫、松木桩护岸、铰接混凝土块、土工编织袋、桩式生态护岸等。

格宾石笼是指将厚镀锌低碳钢丝作为编织钢筋笼的材料，待整个钢筋笼编织完成后将石料填筑到石笼内，并对网面的边界进行加固处理。彼此相连的钢筋笼被填满石料后从而形成一个整体。由于钢丝具有一定的延展性和抗拉性，这使得格宾石笼能够较好地抵抗护岸处的不均匀沉降，同时厚镀锌低碳钢丝具有较好的抵御酸性物质的能力，其耐久性也好于一般钢丝。

土工格栅护岸是指将土工格栅埋设在护岸的迎水坡一侧，并在格栅内回填土方，该种护岸形式可提高护岸的整体性。同时，土工格栅护岸上可结合植被布置，从而进一步利用植物的根系组织来提高护岸的稳定性。

植物纤维垫是指将含有植被种植的植物纤维垫层直接铺设在护岸上。在铺设之初，植物纤维垫利用自身的重量来维持护岸的稳定。而当纤维垫内的种子生根发芽后，纤维垫开始逐步腐烂，此时的纤维垫则成为植物种子生长的营养物质，最终植物纤维垫内的植被生长成型，利用发达的植物根系来达到稳定护岸的目的[2]。

松木桩护岸是将一定长度和梢径的松木桩直接插打入护岸内，从而起到支护的作用，其与桩式护岸的原理基本相同，而桩式护岸所使用的材料可替换成混凝土桩。

铰接混凝土块护岸是由一系列规格尺寸、外形形状、质量均相同的混凝土预制件所构成，彼此相邻的混凝土构件之间通过铰接方式进行连接，不仅在同一水平面上的混凝土预制件能够较好地连接在一起，而且在垂直面上下2 层的混凝土预制件也能够被铰接构件连接在一起。为了适应不同河段的水文条件和护岸地质条件，铰接混凝土块护岸可被设计成不同形状尺寸和质量，同时，混凝土内部还可被设计成中空的形状，以满足后期回填土方和种植植物的需求。

土工织物袋类似于草包袋护岸，其袋体以复合织物编织而成，具有较好的强度和耐久度，被填筑在土工织物袋内部的土方不易从编织物的缝隙中流失。

不同类型生态护岸特征如表1 所示。

表1 不同类型生态护岸特征统计表

3 长江河道不同河段生态护岸应用策略

鉴于长江河道在不同区域存在较为明显的水位和地质差异性，同时，沿岸的土地空间属性和岸线的功能用途也存在一定的不同。因此，如要在长江河道全面推广生态护岸建设，并以此来逐步恢复长江流域生态系统，必须使护岸形式适应不同的水文和地质因素，如某种单一类型的生态护岸形式不能够满足多种需求，可将不同形式的生态护岸进行组合设计。

3.1 堤岸坡比较缓但水位变化较大

在长江许多地区都已经将沿江的滨水地带开发成了城市绿带。为了营造出更加怡人的滨水景观带，绿带在设计时倾向于亲水型，故在该类型河段的生态护岸中应当着重突出景观性。首先，该类型生态护岸的迎水坡坡度位置可从堤防标高处开始逐步向常水位高程缓慢下降，为了便于绿化景观的布局迎水坡的坡降比不得高于1∶3。考虑到迎水坡一侧在长江洪水来临时会出现短时间的浸泡和冲刷现象，在迎水坡一侧尽量布置草本植物，鉴于原本用于堤防堆土的塘渣内营养物质含量降低，故在护岸迎水坡一侧可先铺设一层植物纤维垫层，并在垫层上摊铺厚50 cm 含有草籽、营养土的混合物[3]。

虽然植物纤维垫层护岸能够起到较好的水土保持作用，但长江河道内冲刷力较大，为了提高该类型护岸的防冲刷能力，还可在该类型护岸的常水位高程处沿着规划岸线施打混凝土预制桩（见图1）。所施打的混凝土预制桩的长度和直径应与护岸所在区域的地质结构相匹配。同时，为了满足长江在防汛期间防汛抢险和巡查的人员及物质的通行需求，该类型护岸可在堤顶处设置1 条防汛应急通道，其在平时可作为滨江步道纳入城市“三慢”系统之中，防汛通道可采用透水沥青或透水混凝土进行铺装，从而提高堤防的透水能力。

图1 植物纤维垫层与混凝土预制桩相结合的生态护岸示意图

3.2 自然田园

在长江漫长的岸线上还分布有大量的农田和村落段，在此类型区域滨水空间并不需要进行大规模的景观绿化，只需保持其现有的田园风光和岸坡的稳定性。针对上述实际需求可应用松木桩式护岸或其他桩式护岸，充分发挥长江沿线丰富的森林木材资源和矿石资源，采用因地制宜和就地取材的方式，从而降低生态护岸的建设成本。同时，在田园风光处施打松木桩还将使得生态护岸能够更好地融入田园风光中，而在采用其他类型的桩式护岸如混凝土桩护岸等形式时，可将混凝土预制桩的外观进行仿木处理，这样能够使桩式护岸显得不那么突兀。另外，鉴于部分地区由于地质条件的限制，当地的松木桩在直径和长度上不能满足岸坡抗滑移和抗冲刷的需求，可采用混凝土仿木桩进行替代。

3.3 城市风光

长江作为中国的母亲河，“养育”了无数城市。而城市建设中在兼顾城市开发和防洪排涝的需求时，往往会选择直立式护岸。传统的直立式护岸以混凝土墙、浆砌块石等结构形式为主，虽然满足了防洪排涝的需求，但其生态性往往较差，采用格宾石笼取代浆砌块石能够较好地改善这一不利局面。

如图2 所示的生态护岸采用植物纤维垫层与格宾石笼相结合的形式，在堤防的迎水坡一侧仍旧采用植物纤维垫层来适当营造植物景观，而出现变化的是多年高水位和多年低水位之间采用格宾石笼进行护岸，格宾石笼所构建的挡墙能够较好地起到抗冲刷和抗滑移的效果。由于长江的水位能够在格宾石笼所形成的挡墙处进行上下波动，而石笼内所填筑的石料充满了大大小小的空隙，江水中的鱼虾、螺类能够轻而易举地找到适宜的栖身之所。同时，岸堤与水体之间物质和能量交互的通道被再一次打通，重新恢复的水土交换能够大大地提高长江水体的自净能力。

图2 植物纤维垫层与格宾石笼相结合的生态护岸示意图

4 结语

长江作为我国最为重要的水系之一，其水体水质、生态环境、防洪排涝等多种功能的强弱关系到流域沿线无数人民的幸福生活。通过对河道两岸生态护岸的实施不仅可以提高滨水空间的景观性，而且对于恢复河道生态系统有着积极的作用。由于长江沿岸水位和地质结构变化较为复杂，无法在本文中对所有类型进行一一论述，所提及的3 种生态护岸应用形式也只能起到抛砖引玉的作用。