生態型魚槽磚應用研究

宋 睿，高禮洪

（中國電建集團華東勘測設計研究院，浙江杭州 310014）

0 前言

近些年來，隨著城市化、工業化進程的加快，全國各地大多數河道均被過度索取而缺乏有效保護，使得流域內生態環境遭受到嚴重破壞，其中的水生動植物出現不同程度的減少或消失。浙江省麗水市甌江干流南山段亦出現了上述問題。由于人們對甌江的保護意識較為薄弱，河道挖砂、周圍的工業廢水、城市生活污水對甌江生態環境的破壞尤為嚴重。著眼于麗水甌江自然環境、生態環境遭到嚴重破壞的現狀，該項課題研究以麗水甌江水生態系統保護與修復示范段試點工程為突破口，開展甌江流域河流生態岸線研究和應用[1]。其中南山段首次將生態型魚槽磚作為示范段建設工程，為甌江的生態系統結構功能的恢復、生物種群的恢復、岸坡穩定等方面做了很大貢獻，取得了較好的成果，可在類似流域生態岸線修復中推廣應用，不足之處在以后研究中總結改進。

1 工程概況

麗水甌江水生態系統保護與修復工程（下文簡稱“麗水甌江工程”）南山段位于麗水市蓮都區南山開發區碧湖大橋至江濱路道路之間的甌江河岸及河灘地。該項工程的目標是建設和完善甌江干流南山區段的生態防洪工程，保護與修復自然岸線與生態系統。工程的重要任務包括自然河灘的保護與修復，水生動植物生存環境的保護與修復，采砂河道的生態修復與重建等。

麗水甌江干流南山段因河道挖砂、周圍的工業廢水、城市生活污水對甌江的破壞尤為嚴重，麗水市水利局會同華東勘測設計研究院在對區域地形、地質、水文等資料仔細分析后，參考自然條件相近的先進地區的水利工程建設經驗，積極探索創新，經多次討論研究決定在甌江干流南山段河道護岸中首次引進生態型魚槽磚護岸構件。

麗水甌江南山區段試點工程魚槽磚護岸試驗段長約 180 m。該項工程魚槽磚護岸試驗段位置選在甌江南山段河流岸線兩個突起的半島內部水域的臨岸區域，如圖1所示。該環島水域內常年風平浪靜且水流流速較小，為魚類及兩棲動物較好利用魚槽磚護岸棲息、繁殖提供有利的自然條件。由試驗段建成后的效果可以看出，目前該試驗段魚槽磚護岸在為水生動植物的生存環境的保護與修護中起到了良好的推動作用。

圖1 麗水甌江水生態保護與修復工程南山段魚槽磚位置布置圖

2 生態型魚槽磚主要功能

傳統的硬質護岸——漿砌塊石、干砌塊石等護岸雖然安全性、耐久性較高，但是破壞了水體生物鏈，使得水體中具有凈化水質功能的生態系統被破壞。而魚槽磚作為一種新型的硬質護岸與傳統的硬質護岸不同，由于它的多孔性能，可形成水流的紊流，在水中造成不同的流速帶，增加水中的溶解氧，有利于魚類和其他的好氧生物的生存，從而增加河流生態系統的多樣性，提高水體的自凈能力，同時與傳統的硬質護岸一樣可保證護岸結構的穩定，并比大部分柔型護岸抗水流沖刷效果更好[2]。

生態型魚槽磚屬于剛性護岸的一種，它的外形猶如一個正方體，內部有正方體空腔，分層布置于河道護岸之中與河道相通，磚體的空腔即在河道中構筑起魚槽，為魚類及水生生物棲息、繁殖提供生存空間。同時，由于水流帶起的泥沙等遇到墻體減速后，在重力的作用下會沉積在魚槽磚的空腔內部，這些沉積下的沖積物能夠給一些水生植物的生長提供營養來源，形成一個水生植物、水生動物等各種水生生物共存的空間。在河流行洪季節，生態型魚槽磚能有效地抵御外界流速的變化對魚類等水生生物造成的危害，為它們提供一個安全的避難場所。在該項工程中生態型魚槽磚的應用，既解決了甌江南山段河道岸坡的安全性、耐久性和美觀性，而且亦能保持良好的排水性，有利于甌江水生動植物生息，完成了自然河灘的保護與修復，水生動植物生存環境的保護與修復的工程任務，達到了該項魚槽磚試驗段建設目的。

3 生態型魚槽磚結構特點

為了提高水環境質量，兼顧生物多樣性保護，麗水甌江南山段護岸采用具有連貫空腔通道的鋼筋混凝土生態型魚槽磚結構[3]，以滿足魚類等水生態生物和兩棲動物安全繁衍生息的需要，以達到對甌江干流水生動植物群落的生存環境保護與修復的目的（見圖2）。

目前我國河道護岸工程對于魚槽磚的應用較少，仍處于研究階段。該項麗水甌江工程南山試驗區段魚槽磚護岸工程根據已有的理論知識和工程經驗，參照少量的圖片資料，初步提出了在甌江該區段應用了魚槽磚尺寸，該尺寸將在以后的研究和應用中不斷優化，以滿足不同魚類的習性要求。確定魚槽磚的尺寸首先要以主要保護的魚類的平均長度作為參考依據，磚內空腔要滿足累累轉身的需求，經過調查研究，選擇體長小于 25 cm 的水生動物（魚類）為保護對象，所以確定空腔長度為50 cm 較為合適，加上前后壁的厚度，磚體長度取為 80 cm，為了尺寸的協調，可將寬度選擇與長度一致，高度取 70 cm。為了滿足不同魚類的水流習性的需求，擴大空腔長度，將多塊魚槽磚連接起來，打通左右內壁，可形成多塊魚槽磚連貫的空腔通道。該項工程即采用單塊、兩塊、三塊魚槽磚相連接的整體布置方式，在實際工程中幫助保護與恢復水生生物的生存環境的過程中起到了非常好的效果。由于甌江魚槽磚護岸的采用的是上下雙層結構，且為增強護岸的安全穩定性，下層采用前后雙排布置。為提高魚槽磚空腔的利用效率，該項工程在上下層磚體空腔和下層雙排磚體空腔之間設置聯通孔，使得魚槽磚在水平空間及垂直空間上形成相互貫通的整體（見圖3）。

圖2 麗水甌江水生態保護與修復工程南山段魚槽磚（枯水季節）實景

綜上，麗水甌江工程南山區段試點工程魚槽磚護岸長約 180 m，魚槽磚壁厚 15（20）cm，外框尺寸為 80 cm×80 cm×70 cm（長×寬×高），內部魚槽空腔尺寸為 50 cm×50 cm×35 cm（長×寬×高），在岸邊空曠的場地上采用 C25 混凝土預制成塊，并根據設計要求在魚槽磚預制塊中相應位置預留 20 cm×20 cm 的聯通孔和方便施工時使用的吊鉤。

4 生態型魚槽磚優點

新型魚槽護岸的建設，一方面為魚類等水生生物和兩棲動物提供了一個安全繁衍生息的空間，保護了生物的多樣性；另一方面護岸墻身空腔可消除部分的船形波，降低了護岸運營期的維修率。設置多孔性構造，為水生動物、兩棲動物，如魚類、蛙類等提供良好的棲息，繁殖的環境，因地制宜地保留自然植物形態，充分保證河流生態系統與陸域生態系統之間的銜接[4]。經過國內少量的工程實踐經驗總結，生態型魚槽磚護岸主要有以下幾個優點：

圖3 麗水甌江工程南山段兩塊（三塊）魚槽磚護岸連接示意圖

（1）施工進度快：獨特的預制結構使魚槽磚護岸施工方便快捷，施工速度與傳統的漿砌塊石等護坡結構相比可提高 10 倍左右，節省大量的時間和勞動力。

（2）適用性廣泛：施工時開挖面積小，該護岸對地基基礎要求較低，可安全應用于軟土、淤泥質土、膨脹土、濕陷性土等特殊地質條件。該項工程魚槽磚護岸正好能夠適用由于甌江流域挖砂產生的厚淤泥質土地基。

（3）安全抗震：魚槽磚護岸可以承受較大的位移而不至于失穩破壞，對小規模基礎沉陷或短暫的非常荷載組合（如地震、高地下水位等）具有高度的適應能力，結構穩定、力學性能卓越。即使產生局部基礎沉陷，魚槽磚護岸維修及維護也較為方便。

（4）節約成本：魚槽護岸結構體積小，材料（混凝土）用量少，使用壽命長，拆卸后可重復使用。相比其他形式護岸結構綜合成本可節省 30%以上，具有長期經濟效應。

（5）生態環保：魚槽磚護岸能夠發揮天然的水土交換循環作用，使工程對環境的擾亂程度減少至最小，并使人工構造物與自然環境相協調，達到生態的目的。

5 生態型魚槽磚施工注意事項

魚槽磚施工應依靠完整和準確的現場勘察資料、項目部合理的計劃和安排、使用符合設計要求的混凝土、按照合理的施工步驟合理組織施工生產。同時施工中還必須有施工監理及地方水利水電工程質量監督部門的監督及檢查，確保工程是按程序按規范保證施工質量。

該項工程施工單位首先選擇魚槽磚預制場地，最好是距離魚槽磚護岸布置位置不遠的空曠平地上進行預制。同時要保證魚槽磚的堆放場所，安放時要選擇符合質量要求的產品，破損和不滿足要求的產品應禁止使用。

麗水甌江工程試驗段原地形因過度采砂在護岸基礎底部形成較厚的淤泥層，施工時先采用拋大塊石方案進行拋石擠淤基礎處理。拋石到常水位以下 1.4 m 高程附近開始機械整平，隨后用二片石進行人工細平，基礎處理后需達到設計要求的高程和強度，并通過施工單位自檢和監理單位核查后才可安裝魚槽磚護岸。在拋石基礎上按照一塊、兩塊及三塊魚槽磚連接整體相間布置的方式安放，魚槽磚之間用砂漿勾縫，使魚槽護岸成為一個整體，有利于南山段岸坡安全穩定。

6 結語

本文通過麗水甌江南山區段魚槽磚試驗段工程，根據需保護的水生動物（魚類），初步提出應用到甌江南山段的魚槽磚基本結構尺寸。本文旨在通過此次甌江流域水生態系統保護與修復示范段建設工程，對新型河道護岸構件——生態型魚槽磚做相關研究，重點介紹其概念、主要功能、結構特點、施工注意事項以及其優勢。本文研究成果表明，生態型魚槽磚在河道水流流速變化較快時能夠為魚類和其他兩棲動物提供一個安全的避難場所，有助于河道生物多樣性的保護，也為魚槽磚在類似流域生態岸線修復工程提供借鑒經驗。

[1] 徐榮華.生態護岸技術在麗水市河道治理中的應用[J].浙江水利科技，2011（,5）.

[2] 中國水利水電科學研究院結構材料所.幾種生態型護岸材料[J].中國水利，2006，(17).

[3] 王興勇，郭軍，劉樹坤，陳興茹.生生態型魚槽磚水力特性研究[J].水利學報，2007,(38).

[4] 蔣屏，董福平.河道生態治理工程——人與自然和諧相處得實踐[M].北京：中國水利水電出版社，2003.