生態技術治理河床穩定及河岸防護

李全玉

(黑龍江省寶泉嶺墾區水利勘測設計有限責任公司，黑龍江 蘿北 154211)

生態技術治理河床穩定及河岸防護

李全玉

(黑龍江省寶泉嶺墾區水利勘測設計有限責任公司，黑龍江 蘿北 154211)

因全球自然環境逐步惡化加之民眾環境意識不斷提高，各建設項目皆應致力遵循自然地貌加以改善。河流整治工程必須受到約束，加強環境影響評估及監測調查。并采用配合自然或撫育方式實施。傳統采用剛性構造設計觀念要改變，達到標新立異，例如改采用生態技術以構筑兼顧景觀地貌、生態撫育而且結構安全。

河道治理；河床穩定；河岸防護；生態技術；物種多樣性；特有生物；和諧美觀

伴隨社會發展自然環境逐步惡化及民眾過度開發，耕地入侵濕地、洪泛區、行洪區，為換取用地，被迫將水路溝渠化并破壞原生植被，造成水土流失加快水體下泄流速，洪峰出現集中、自凈作用衰減、魚類無法繁育、水生物生存及野生動物棲地破壞，景觀地貌不協調，衍生許多始料未及生態負面效應。

河流治理如能兼顧生態完整性應考慮包括沿岸溪谷、森林、動植物棲息地，采用生態技術發揮樹木根系發達良好護岸功效，并能有效截留地表土壤中豐沃養分，并能攝取水中營養，發揮水質凈化作用，樹蔭更能阻擋強光維持水體冰冷溫度，阻止水生植物過度滋生，提供親水昆蟲重要棲息場所。

在無現今鋼筋混凝土剛性建材之數百年以前，我們祖先采用具生命力頑強的材料如柳枝條等治理河流，即成功的保護河床穩定及護岸安全?，F今國外文獻資料明確顯示。運用柔性設計或搭配半剛性如拋石、石籠、木框植生之復合性構造，對于河床及護岸穩定及沖蝕控制，都可達到良好效果。長期看即可保護脆弱的生態環境又可改善當地生物棲息地[1]。

1 河流生態治理技術

生態治理工程需進行植物基盤維護工作，應設法減少建設對于生態沖擊及采取生態替代補償，實施前最先采取“回避”措施，真無法“回避”時才考慮“最小化”，如“最小化”效果不顯著才再考慮“最適化”補償的替代措施，而最后“最適化”則是為了“最小化”更增效果的措施。

違反生態原則的工程技術，常常是效率不顯著又花費昂貴，如能改由生態水循環借助自然水文循環系統力量來治理，不但符合環保更是為吸納洪水的洪泛區而節省大約九成水利工程經費，這才是典型生態防洪措施。

針對河川生態技術保育之目標，可以概分成3個等級：

1)第一級為以物種多樣性的生態為主，且其主要目標將流域生態復育為原先的生態技術于河床穩定及河岸保護之技術歷史狀態。

2)第二級為基于特有生物生存，而衍生的河川流域生態改善工程。

3)第三級為以美觀及河床穩定狀況為主，而非生態之標準來規劃。

當前水利工程仍從以人為本角度出發，唯優先考慮如何興建最有利，完全不從生態角度考慮物種生存，這在國際上是很落伍的做法，也說明生態技術在國內仍有待宣導與建立共識。生態復育工程通常是長期間才能檢視出其結果成敗，必須于最開始階段即排定主要復育物種及其面臨生存環境壓力因子，進而塑造合適生存環境條件，如長流期間、流速范圍、最大安全流量、水位漲退速率及洪水泛濫頻率。

河流生態治理技術，是運用具生命力植物自身材料特性，或配合其他既有構造物于不穩定土地、水域、河床及護岸上，以達到穩定構造，不需要人為外力或最少能量介入，而能維持系統穩定，可以增添生態、經濟、美學上的效益，且生態技術絕對可以完全取代傳統剛性構造，傳統技術與生態技術之比較如表1。但現在多用于彌補土木工程不足的地方，本文要強調生態治理技術絕非附屬替代技術，而是必要且具智慧的補強技術，完全是具技術性的河道治理技術。應用生態技術于河床穩定及河岸保護技術，一般具有以下功能：①防止河岸地表侵蝕；②防止河岸土層流失；③延緩洪峰減弱洪害；④涵養水源凈化空氣；⑤吸附污染改善水質；⑥提供生物食源及棲所；⑦改善微氣候美化景觀。利用洪泛區構建濕地來凈化水質、沖蝕控制、改善魚類及野生動物棲地、污水處理、游憩景觀等5項目標，其整體效益大于征收成本，極具生態經濟效益[2]。

表1 傳統技術與生態技術比較

1)土壤保護技術：以密布植被方式保護土壤，保持溫度增加生物生存，防止雨水沖蝕，但效果無法達到地下。

2)地質穩定技術：利用植物根系特性，穩定河床，保護護岸邊坡抵抗沖蝕。

3)組合施工技術：配合石材、木材、鋼筋、混凝土、塑膠等產品延長結構體使用壽命。

4)輔助施工技術：利用草種子及植栽完成最終景觀。

2 規劃執行準則

規劃如僅符合景觀，未能達到河床穩定及護岸沖蝕防治，充其量僅可稱為美化環境工程，要發揮保護及控制沖蝕功效，需選擇適應當地環境天然建材，并符合水生生物復育及生態上需求的技術。

設計初期邀請地質、生物、植物、土壤、環評專家提供專業意見，經細部調查，實驗室分析后提供橫斷面設計構想圖；可以設計迂回窄而低水河道，來處理寬廣洪水道，池塘則提供水生物生存，及減緩流速保護河岸，亦可牽制河床底質遷動，對于有河床沖蝕、坡度、水位變化、斷面開挖區都需特別小心設計[3]。

選擇適合當地特性之適當施工機具，依據設計準確修坡，避免造成陡峭坡降，使用當地木料、砂土，石材，避免將大石放置于沖積平原及盡量采具生命力材料避免采用鋼筋、混凝土、塑膠等包覆于河床及坡面，采用鄰近區域繁殖之植栽，保存現存水生植物于河道中原始生態技術于河床穩定及河岸保護之技術位置，如因機具動線考慮，亦需暫時遷移至附近復育后重新植回，禁止砍伐清除現有沖積區上樹林。當發生有曳引力及流速超過河床及河岸材料強度；新植栽根系尚未發育完成前有保護之需要；地下孔隙水壓增加造成河床及護岸細粒料流失；既有空間不足夠以植栽法改善的區域，在以上情形不可避免時，方可采用剛性建材[4]。

3 構造物設計

設計水工構造物，一般收集資料及評估步驟如下：

1)取得地形圖、航拍圖、投影圖、施工平面圖。

2)工地調查、路線規劃、縱向橫向剖面圖、水文資料。

3)評估河床地質成分、水理調查分析結果及河岸穩定性。

4)評估調查計劃區域內環境、植栽情形及可用之水生態資料。

5)建立災損發生原因，以利未來修復工作需要。

6)建立工程完成最終目標及屆時的外觀。

7)選擇具生命力枝條及枯枝當施工材料。

8)選擇適當施工方式及類型。

9)選擇最理想生態技術植栽斷面執行如圖1、圖2，考慮相關植栽特性如蘆葦必須全日照，及水位變化對植物根系影響，或具凈化水質條件及植株高度。

圖1 理想河流生態治理栽植斷面

圖2 理想河流生態治理栽植斷面

生態技術采用植株來保護河岸具有以下優點：①植株不會過度阻礙水流或限制水流經過；②密植草皮可以種植在所需特定區域，短時間內快速生長成功；③草皮具有很長生命期，相較其他保護工法便宜，維護上亦相當簡單；④攔阻淤積之飄浮物可以輕易清除。

缺點部分為需投入后期維護費用，對于溪谷及河道地區較不適合木科植物，草本植物可承受長時間1.8m/s，或短時間4.5m/s流速沖刷，及長時間生態技術于河床穩定及河岸保護之技術100N/m2曳引力限制，木本植株因株徑較粗，會造成渦流有損及護岸可能，故每6～8a需徹底修枝。至于一般最常用于使用護岸植栽的灌木及柳樹其使用上限制有柳樹無法保護岸趾遭受沖刷侵蝕，僅限用于穩定之天然河床；所發揮保護范圍限于天然繁殖植株區；河岸平均坡度不可超過1∶3，局部地區可以達1∶2或2∶3；扦插時間必須提早一季，并植于平均水位面以上，以足夠新根系發育抵抗洪水侵襲；柳樹可承受100～140N/m2曳引力，根系具良好貫穿力，因需呼吸作用，根系表面不可密覆草皮；溫暖氣候及濕氣充足條件下有最佳生長條件；可以忍受長期洪水浸泡，不致影響生長；柳樹生命周期約40a，如無其他競爭樹種更可達100a；了解植株生長棲地環境，選擇最少維護而生長快速之植株特性，才能扮演保護河岸角色。

4 結 論

水利工程師一直都是生態體系中影響力最大的整形師及生態系操縱者，一念間可以讓環境變得很生態、永續、美麗，也可以變得不符合生態、絀劣、丑陋。不論負責河流堤防設計、河流治理、道路橋梁興建、水土保持工程、游憩景觀設計、綠化及美化等工程，均應有責任與認知，其所作所為將對環境生態及景觀產生廣泛而長遠的影響。如何在面臨工程安全、生態保育及景觀維護之多重社會壓力下，以專業的工程技術配合生態知識，使工程在安全、經濟效益、社會需求、生態平衡及自然景觀各層面協調共存，是當前水利工程師重大研究課題。

[1]毛淺坡，彭文啟，李貴寶，等.利用生態技術治理農村水環境[J].中國水利，2004(07)：32-33.

[2]杜衛平.利用生態技術治理官廳水庫污染的探索[J].中國水利，2005(17)：42-44.

[3]黃波，張秀川，許毅濤.應用植物蘺生態技術治理強風化巖質邊坡研究[J].云南環境科學，2004，23(S1)：14-16.

[4]劉學功，李金中，李學菊.生物生態技術在城市景觀河道水環境改善中的應用研究[J].海河水利，2008(04)：37-39.

EcologicalRiverbedStabilityandBankProtectionTechnology

LI Quan-yu

(Heilongjiang Province Baoquanling State Farm Water Conservancy Investigatio and Design Co.，Ltd，Luobei 154211，China)

Because of the global environment deteriorated gradually and people's increasing awareness of the environment，all kinds of project are aimed to harmonize and improve geography.River regulation project must be restricted，strengthening environmental impact assessment and monitoring survey，combining with natural and tending recovery method.Traditional rigid structure design concept must be changed to realize the harmony with nature，for example adopting ecological technology to build a landscape harmonized with the geography，conducting ecological tending and realizing structural safety.

riverbed governance；river course stability；river bank protection；ecological technology；biodiversity；endemic species；harmony and elegance

1007-7596(2014)01-0027-03

2013-12-09

李全玉(1980-)，男，黑龍江友誼人，工程師。

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