山區性河道生態護岸型式設計

張立群

(朝陽縣凌河保護區管理局，遼寧 朝陽122004)

1 山區性河道治理工作存在的主要問題

隨著生活水平的不斷提高，民眾對于河道生態開始提出越來越多的要求，在這樣的時代背景下，河道的生態建設理念被提出并在短時間內得到社會各界的高度重視。與一般類型的河道相比，山區性河道具有水流速度更快、河道兩側土壤貧瘠、坡降大、沖刷力強等特點，因此在選擇生態護岸型式時往往更為困難。

在河道生態建設理念提出之前，設計人員在選擇和設計山區性河道護岸型式時大多僅考慮通過何種方式確保結構安全和穩定性，因此，硬質材料(如漿砌塊石、鋼筋混凝土等)往往成為設計人員的首選材料［1－3］。這種做法雖然可以為工程的安全、穩定運行提供充分保障，但也會帶來以下幾方面問題:

1)河道糙率會因為由硬質材料所打造的硬化護岸而出現大幅度的下降，本已湍急的水流以及較強的水動能會因此得到進一步的增強，受此影響，河槽下切以及對下游河岸的沖刷加劇，最終使原有堤防與河岸發生垮塌的幾率大幅提高。

2)植被與河道間的水氣循環會因為應用硬質護岸而被壓縮在幾乎完全消失的水平，動植物的生存環境遭到破壞、生存空間進一步減少，水生生物種群將陸續消失，不利于河岸帶生態功能的保持。

3)河道水質的自凈能力建立在水系與土地及其生物環境緊密聯系的基礎上，主要依賴于植物對水體中各類無機物的吸收以及對地表徑流的過濾作用。隨著硬化護岸的應用，這種聯系將遭到嚴重破壞，河道水質自凈能力則因此喪失了存在的基礎。

4)破壞自然景觀。受設計理念的影響，在以往的山區性河道治理工程中設計人員幾乎不會根據項目所在地的實際情況對景觀效果進行考量，由此帶來的結果就是堤岸存在明顯的人工痕跡、具有典型的工程技術特征。這種追求實效的做法固然有其合理性，但卻與現代人追求人與自然和諧相處的心理期待和景觀需求相背離。

綜上所述，僅考慮結構安全和穩定性的設計理念已經無法滿足社會發展所提出的有關生態化建設的新要求，在這樣的時代背景下，可同時滿足安全性、穩定性和生態性建設要求的生態護岸山就逐漸成為了山區性河道治理工作中設計人員的首選［4－5］。

2 生態護岸在山區性河道的適用性分析

主要包括2 個方面的內容:

2.1 植物護岸

所謂植物護岸，就是指將相應種類的植物種植在平整處理過的岸坡之上，通過植物根系的水力學效應和力學效應來固水保土、防止水土流失。

2.1.1 植物護岸優點

由于該護岸形式最接近原有的自然狀態，因此岸坡與河流生態系統的物質交換能力將得到保持或進一步的增強，在滿足生態建設要求的同時還能夠發揮出景觀美化的作用，物種的多樣性最為豐富，造價相對低廉。

2.1.2 植物護岸存在的缺陷

在具有以上優勢的同時，植物護岸也存在著以下3 方面缺陷:

1)只有經過一段時間的充分生長，岸坡植物的積極作用才能得到全面發揮，即無法在建設工作結束后立即具備設計要求的護岸功能。

2)在遭遇較大洪水或在洪水反復侵襲的情況下，岸坡植被極易遭到破壞，原本就處于較低水平的防護作用將因此進一步下降。

3)山區性河道中的河水具有暴漲暴落的特點，這不僅讓植物種類的選擇變得非常困難，也在相當程度上增加了設計工作的難度。

通過對優點和缺陷的綜合考慮，本次研究認為在山區性河道治理工作中，植物護岸主要適用于水流速度相對平緩、水位變化幅度并不劇烈、對護岸防洪作用要求較低的河段。

2.2 仿自然護岸

為消除植物護岸的各類缺陷，設計人員引進了各類工程技術手段并將其與植物手段完美的結合到一起，在發揮自然材料加固作用的同時使岸坡的抗侵蝕能力和穩定性得到了進一步的提升，由此構建的防護系統即為仿自然護岸。

由于是針對植物護岸各類缺陷的改善，因此仿自然護岸的功能在建設結束后即可得到發揮，而且隨著植物不斷生長，護岸防沖刷、抑制徑流的能力還將得到進一步的提升。

3 山區性河道生態護岸設計思路

山區性河道具有水位暴漲暴落、源短流急、土地貧瘠等特點，因此在生態護岸型式設計工作中，設計人員應對斷面形式、護岸結構、材料和植物種類等問題進行綜合考慮，以便使構建的生態護岸更加適應山區性河道的特點，進而在暴漲暴落河水的影響下始終保持良好的抗沖刷能力和生態性［6］。

3.1 斷面型式

1)在一般河道的斷面設計工作中，矩形斷面是比較常用的型式，但是對于山區性河道，設計人員還是應在條件允許的情況下最大程度保持其原有形態。

2)同時，根據河道水位等實際情況設置分級斜坡護岸。在洪水期，所構建的分級平臺可作為泄洪過道使用;在枯水期，分級平臺則可作為景觀休閑區。

3)若實際情況不允許保持河道原有形態，則應選擇臺階型斷面，以此將工程建設對于河道內種植物生存環境的影響降到最低水平。

3.2 護岸材料與結構

在前文的敘述中，我們曾經提到山區性河道具有水流湍急、土地貧瘠、水位暴漲暴落等特點。因此，所選擇的護岸材料以及護岸結構形式必須滿足以上特點所提出的實際要求，即必須具有較強的抗沖能力和耐久性，如格賓擋墻、新型混凝土護岸等都是比較理想的選擇。

需要注意的一點是，在合理選擇護岸材料和結構的基礎上，設計人員還要為水中生物群落的生存構建更為有利的外部環境，如設置魚巢等。

3.3 植物種類

與斷面形式、護岸材料和結構類似，在山區性河道生態建設工作中，所選的植物種類也要充分適應河道特性，這就要求設計人員必須充分了解植物的生態學特征。

具體來說，應在保證河道主導功能的前提下，遵循生態適應性、物種多樣性、抗逆性、經濟實用性、鄉土植物為主、生態功能優先的基本原則，使所選的植物種類適應河道在使用功能方面的需求。為提高實際效果，即便是在同一河道內，也應體現出不同河段和坡位在植物種類選擇方面的差異性。

4 山區性河道生態護岸建設實例

主要包括3 個方面的內容:

4.1 工程概況

某河道生態建設工程位于山區，呈V 型河，水流速度較快、坡度較陡，兩岸土壤貧瘠、保水性較差。河谷深切3 ～5m，20a 一遇標準下河道水流速度可達5m/s。

4.2 工程設計

基于河道自身的實際情況以及工程建設所提出的各項要求，堤線布置盡可能采用了原自然堤線。河道水流在正常情況下的流速較小，為避免河道進一步下切，同時也為了滿足生態和生活用水需求，設計人員采用了攔砂壩，并對其表面進行灌砌石處理，使曝氣量得到了有效提升。

本次工程位于山區，石料資源豐富、運輸距離較短，為此，設計人員選用格賓擋墻作為護岸。格賓是一種由雙絞合六邊形金屬網面構成的箱體結構，其內部以石材填充，強大的抗風浪襲擊能力和抗沖刷能力是格賓擋墻最為突出的特點，即便是在洪水作用下發生了大范圍變形，依然不會出現坍塌問題。與此同時，格賓的透水性較強，流體靜力幾乎不會對其造成損害。籠子間、石頭縫隙間存在的淤泥既有利于與周圍自然環境的有效結合，也可為植物生長提供必要條件。

在本次工程中，格賓擋墻采用臺階型擋墻，這種做法一方面可以消除直立式護岸可能存在的不安全性，另一方面也為各種植物的生長提供了良好的平臺。格賓周圍石塊的砌筑工作采用人工形式，這種做法一方面是因為施工現場機械作業難度較高，另一方面也是為了最大程度的消除鼓包問題。

為了讓整個堤防形成柔性整體，箱體間直接采用鋼絲絞邊。另外，石塊間的縫隙處還進行了泥土的填充，并視實際情況進行了草皮種植或草籽播撒。在那些對植被有特殊要求的區段以及沖刷較為劇烈的凹岸，設計人員采用了在格賓中設置填土生態帶進行綠化種植的處理方法。

4.3 植物選擇

為了使種植植物的積極作用得到最為充分的發揮，本次工程在充分考慮各部分功能及彼此間關系及相互影響的基礎上選擇了以下植物:

1)常水位以下種植水生植物，如水蔥、水生美人蕉、黃菖蒲等。

2)為避免對行洪造成阻礙，常水位與設計洪水位之間種植草本植物，如狗牙根、高羊茅、紫花苜蓿等，這些植物的共同之處在于具有較強的耐旱澇能力，且主根不粗壯、須根發達。

3)在靠近堤頂處，種植云南黃馨等下垂藤類植物。

4)在靠河底處，種植凌霄等攀爬類植物。

5)在設計水位至堤頂位置，選擇具有一定耐旱能力以及良好景觀效果的植物，如垂柳、香樟等。

5 結 語

山區性河道有著不同于一般河道的獨特的特點，因此在河道生態護岸型式設計工作中，設計人員應注意通過以下措施來滿足工程建設的實際需求:

1)避免出現傳統護岸設計中存在的渠道化設計傾向，工作重點應放在如何使河道滯洪補枯作用得到充分發揮方面，具體來說，就是在條件允許的情況下使河道原有的自然特性得到保持。

2)在選擇河道護岸材料時，應盡量選擇那些具有高透水性、較強抗沖刷能力、整體穩定性較強的材料，并在實際應用的過程中盡可能創建有利于生物生長的環境和條件。

3)在植物種類的選擇中，應堅持生態功能與生態適應性優先原則，在此基礎上，應盡量滿足經濟適用性、物種多樣性、抗逆性以及鄉土植物為主的基本原則。

4)需要注意的一點是，不同功能和類型的河道在植物選擇上應有差異性，即便是同一河道內的不同坡位、不同河段，也應根據其實際情況做到對植物的針對性選擇。

［1］賴勇，施林祥，等.山區河道生態防洪堤關鍵問題及對策［J］.中國農村水利水電，2011(09):142－144.

［2］施賽虎.上海山陽鎮農村河道生態護岸類型的探討［J］.山西建筑，2011(03):218－218.

［3］王英華，王玉強，等.淺析新農村河道生態護岸型式及選用［J］.中國農村水利水電，2010(03):102－104.

［4］馬玲，王鳳雪，等.河道生態護岸型式的探討［J］.水利科技與經濟，2010(07):744－745.

［5］趙蘭敏，梁國偉，等.探討河道綜合整治理念與生態護岸［J］.水科學與工程技術，2014(05):27－29.

［6］隋樹濤.河道生態護岸及措施應用［J］.黑龍江水利科技，2012，40(08):264－265.