河道硬質護岸生態修復應用趨勢分析

齊成紅，王銘倫，錢新舉

（1.北京良鄉藍鑫水利工程設計所，102488，房山；2.北京市房山區水務局，102442，房山）

河道硬質護岸生態修復應用趨勢分析

齊成紅1，王銘倫2，錢新舉2

（1.北京良鄉藍鑫水利工程設計所，102488，房山；2.北京市房山區水務局，102442，房山）

河道整治；硬質護岸；生態修復

一、硬質護岸應用及優缺點

河道硬質護岸是指由堅硬的石塊或混凝土材料組成的與土體完全隔絕的結構體，主要有漿砌石或干砌石護岸、現澆混凝土護岸、預制混凝土塊體護岸等幾種形式。本文所述護岸主要指坡式護岸和墻式護岸。

河道整治以防洪為主要目標，硬質護岸以其出色的防洪優勢成為了河道整治的必然選擇。硬質護岸的優點主要表現在兩方面。一是抗沖刷能力強?；炷磷o面的抗沖流速為10m/s，雙層塊石鋪砌的抗沖流速為5m/s。柔性護坡袋作為一種新型護坡材料，已經較多地使用于河道整治工程之中。但抗沖能力成為限制其發展的主要因素。研究表明當水流流速超過3.5 m/s時，柔性護坡袋容易被水流沖出。當柔性護坡袋中土壤級配滿足規范要求時，其抗沖能力最大能達到4.0 m/s。當河道流速較大時，一般柔性護砌將無法抵御洪水沖擊，此時硬質護岸是保護河岸免受洪水沖刷破壞的最理想材料。二是就地取材，工藝成熟。硬質護岸所需要的塊石、砂礫料等材料，可在河道整治過程中根據現場情況，選擇不同的硬質護岸措施就地取材，降低成本。硬質護岸經歷多年河道整治實際應用，從材料處理到施工工藝已非常成熟，可保證施工質量。

而硬質護岸的缺點體現在生態、景觀和造價三個方面：從生態角度考慮，硬質護岸隔絕了水域與陸域生態系統聯系，致使河、湖生態系統遭到孤立，不利于河流生態系統對水體自凈能力的發揮和自然生態系統的恢復。從景觀角度考慮，河道硬質護岸顏色單一，且表面一般無法生長作物，視覺效果較差。從經濟角度考慮，硬質護岸一般需要人工砌筑，且材料成本較高，因此工程投資較高。

有研究表明，目前我國城市河流護岸硬質化程度已經達到70%左右，硬質護岸所帶來的社會問題也越來越明顯。因此，對河道硬質護岸的生態修復迫在眉睫。

二、生態修復研究進展

河道硬質護岸的生態修復方法主要有兩種：一是再生式生態修復，即破除硬質岸坡后進行生態化改造；另一種是保留現狀硬質岸坡，直接在其表面進行生態修復，結合具體方法，又可細分為植生卷覆蓋法、新槽開挖技術、水泥邊坡植被混凝土綠化技術和坡面打洞回填技術等。

1.再生式生態修復法

該方法是一種徹底的生態修復方案，需要拆除現有硬質護岸，并對現狀進行生態恢復。該方法的設計思路是根據河流自身特點與河道內生物棲息、繁殖的需要，合理設置淺灘、濕地、綠化帶等，為生物創造棲息、繁殖空間，實現水陸生態再聯系。這種方案可以從本質上解決現狀河道硬質護岸影響環境的問題，但會受到工程資金、用地等多方面限制，其應用存在局限性。

2.植生卷覆蓋法

該方法是在現狀硬質護坡的表面覆蓋適合植物生長的基質層，再覆蓋植生卷固坡，最后進行種植。該方法在一定程度上實現了水陸的再聯系，景觀得到明顯改善。但是這種方法實現的水陸聯系非常有限。同時，由于這種方法一般只適用于邊坡較緩的位置，抗沖能力較差。

3.新槽開挖技術

該技術是在現狀河道河底再次挖深，在挖深后形成的區域進行生態修復，營造水生態環境。這種方法在日本橫濱市進行了示范，根據示范工程運行情況分析，按照該方法整治后，河岸植被得到恢復，生物多樣性明顯改善。但是，這種方法工程量大，投資高，且對河寬較小、水位變化較大的河流不適用。

4.水泥邊坡植被混凝土綠化技術

該技術的具體操作方法為：先清理混凝土坡面，再用混凝土邊坡固網構件掛網，分兩層噴射（基層和面層，面層含混合草籽）含混凝土綠化添加劑的植被混凝土。噴植完工后，在邊坡上安裝噴灌系統。根據實施案例，該方法可適用于邊坡傾角達到75°的坡面。其優點：①技術較為成熟，相關內容均有發明專利，并獲得實際工程得到檢驗；②表層采用植被混凝土，抗沖刷能力較強。

5.坡面打洞回填技術

該技術是在原有混凝土護坡表面打設孔洞或凹槽，回填碎石和土壤，以提供植物生長所需環境，可以在一定程度上解決生態修復問題。但該方法對原混凝土結構的破壞及對整個防洪工程的影響有待進一步研究。

三、生態修復技術在房山區的應用

以北京市房山區南泉水河為例，南泉水河河道流速較大（2.5～4.7m/s），因此考慮采用M7.5漿砌石對險工段進行護坡，漿砌石護坡厚0.5m。護腳采用高鍍鋅鉛絲石籠，石籠厚1.0m。

受工程投資的限制，再生式生態修復法和新槽開挖技術并不適用于南泉水河生態修復。因南泉水河河道流速較大，沖刷較強，植生卷覆蓋法也不適用。南泉水河漿砌石護坡厚度達到0.5 m，采用塊石砌筑，塊石各向尺寸均大于0.2m。若采用坡面打洞回填技術，每個洞需要挖出一塊塊石，漿砌石護坡會由雙層塊石變成單層塊石。不僅造成漿砌石厚度減小，也破壞了漿砌石護坡整體性，故不推薦采用坡面打洞回填技術。

而水泥邊坡植被混凝土綠化技術的最大優點是抗沖能力強，漿砌石坡面噴射植被混凝土后，不僅可改善河道生態環境，而且可提高護砌強度，故推薦采用水泥邊坡植被混凝土綠化技術作為南泉水河生態修復的主要技術。由于現狀南泉水河行道樹灌溉采用管灌，灌溉管線沿河道堤防布置，因此本次采用水泥邊坡植被混凝土綠化技術的過程中，不需要新增噴灌設備，坡面植草的灌溉依然采用河道現有管灌系統。

四、生態修復應用前景

再生式生態修復法和新槽開挖技術的優勢是生態修復效果好。但這兩種方法存在工程投資大、占地多等缺點，故其推廣應用將受到很大限制。坡面打洞回填技術是一種投資較小的生態恢復方案，且效果較為明顯，但這種技術不能從根本上解決水陸循環的問題，且坡面打洞對原結構存在一定風險，故該技術可能會被使用在河道流速小、對護坡結構安全要求較小的局部位置。

植生卷覆蓋法抗沖能力差，使其在河道治理工程中存在一定局限性。但該方法可廣泛運用到渣坡整治工程中，以達到穩固邊坡的目的。

水泥邊坡植被混凝土綠化技術對邊坡的適應性好，工程投資相對較低，且生態恢復效果明顯。因此該技術或同類技術在今后河道硬質護岸生態修復中可發揮較大作用。

五、總結與建議

我國河道整治發展至今經歷了初級階段、工程階段及環境階段。20世紀末，我國河道整治進入了環境階段，實現了工程治河向生態治河的轉變。經過數十年的發展，我國現階段河道整治工程中生態整治體現得仍然不夠明顯。其原因一是河道生態整治與區域經濟發展存在一定矛盾。為保持河道較好的生態環境，需要在河道整治過程中盡量少地使用硬質護砌。為了不采用硬質護砌，在河道整治中就必須控制水流流速以減小沖刷；河道流速減小后，河道過流能力的增加必須通過增大河道過流斷面；加大過流斷面就需要擴挖河道，向河道兩岸進行占地；而河道整治若按照生態治河理念大面積占地，必然縮小河道兩岸的現狀用地，造成河道兩岸拆遷、占地較多，甚至影響區域經濟發展。因此，在河道整治過程中，河道生態整治與區域經濟發展存在一定矛盾。二是相關從業人員對生態環境概念理解不夠透徹。現階段河道參加河道整治工程的設計人員多為水工專業，專業背景造成設計人員大多從水利工程安全的角度考慮，而較少地考慮生態環境。近幾年隨著生態治河不斷深入，生態環境概念也逐漸被水利工程師接受，但是理解仍然不夠深入透徹。水利工程中的生態僅僅體現在河道沿線的簡單綠化，并沒有站在整個生態系統的高度考慮植物的搭配和生態系統的循環。

生態修復技術以后工程應用中，應采用 “試驗—淘汰—試驗—推廣”的模式。根據不同河道硬質護砌特點，選擇適合的生態修復方案。對比提出幾點建議。

①河道生態修復中應注重多學科融合。河道生態修復工程應該是融水利科學工程、環境科學、生態學、城市規劃學及園林學位一體的系統性工程。多學科的共同參與才能實現“以防洪、改善環境為主要目標，同時考慮景觀、生態需求，實現防洪、生態和景觀的和諧”的河道治理目標。

②鼓勵全社會參與河道修復工程。河道生態修復應進一步擴大公眾參與的廣度和深度，保障規劃者、管理者、科研工作站、自然保護者以及普通公眾的參與權和知情權?？蒲腥藛T、管理者以及公眾對河流保護和管理的感知與理解是形成科學管理的基礎，高度的公眾參與可以促進科學管理的有效實施。

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責任編輯 安天杭

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1000-1123（2016）22-0052-02

2016-09-15

齊成紅，工程師。