生態護岸的類型及應用

嚴劉偉 王新華 岳明昊 尹 琴 朱露露

（云南農業大學 水利學院，云南 昆明650201）

1 概述

生態護岸保護是一項多學科，多功能的固體護岸工程之一，利用植物根系深入土壤，或利用植物和傳統護岸相結合，對河岸邊坡進行防護，恢復河岸植被，提高河道凈化能力，具有一定的景觀效應和其他多種河岸保護形式的作用。隨著社會的發展，人們對生態環境的需求逐步改善，建立綠色生態河道，保護河道生態是恢復和改善河道生態環境的基本措施，是實現人與人和諧共處的基礎。

2 生態護岸的研究現狀

2.1 生態護岸在國外的研究現狀

國外對生態護岸保護的研究過早，特別是發達國家在探索生態護岸保護時，還要了解傳統的混凝土護岸保護對環境造成的破壞，需要加以修改，增加生態功能，改善受損的生態環境（汪洋等，2005）。所以很早出現回歸自然、景觀和水友好的新概念，并開始在生態護岸保護概念的設計和建設中追求人與自然的和諧發展。因此，國外的研究與實踐一直在繼續，在1860 年代Odum 首次提出了生態工程的概念，他認為：來自自然世界的人力相對于整體資源是微小的，在解決環境問題的過程中應在生物學和生態學原理和技術中用作解決該問題的基本方法。

Coppin.NJ 等（1990）給出了生態護岸保護的定義“為了減少坡面侵蝕并使其更穩定，必須將土木工程，植物和無生命的植物材料結合起來”。在1990 年代初期，日本開展了相同的工作，即“多自然河工程”（黃奕龍，2009 年），日本對河流的生態護岸改造非常成功，主要的自然生態保護類型是自然的，半自然和人工型（日本木材學會，2002 年），經過大量的實驗研究，事實證明，該技術可以達到與柔性護岸相同的保護效果。

2.2 生態護岸在國內的研究現狀

長期以來，中國對生態護岸的研究很少，中國對自身的工程實踐和設計與建設經驗過于重視，缺乏對生態護岸的理論指導，并沒有及時總結經驗和升華為理論知識。直到1980 年，我國一些水利工作者提出了有關生態護岸保護建設技術的理論，從“水利工程”開始逐步發展到“生態水利”，一些人從“景觀設計”，“環境整治”等角度研究河岸保護的生態建設（徐海波，宗瑞英，2005），陳明曦（2007）認為生態護岸保護是一種水利保護。以河流生態系統為中心和河流動力建設的項目，除進行理論研究外，在全國范圍內對城市河流生態修復的研究還積累了一定的技術手段和實踐經驗，在工程建設中的生態河堤測試項目，代表性項目包括廣西壯族自治區桂林的漓江生態河建設項目、浙江省海寧市平原生態河道試點工程等（鄭天柱等，2002）。

3 常用的生態河道護岸的類型與應用效果

生態護岸的分類尚未統一，例如王新軍，羅繼潤提出了自然原型生態護岸保護，河道工程生態護岸保護和改良型重力生態護岸保護，侯高建等將生態護岸按材料分為全自然護岸，半自然護岸保護和多自然護岸保護。根據統計調查，結合實際工程經驗，在我國城市河道治理工程中，常用的多自然生態護岸根據選材來區分主要是石籠護岸，預制混凝土砌塊護岸，生態混凝土砌塊護岸、巖土材料等。

3.1 石籠護岸

石籠是一種全滲透性的結構，可以使水和土壤自然交換，增強水體的自凈能力，從而達到生態作用。另外，現在講究綠化效果，石籠擋墻、岸上可以直接進行綠化處理，而漿砌石擋墻上，要進行綠化處理很困難，而且重復浪費造價。如鋼絲石籠由抗老化、高強度、具有延展性的鋼絲，包覆的聚氯乙烯等鋼絲，通過機械絞合編織成多鉸六角形網箱，裝滿石材等未纏繞的填料而形成自透水，柔性，生態保護結構。鋼絲石籠是一種柔性結構，可以適應邊坡的變形而不損壞，適用于穩定性差，岸邊流量大，危險段等的岸邊坡。

優點：完整性強，滲透性強，抗沖洗。用途廣泛，柔性結構能適應地基的變化，比剛性結構具有更好的安全穩定性，在保持岸坡穩定性和生態功能方面發揮良好作用。成本低廉，交通便利。

缺點：由于斜坡主體主要是石頭填充的，需要大量的石材，因此平原地區的適用性不強。局部護岸破壞后需要及時進行補救，以免內部石材泄漏，影響岸坡的穩定性。

3.2 預制混凝土塊護岸

預制混凝土砌塊根據外觀分為實心混凝土砌塊和開放混凝土砌塊。考慮到生態要求，目前的河流治理多選擇多孔混凝土砌塊，孔隙率20%以上，為植物和動物的提供良好的生活空間和棲息地，水土之間的能量交換方面，并具有“呼吸功能”的護岸。同時，植物的根部交織在一起，邊坡體有機地結合在一起，形成對基礎邊坡的錨固作用，并且還具有透氣，透水和堅實的邊坡作用。預制混凝土砌塊通過連接互鎖式和鉸接式。預制的混凝土砌塊邊坡主要用于局部缺乏石塊的區域，其中互鎖式適用于較小流量的河流，而鉸接型適用于較大流量的河流。

優點：整體性較好，抗沖刷，透水性好，形式多樣，可根據不同需要選擇不同形狀的多孔磚，款式更豐富，可滿足多種需求，多孔磚的毛孔可用來植草，水下也可以用作魚類和蝦的棲息地。

缺點：生物恢復較慢，成本較高，施工難度不大，但施工工作量較大，施工期遇水易下沉及滑動，固定磚的混凝土間斷施工不便利、河堤坡度不能過大，否則多孔磚易滑落至河道。

3.3 生態混凝土塊護岸

生態混凝土又稱多孔性混凝土，可以種植草的混凝土，在實現安全防護的同時可以實現生態種植，其組成由多孔性混凝土，保水材料，緩釋肥料和表層土組成。它具有以下特性：一種是高強度，材料本身具有與普通混凝土相同的強度，另一種是獨特的結構，具有類似于“沙琪瑪”的骨架，具有更多的孔，可以為植物的滲透生長提供條件；通常用于生態要求高的岸坡，不適合植物生長的寒冷地區。

優點：施工簡單，抗沖洗，透水性強，保水性好，可為植物生長提供基質，良好的抗沖洗性能，高護坡孔隙率，為動物和微生物提供了繁殖地。

缺點：生物體恢復緩慢，需要做降堿量處理，如果堿減量問題不好處理，會影響植物的生長，相比其他類型的護岸保護，這類護岸保護的價格很高。

3.4 土工材料護岸

例如，巖土室是一條長條塑料板，通過超聲波焊接等方法連接起來，擴展成蜂窩狀的三維網格，其結構本身具有較大的橫向極限變形能力。網格擴展到植物后，可以提高植物成活率，植物根系植根于岸坡土層，達到防風沙，風雨侵蝕，固土護坡的作用。適用于非潛在的深層滑動面，整個斜坡處于穩定狀態，岸邊的斜坡被雨水沖走或水流被較小的斜坡沖走。

優點：施工連接簡單，施工方法方便，可大大提高施工效率，并可多次使用，適用于大面積施工，生態性能好。它比混凝土海岸保護更為經濟。

缺點：植物生長期較慢，施工完成后養護期較長，遇雨水及紫外線后材料已脆斷，不耐沖刷。當土工格室裸露時，經太陽暴曬會縮短其使用壽命。

4 結論

生態護岸是多功能固岸工程，與生態環境息息相關，在考慮工程本身的功能作用的同時還需要更加深入的考慮對生態環境的影響。本文分別對國內使用較為廣泛的石籠護岸、預制混凝土塊護岸、生態混凝土塊護岸、土工材料護岸等四種工程護岸樣式進行了深入分析，以便在不同的情況下選擇更加合適建設工程的生態護岸樣式，在發揮護岸工程本身功能作用的同時較好的保護了生態環境。