生態護岸技術在城市邊緣區河道應用淺析

楊光磊

摘要：隨著城市化進程的不斷加快，人們不斷加大對城市邊緣區河岸帶的開發，致使其生態系統完整性受到嚴重破壞。簡要綜述了國內外護岸技術的研究歷程以及生態護岸的分類和特征，基于城市邊緣區河道特點，提出分層分級合理運用生態護岸技術修復城市邊緣區河岸帶生態系統，以期為城市邊緣區河道護岸工程建設提供參考。

Abstract： As the process of urbanization continues to accelerate， people continue to increase the development of the riparian zone in the urban fringe area， causing serious damage to the integrity of the ecosystem. The research history of bank protection technology at home and abroad and the classification and characteristics of ecological bank protection are briefly reviewed. Based on the characteristics of rivers in urban fringe areas， a hierarchical application of ecological bank protection technology is proposed to restore the riparian ecosystem in urban fringe areas， in order to provide a reference for the construction of river bank protection projects in urban fringe areas.

關鍵詞：城市邊緣區;河道;生態系統;生態護岸

Key words： urban fringe;river;ecosystem;ecological revetment

中圖分類號：TV85 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）24-0123-02

0 ?引言

城市邊緣區是城市和鄉村之間的過渡地帶，作為城市擴張的前沿，是城鄉建設中最具活力的地區，也是城市生態環境的重要載體，對城市的生存和發展至關重要。河岸帶位于陸地與水生生態系統交匯處，具有徑流過濾、穩定土壤、水溫調節、提供動植物生長繁衍場所等生態系統服務功能[1]。城市邊緣區河道中，經過人工改造后的河岸帶中護岸工程對于河岸帶生態功能的發揮起著重要作用。傳統的護岸工程多采用塊石、混凝土等硬質材料，雖提高了抗沖性和耐久性，但使得地表徑流未經過濾就直接進入水體，同時隔斷了地下水和地表水的自然運動、交流，使得動植物失去了生存、棲息、繁衍的空間，岸坡土壤中微生物的生存也受到嚴重影響[2]。

1 ?研究背景

20世紀80年代，歐洲國家開始采取“自然型護岸”設計以期減少硬質材料對護岸的改造注重河流的天然形態和自然功能[3]。20世紀90年代，瑞士、德國提出親近自然河流的概念和“自然型護岸”技術[4]，荷蘭提出“給河流提供更多的空間”的口號，日本開展“創造多自然型河川計劃”，國外在護岸工程的設計和實施過程中綜合考慮水利、生態、環境、景觀等因素，將工程技術與生物技術相結合，達到恢復河岸帶生物多樣性的目的。

國內護岸工程的理論體系和技術工藝經歷了從“水利治河”到“生態護岸”的過程[5]。護岸材料由單一的石塊、竹、木等天然材料發展到水泥、鋼筋、合成材料等現代化材料;理論技術從最初的竹條、柳枝、石塊組成的“柴枕法”發展到現代的石籠、土枕、模袋等技術[6-7]，近些年又融入生物技術，形成更為完善、先進的生態護岸技術。

本文分析不同生態護岸技術的特點，結合城市邊緣區河道自身實際，探索適合城市邊緣區河道的生態護岸形式和結構，在滿足岸坡工程安全穩定的前提下發揮河岸帶的生態效益，達到修復城市邊緣區河岸帶生態系統的目的。

2 ?生態護岸

2.1 生態護岸概述

生態護岸是以河流生態系統為中心，利用植物或植物與土木工程相結合，通過多空化和粗糙化處理形成“可滲透性”，有效減小水流對岸坡的沖蝕和淘刷，改善河道護岸的生態性能，提升河道景觀效果的新型護岸型式[8]。

2.2 生態護岸的分類

依據護岸結構與人為干擾將生態護岸分為自然生態型護岸和人工生態型護岸兩種[9]。

2.2.1 自然生態型護岸

自然生態型護岸是指最大限度保護或恢復原生態岸坡的自然屬性。其優點是純天然、無污染、投資小且施工方便。缺點是抵抗洪水的能力較差，抗沖刷能力不足，適用于流速不快、流量較小、沖刷能力較弱的河道。

①植草護岸技術。以天然植物作為護岸材料，利用植物根系將松散的岸土顆粒團聚起來，形成根土復合體，從而改善土壤結構，減少土壤流失，維護岸坡的生態功能。

②河岸防護林技術。利用樹木或竹子發達的根系阻滯水流，增強河岸的抵抗水流沖刷和侵蝕的能力，同時改良土壤，增加土壤的有機含量，增強土壤的持水能力。

③木樁植被復合護岸技術。單純植被的根系加筋作用有限，抗沖、抗滑能力差，在此基礎上，沿河岸向岸坡底部打入圓木樁，可以有效抵擋水流沖刷，很好地滿足防洪及生態功能。

2.2.2 人工生態型護岸

人工生態型護岸采用植物與天然或人工材料結合的工程措施，形成具有較強的抗沖刷能力和類似自然護岸的生態功能。

①預制混凝土連鎖塊體結構護岸。放置在岸坡的塊體之間通過咬合作用提高了防護的整體性和穩定性，塊體空心處充填碎石后可以植草、滲水，改善生態環境。

②網石籠結構護岸。將碎石、肥料和種植土裝入鐵絲網籠形成復合式種植基，表面種植草木，可根據河道實際情況靈活運用，通常做成擋土墻形式或者臺階狀。

③生態袋護岸技術。主要由生態袋、連接扣、植被等組合而成，具有濾土排水功能，對植物友善，植被穿透生態袋延伸到岸坡內部，起到錨固和加筋作用，增強岸坡穩定性，對各種地形幾乎均適用。

④土工格室護岸技術。土工格室是一種高強度蜂窩狀三維限制系統，其中填充腐殖土、碎石、草種等混合材料，既能穩固岸坡，又能減少地表徑流和河道水流對岸坡的沖刷，兼具生態和防洪功能。

⑤三維植被網技術。利用土工合成材料的高強度以及植物根系的加筋作用，在坡面構建形成一個具有自恢復能力的防護系統。

⑥生態混凝土。由多孔混凝土、保水材料、緩釋肥料和表層土組成，由于其多孔和糙率大，能有效減緩水流速度，防止沖刷及水土流失，能增強堤岸穩定性，生態效益極高。

⑦水泥生態種植基。是一種由土壤、肥料、低堿性的水泥、河砂和有機質等組成的具有一定強度的多孔性三相材料，可以為植物提供良好的生長環境。

⑧土壤固化劑技術。固化劑與土壤混合后經過一系列物理化學反應形成三維網狀結構，提高土壤的強度與密實度，在保證岸坡植被生長環境同時提高岸坡的穩定性。

3 ?城市邊緣區河道生態護岸

3.1 總體要求

相比一般河道，城市邊緣區河道具有基底資源多樣、邊緣界面脆弱、河流功能多元、水體污染嚴重、水文條件復雜、土地空間廣闊、用地動態變化等特征[10]，結合生態護岸的功能分類以及城市邊緣區實際情況，城市邊緣區生態護岸設計方案既要有利于保持河流生物物種多樣性，又能加快工程建設。

3.2 護岸形式選擇

城市邊緣區河道護岸型式的選擇在滿足護岸工程安全與穩定的前提下，綜合考慮減少土地征用要求、施工條件、周圍生態環境及景觀要求、工程造價等方面，采取自然生態型護岸與人工生態型護岸相結合的型式，既能最大限度地減少人為改造，保持河岸“可滲透性”的自然屬性和柔順蜿蜒的自然形態，又實現了與周邊環境最大限度地過渡與融合。城市邊緣區河道水文條件復雜多變，河道水位變化幅度較大，在進行護岸設計時應分級分層考慮，根據當地水文資料計算出不同的水位線：常水位線、常年汛期水位線和防洪水位線。同時，應分析其經濟性、后期管護難易程度以及與周圍環境協調性等方面，選擇適宜的護岸形式和植物種植方案，以期重建和恢復城市邊緣區河道豐富的生態系統，營造更加具有自然美的景觀。

3.2.1 常水位線以下層級

常水位線以下層級常年被水浸泡，由于城市邊緣區河流流量不大，因此該層級可采用自然生態型護岸，同時進一步分析水流條件，考慮是否采用喬、灌混搭方式以及圓木護底方式提高岸坡穩定性。

3.2.2 常水位線至常年汛期水位線層級

常年汛期水位是指正常年份發生的洪水對應的水位。每年汛期來臨時，該層級護岸被洪水淹沒，洪水通過坡面植被大量向堤中滲透儲存，緩解洪峰，起到徑流延滯作用;當枯水季節到來時，儲存在大堤中的水反滲入河，起著滯洪補枯、調節水位的作用，這也導致該層級常年地表濕度大或地下水位高。該層級特別是河道轉彎凹岸、水流湍急等河岸沖刷嚴重的河段應采用人工生態型護岸，綜合考慮工程投資、施工進度以及后期效益，優先采用預制混凝土連鎖塊體結構護岸，石材資源豐富的地方可以采用網石籠護坡。此層級可以局部設置親水步道和親水平臺。

3.2.3 常年汛期水位線至防洪水位線層級

此層級只有在極端年份才會遭受洪水侵襲，綜合考慮抗沖性、耐久性以及經濟性等方面，優先選擇網石籠護岸。網石籠是一種柔性結構護岸，網石籠本身透水性良好，不需另設排水，另外特殊涂層可保證網籠的長期壽命，在抵御水流侵蝕、沖刷的同時，又能夠適應地基沉降變形。石塊間的縫隙不僅能滿足植物生長、維護自然生態環境，也能為一些動物提供棲息之所。此層級既可以選擇耐短期水淹植物品種進行栽種，同時也可搭配一些中生植物品種以豐富植物生態群落，但為了降低物種入侵風險和工程投資應擯棄名貴的植物品種。此層級受洪水侵襲的概率相對較低，可營建濱水步道、觀景臺、小品建筑等具有地域特征的親水景觀和濱水景觀。

4 ?結論與展望

城市邊緣區由于其獨特的地理位置以及自然環境的可塑性越來越受到人們的青睞，針對城市邊緣區河道的典型特征，提出在不同的水文條件的基礎上，分層分級采用不同的護岸型式，使城市邊緣區河道護岸集防洪和生態功能于一體，保護和提高生物多樣性，優化河道堤岸景觀結構。在實際建設過程中還可分區分段對城市邊緣區河道生態護岸型式進行調整和優化，同時應該制定后期管護計劃，以至河岸帶生態系統恢復和重建，避免因管護不及時、不到位產生植被退化和消失，更好促進城市邊緣區河道生態環境修復。

參考文獻：

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