幾種常見的河道生態護岸形式的特點分析及展望

顧嘉偉，鐘華林,2，劉維玲

（1.蘇交科集團股份有限公司，江蘇 南京 210019；2.江蘇省港口綠色技術集成工程中心，江蘇 南京 210019）

內河航運是我國歷史悠久的交通運輸方式之一，推動著社會經濟的發展與進步。隨著時代的發展，內河航運的重要性越來越明顯，與其他運輸方式相比，水運有著運輸成本低、能源消耗少、污染影響小、運輸體量大、經濟效益高的優勢。

早在上世紀80 年代，歐洲等國家就提出了“親近自然河流”的概念以及“自然型護岸”技術[1,2]。德國以及瑞士率先采用干砌石、沉排、草格柵等生態友好性護岸材料，并在多條河流中進行實踐。“土壤生物工程護岸技術”的概念由美國的戴爾·米勒[3]提出，其采用可降解材料作為填土的編織袋，在形成護岸岸坡臺階后種植植物，采用這一技術可以防止水土流失，并且該形式護岸具有良好的耐沖刷性。王淮[4]結合楊林塘航道生態護岸整治工程，通過在經濟、生態方面將傳統護岸與生態護岸進行對比，得出結論：無論是在經濟成本還是生態成本方面，生態護岸都優于傳統護岸，并且對生態護岸的經濟價值進行研究時，為了更加突出生態護岸的優勢，需綜合考慮其“有形價值”與“無形價值”。本文總結了幾種常見的生態護岸形式，在對其優勢進行介紹的同時，指出其存在的問題，并對今后的發展方向進行了展望，以期完善相關生態護岸技術。

1 生態護岸類型及特點

關于生態護岸的分類，結合多位學者的觀點，大致將其結構形式分為：自然原型、自然型、多自然型、純植物措施護岸、植物與工程措施相結合護岸以及生態措施型護岸等多種類型。本文將根據護岸結構是否受人為影響，將其分為自然生態型護岸與人工生態型護岸。

2 人工生態型護岸類型

本文主要介紹幾種常見的人工生態型護岸。

2.1 石籠護岸

格賓網護岸技術最早于20 世紀90 年代進入我國。該技術多采用格賓網結合石料鋪設于河岸，在諸多工程中都得到了實踐與應用，并在累積了一定經驗后發現，植物根系能夠很好地與格賓網結合，從而提高結構的整體性。在隨后的實踐中，人們開始利用經過防銹處理的鐵絲編織鐵絲籠，并將中小石材裝填于鐵絲籠中，形成石籠，利用該技術的護岸稱為石籠護岸，又稱格賓石籠護岸、凈水石籠護岸[5]。陳中正[6]對格賓石籠生態護岸的結構選型及質量控制措施進行了相關研究；徐恒[7]將格賓石籠與重力式混凝土擋墻相結合，研究其在咯普斯浪河防洪堤工程中的應用情況；

石籠護岸優點：①石籠內填充的石料可以就地取材，節約運輸時間與成本；②植物根系與石籠的鐵絲相結合，從而有效地提高了結構的整體性與生態性；③石籠內所填石料具有較大的孔隙，這些空隙的存在有助于空氣與水分的交換，為水生動植物提供較好的生存環境。

石籠護岸局限性：①雖然石籠內所需石料可以就地取材，但在護岸長度較長時需要大量石料，可能需要較遠處運輸至工程區域，且籠內塊石在填充時需要有大型設備；②石籠編織工藝較為復雜，同時編織石籠的鋼絲材料、鍍層的性質將對石籠耐久性產生較大影響，在制作時需要結合工程具體情況進行石籠編織材料的耐久性試驗；③護岸的局部破壞會導致石籠內石材掉落，影響結構穩定性。

2.2 生態混凝土護岸

生態混凝土護岸技術又稱植生混凝土技術，于上世紀90 年代由日本提出，該技術在保留混凝土牢固性的同時，采用特殊工藝配合特殊添加劑，如促水材料、表層土、緩釋肥料等，制造出環境友好，并與生態相容的多孔混凝土。由于混凝土內多孔的存在，使得植物根系能夠穿過混凝土內空隙，并與生態混凝土較好地結合，從而起到固土、防沖刷的作用。王越[8]在浙江內陸河流上進行生態混凝土護岸實驗，發現該護岸技術可以營造出多種水流條件，為河道生物提供較好的生存環境；全洪珠[9]研究生態混凝土對植物生長的影響，研究表明，生態混凝土的多孔特性為植物扎根提供了良好的空間，有利于植物的生長。

生態混凝土護岸優點：①生態混凝土內的多孔結構可以使植物根系穿過空隙并牢牢扎根于地表土，不僅可以提高護岸生態友好性，還可以提高生態混凝土結構的穩定性；②多孔結構的存在加強了河道與岸坡之間的水體交換作用，從而對河道水質起到凈化作用；③生態混凝土可以有效減少降雨凈流量，并且在減少噪音[10]、熱島效應[11]方面也有一定優勢。

生態混凝土護岸局限性：①生態混凝土本身強度并不高，并不能用作承重結構，因此限制了其在很多工程中的使用；②生態混凝土內部及表面骨料不如素混凝土平整，受力較為分散，在出現裂縫后不能保持結構穩定性；③在植物還未生長成熟并扎根于地表土時，由于水流與波浪的影響，可能會造成岸坡水土流失以及混凝土內部空隙土體的減少；④堿性環境不適合大部分植物生長，然而水泥的水化反應呈堿性，因此要對生態混凝土采取降堿技術。

2.3 連鎖式生態護岸

連鎖式生態護岸由多塊尺寸相同的預制空心混凝土塊組成，每個連鎖塊通過連鎖式設計，與其周圍連鎖塊相互連接，從而減少連鎖塊橫向移動，提高結構整體性。在連鎖塊體鋪設完成后，其中間開口不僅可以種植植被，還可以種植小型灌木等植物，從而起到防止水土流失以及護坡的作用。楊帥[12]研究在太子河流域中，連鎖式生態護岸的應用情況，結果表明，連鎖塊的應用使岸坡具有良好的穩定性，降低了施工費用并縮短了工期。楊芳麗等[13]介紹了在長江中游多個河段內，多種生態護岸技術的應用情況，其中連鎖塊式生態護岸技術在保證岸坡穩定的基礎上，促進了植物的茂密生長，優化了岸坡的景觀。

連鎖式生態護岸優點：①各個連鎖塊之間通過塊體設計互相鎖住，使得結構具有較好的整體性，并且能夠適應地形變化，可用于斜坡式、轉角較多等情況護岸；②連鎖式混凝土塊施工不需要大型施工設備，且施工較為便捷，塊體價格適中，后期維護成本較低[14]；③可以根據塊體中間開口大小種植一些小型灌木，不僅可以起到抵抗水流的沖刷、加強水氣交換、以及防止水土流失的作用，還可以增加護岸的美觀性。

連鎖式生態護岸局限性：①在岸坡植物還未生長成熟時，植物根系并未與土壤得到較好地結合，此時水流的沖刷容易造成塊體開口處以及塊體下土體的流失，從而降低結構整體穩定性；②連鎖塊生態護岸較好的整體性主要體現在橫向上，局部區域地形較大的岸坡塌陷可能會使部分塊體脫落。

3 結論與展望

通過總結與分析現有國內外學者研究成果與國內相關生態護岸工程實施成效，對未來生態護岸技術發展提出以下幾點建議：

（1）在使用生態混凝土護坡技術時需特別注意混凝土的降堿問題，否則會導致植物無法正常生長，在今后的研究中心中應多嘗試使用新型酸堿適中的材料。另外，在完成降堿處理后，還需對混凝土的強度，以及混凝土在冷熱交替和凍融交替后的強度進行相關實驗驗證，確保結構強度安全合理。

（2）一般的連鎖式生態護岸結構整體性主要體現在橫向上，但垂向整體性并不是很好，故當局部水土流失較為嚴重時，可能會出現連鎖塊體脫落現象，在今后的工程實踐中，植物未生長成熟之前，應定期觀察連鎖塊脫落情況，當有脫落現象出現后應當及時補充填土并重新播種，防止塊體脫落范圍增大。

（3）在使用各種生態護岸技術的同時，岸坡種植植物種類的選擇需要結合所在水位區間，例如在正常蓄水位附近可以種植灌木類植物，在正常蓄水位與防洪高水位之間可以種植草本植物護坡，而在低水位附近則需要采用拋石護底。在不同水位區間種植不同類型的植物，不僅可以提高護坡抗水土流失能力，還可以提高坡岸景觀性。