河道生態護岸技術研究進展

摘 要：傳統河道護岸技術可有效保護河岸免受水流、波浪的侵蝕和沖刷，在耐久性、穩定性、經濟性上有著良好的表現，但在滿足河道生態方面尚有欠缺，甚至會對河流生態系統及其綜合服務功能產生不利影響。近年來，隨著我國社會經濟水平的全面發展，人們對于河道護岸的綜合要求顯著提升，河道護岸的生態化是必然趨勢。通過對我國不同生態護岸技術應用實例的分析，從結構穩定、生態平衡、景觀提升、實施維護等方面研究生態護岸技術的現狀和不足，以期為后續生態護岸技術研究提供參考。

關鍵詞：河道治理；護岸技術；生態環境

中圖分類號：X171.1；TV85 " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標志碼：A

0 引言

我國地域遼闊，河流眾多，水系發達，這些河流不僅是自然生態系統的重要組成部分，也是經濟社會發展的寶貴資源。自然狀況下的河道存在各種問題[1]，岸線崩坍嚴重，威脅防洪大堤安全和兩岸工農業及港口設施的正常運行。部分河段河道泄洪不暢，局部河段河勢還很不穩定，有些河段主流擺動，淺灘變化頻繁，有些河段淤積嚴重，影響港口、碼頭和泵站正常運行。洪水災害是我國最嚴重的自然災害之一，據統計，中國平均每年約有700多萬公頃農田遭受洪水災害[2]，洪水災害所造成的經濟損失達150億～200億元人民幣，必須對河道進行整治，以有效增強防洪減災能力。

護岸工程作為重要的河道治理措施之一，具有保護河道堤岸邊坡免受水流、波浪、海潮的侵襲和沖刷的功能。20世紀50—80年代，長江等大型河流的護岸工程主要采用拋石、沉柴排、柴枕、混凝土鉸鏈排、塑護軟體排、枕和模袋混凝土等材料[3]，20世紀90年代末采用系接壓載軟體排、四面六邊透水框架、混凝土異形塊和鋼絲石籠等護岸，這些材料適應河床變形的性能較好[4]。相比之下，中小河流因流量較小、水流沖刷強度較弱，護岸工程設計的難度較小，護岸結構的選擇靈活多樣。

傳統護岸工程設計注重穩定，型式多為硬質結構，這類工程護岸堅固且耐用，但可能對河岸生態平衡產生致命影響[5]，也不滿足新時代工程建設與景觀協調的理念。隨著近年來我國經濟水平的全面發展和人們生活質量的提升，人們對于河道護岸的要求顯著提高。河道治理應強調生態環保的理念，統籌生物、環境和人的關系，以實現河流生態系統服務功能的可持續發展[6]。

1 生態護岸技術理念

生態護岸技術強調人類活動與自然環境的和諧共存，通過模擬自然過程，利用生態材料和方法，構建綠色、和諧、可持續的河岸生態系統。生態護岸工程運用工程與生態技術，保護和修復河道生態環境，實現工程建設與周圍整體環境相協調，促進河岸生態系統的自我恢復和持續發展。

生態護岸工程根本目的仍是控制河勢，遏制水流和波浪侵蝕河岸引起崩塌，滿足防洪、通航、涉水工程正常運行等需求，在此基礎上要考慮護岸工程在生態系統中的作用，因地制宜選用護岸結構型式。生態護岸工程除了要具備更高的強度、穩定性、經濟性和耐用性，還應擔負起改善河流水質凈化的責任[7]，岸坡對徑流起到過濾的效果，減少徑流中的有害物質流入河道，抑制水體富營養化；生態護岸配植的水生植物需對化學耗氧量、總氮、總磷等污染物有良好的去除效果；生態護岸需營造豐富、完整、穩定的生態環境，為動植物的生存繁殖提供棲息地；生態護岸還需具有一定自然景觀效果，確保工程在發揮防護作用的同時，保障人類和自然、生物之間的協調發展。

2 生態護岸技術及應用

目前，經常采用的生態護岸技術主要有自然植被生態護岸技術、植被加筋生態護岸技術及網籠或籠石生態護岸技術。植被護岸技術是由樹木、灌木、林草和水生植物等組成基本的植物群，固定土壤防止水土流失，并起到一定的凈化水質作用，適用于輕度至中度侵蝕的區域、水流沖刷相對較弱的河流或湖泊邊坡。植被加筋護坡是在植被基礎上加入人工合成材料（如地網、地墊等）進行加固，適用于中度至重度侵蝕區域、需要增強岸坡穩定性的邊坡。網籠或籠石結構的生態護坡使用石塊填充的金屬網籠來保護岸坡，結合植被植入，適用于高侵蝕區域和強水流沖擊的岸坡。

2.1 自然植被生態護岸技術及應用

自然植被生態護岸技術采用天然植物材料，通過種植適宜的水生、濕生及陸生植物，利用植物根系的錨固作用、植被的覆蓋效應以及土壤微生物的活動，共同構建一個穩定、生態且具有一定自凈能力的護岸系統。與傳統的硬質護岸相比，自然植被生態護岸技術的建設和維護成本相對較低，但其抗沖刷能力相對較弱，因此該技術僅適用于沖刷強度較低的河道，或與傳統護岸技術相結合，提高其結構強度。

長江干流九江段馬當江堤[8]采用預制空心混凝土塊+自然植被的護坡方案（見圖1、圖2）。預制空心混凝土塊尺寸為500 mm×400 mm×120 mm，將它們用鋼索進行鏈接形成穩定的鏈鎖型矩陣，選取假儉草和狗牙根作為鉸接式混凝土塊開孔中種植的植被。這兩種植被在汛期和干旱期前后依然能維持生存，生長快速，具備良好的固土能力，且高度不高，便于汛期防汛查險。

珠江水系潭江新橋水水口鎮龍東至新風段的新橋水下游河段[9]采用草皮護岸、拋石護腳+干砌石護岸、拋石壓石護腳+預制波浪樁護岸的植被生態護岸技術+傳統護岸技術的方案（見圖3），兼顧了穩定性、生態友好性及經濟性。為突出人水和諧、保護環境的理念，結合河道沿岸的地形、地貌以及水環境進行河道景觀設計，體現出當地的文化特色以及自然人文景觀，實現了護岸工程與河道景觀有機融合。

2.2 植被加筋生態護岸技術及應用

植被加筋生態護岸技術將植被的固土作用與加筋材料的結構強化功能相結合，實現岸坡防護與生態修復的雙重目標。常用的加筋材料包括高強度聚丙烯材料制成的網墊、土工網、土工格柵等，這些材料具有較高的抗拉伸強度和耐久性。除此之外，發達根系固土植物在水土保持方面有很好的效果[10]，深根型的植物，如豆科草種、灌木或半灌木等，一般根深可達5 m以上，其根部起到了“加筋”作用。

安徽省裘公河支流東門渡河[11]部分堤段采用三維植被網護岸方案。三維植被網是三維立體網狀結構，其底部為高模量基礎層，上覆起泡膨松網包，內包填沃土和草籽。三維植被網草皮護坡在草籽未長成草毯之前可有效防止水流、雨淋沖刷，待草籽長成草毯后，其根系與周圍三維植被網交織在一起，網狀結構被植被根系固定在土中，形成土、根、網的連續整體墊層，起到了面層防護與淺層加筋的效果，植被茂盛時，可抵御6 m/s水流沖刷，是普通草皮護坡防護能力的2～3倍。

上荊江河段南五洲[10]崩岸頻發，采取三維植物網護坡或深根型植物護坡+阻滑樁結合長充沙管袋護腳的護岸方案（見圖4）。周躍等[12]研究表明，在有側根作用的土體中，側根可提高根系土層的斜向抗張強度，增強坡面的穩定性，有效防止滑坡坍塌，植物的枝葉還能減輕暴雨對坡面的侵蝕并緩解風浪對坡面的淘蝕[13]。南五洲歷次崩岸均發生在4—5月份，塊石等傳統剛性結構護坡因其濾料受波浪、雨水等影響易流失，當岸坡發生微小變形時，剛性結構的坡面將松動或塌陷，而生態護坡上的植物能有效削減波浪高度，減少風浪、暴雨等形成的侵蝕，防止土體崩塌或滑坡。

2.3 網籠或籠石生態護岸技術及應用

網籠或籠石生態護岸技術是將高強度、耐腐蝕的金屬網格編織成籠狀結構，內部填充天然石塊。籠石結構通過網格的約束和石塊的自重，形成一個穩定的整體，允許水流通過石塊之間的空隙，減少水流對護岸的直接沖擊力。網籠內部填充的石塊間隙和護岸表面的植被層為水生生物提供了棲息地，促進了生物多樣性的恢復。同時，植被的生長還能增強護岸的抗侵蝕能力，形成自然防護屏障。

網膜卵石排方案[14]（見圖5）是將天然河流中的卵石裝入特制的網模袋中，并組合成卵石排沉入河底或岸坡堤腳，達到對河道岸坡堤腳防護的目的，在長江荊江河段的護岸工程中應用效果良好。這種護岸結構形式的柔性和透水性更為優良，不僅能夠適應一定的河床變形，有利于水下生物的棲息與環境改善，同時因卵石大都來源于天然江湖河道，可避免開采石頭對環境造成的負面影響，減少使用工業耗能較大、廢氣排放較多的水泥，有利于環境保護與降低碳排放。

大遼河海城市南海段護岸工程采用格賓石籠護岸進行生態治理[15]。格賓石籠是由鍍鋅網片或鉛絲組裝而成的類似蜂巢狀結構，其內部可填充卵石或石塊等塊狀材料（見圖6）。格賓石籠能夠充分發揮柔性與剛性，變形適應能力突出。當周邊填土發生變化時，能夠充分利用自身柔性與耐磨性進行一定調整，從而避免坍塌的出現[16]。格賓石籠具有較好的穩定性與整體性，實際使用時即使個別鋼絲斷裂也能保證籠體整體穩定，不會引起塊體外漏、使用年限縮短和結構破壞。另外，格賓石籠填充材料之間存在一定孔隙且外圍屬于網狀結構，可以實現水體的自由排泄，具有較強透水性，還能創造適宜的環境條件，提高河岸生物多樣性[17]。該段護岸工程自完工以來，已安全度過多年主汛期，未發現格賓石籠護岸存在安全隱患和質量問題。經過后期養護及綠化栽植，格賓石籠護岸綠化覆蓋達到50% 以上，整體景觀效果與自然環境相得益彰。格賓石籠護岸的孔隙為小動物、魚類創造了棲息場所，明顯改善了河流水質。

3 展望

生態護岸技術作為一種集工程防護與生態保護于一體的的河道治理手段，近年來得到了廣泛的應用。然而，隨著實踐的不斷深入，該技術在結構穩定、生態平衡、景觀提升、實施維護方面暴露出一些問題。未來研究應進一步探索新型生態護岸材料與技術，加強多學科交叉融合與技術創新，推動生態護岸技術向更加科學、高效、可持續的方向發展。

（1）結構穩定方面。在強降雨、大洪水等極端水文條件下，部分生態護岸結構的抗沖刷能力明顯不足，導致護岸結構失穩。對于地質條件復雜、地基承載力弱的岸段，傳統生態護岸技術存在難以適應地基變形的問題。新的生態材料及技術手段的研發為生態護岸技術的發展提供了新的可能性：引入生態混凝土、生態袋等高性能復合材料，提高護岸的抗沖刷能力和穩定性；引入土壤固化技術，形成具有整體強度的固化面，較好地適應地形的變化。

（2）生態平衡方面。自然植被恢復過程受多種因素影響，恢復周期長且效果不穩定，難以滿足快速生態修復的需求，部分生態護岸設計忽視了水生生物的棲息需求，導致生物多樣性下降、生態系統功能受損。可采用植物快速繁殖技術、微生物修復技術等先進手段，加速生態恢復過程。通過人工種植本土植物、引入微生物群落等方式，快速構建穩定的生態系統。同時，在護岸設計中充分考慮水生生物的棲息需求，設置生態廊道、魚道等設施，為水生生物提供遷徙通道和棲息空間。此外，還應注重護岸與周邊生態系統的連接性，促進生物多樣性的保護與提升。

（3）景觀提升方面。部分生態護岸設計與周邊環境不協調，影響整體景觀效果；護岸設計中沒有融入地域文化元素，缺乏文化內涵與特色。可運用景觀生態學進行護岸設計，通過合理搭配色彩、材質等元素，營造自然、和諧的景觀效果；通過設置文化雕塑、石刻、景觀小品等設施，展現地域文化魅力，提升護岸的文化內涵與特色。

（4）實施維護方面。生態護岸的施工工藝較傳統護岸更為復雜，施工過程中的質量控制不當會影響護岸的整體效果。一些生態護岸材料在實際應用中表現出耐久性不夠等問題，或者生態護岸工程實施后維護不及時、不到位，影響其長期效益。可研究針對不同地質、水文條件的生態護岸技術，開發更加耐久、環保的護岸材料，確保生態護岸技術方案的適應性和有效性。同時，加強施工和維護的標準化工作，建立完善的維護機制，確保生態護岸工程的定期檢查和及時維護。

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Research Progress on Ecological Riverbank Protection Technology

LOU Yu，RU Nan，YUE Dong，LIANG Ming

（Science and Technology Promotion Center of the Ministry of Water Resources，Beijing 100038，China）

Abstract：Traditional riverbank protection technology can effectively protect the riverbank from erosion and scouring of water and waves，and performs well in durability，stability and economy. However，it is deficient on meeting the needs of ecological aspects for riverbank，and may even adversely affect the river ecosystems and comprehensive service function. In recent years，with all-round development of social and economic level in China，comprehensive requirements for riverbank protection have been significantly increased，and the ecologicalization of riverbank protection becomes the inevitable trend. Through the analysis of application examples of different ecological riverbank protection technologies in China，the current situation and shortcomings of ecological riverbank protection technology are studied in terms of structural stability，ecological balance，landscape enhancement，implementation and maintenance，in order to provide reference for the subsequent development of ecological riverbank protection technology.

Key words：riverbank regulation；riverbank protection technology；ecological environment

作者簡介：婁 瑜，女，高級工程師，碩士，主要從事水利科技推廣研究工作。E-mail：361756051@qq.com