生态护岸型式的探讨（刘晓涛,吴伟峰）

摘要

生态护岸是一种新型的护岸技术，它集防洪效应、生态效应、景观效应和自净效应于一体，是现代河流治理的发展趋势。本文着重介绍了生态护岸的三种型式，即自然原型护岸、自然型护岸和多自然型护岸，及其它们的优缺点、适用条件和常用方法。

一、前言

1、定义

生态护岸指的是利用植物或者植物与土木工程相结合，对河道坡面进行防护的一种新型护岸型式。生态护岸集防洪效应、生态效应、景观效应和自净效应于一体，代表着护岸技术的发展方向，越来越受到人们的关注。

2、研究动态

国外对生态护岸技术的研究起步较早。日本在10年前就提出“亲水”的概念，开展了“创造多自然型河川计划”。在第九次治水五年计划中，将对5700km的河流采用多自然型河流治理法进行整治，其主要采用植物堤岸、石头及木材护底的自然河堤。

欧洲许多国家在进行护岸工程设计时，非常注意沿岸的景观与生态系统，尽最大可能地参照采用天然状态下的河海岸型式，避免以建筑物的形式去破坏自然生态系统的平衡。

荷兰也正在规划和建设21世纪人与自然和谐的水环境，提出了“给河流提供更多的空间”的口号，试图从河流管理的角度出发，“与自然同在”。他们认为河岸堤防是河流自然系统中的一个组成部分，是形成从河道水流到陆地的一种转换，反之亦然，绝不能将两者孤立起来。

近几年来，国内许多省市在生态护岸的研究上也做了许多尝试，特别是在城市河道治理中积累了一定的经验：如上海市青浦区在章浜河整治中采取多种生态护岸型式并举的方法，取得了良好的社会和生态效益；广东省中山市岐江公园的栈桥式生态亲水湖岸，它实现了水位变化较大的情况下，仍然具有亲近人、生态和美的效果。

二、生态护岸的功能

1、防洪效应

河流本身就是水的通道，但随着社会和经济的迅速发展，河流、湖泊大量萎缩，水面积不断缩小，防洪问题显得更加地突出。生态护岸作为一种更加高级的护岸型式，首先同样具备抵御洪水的能力。生态护岸的植被可以调节地表和地下水文状况，使水循环途径发生一定的变化。当洪水来临时，洪水通过坡面植被大量地向堤中渗透储存，削弱洪峰，起到了径流延滞作用。而当枯水季节到来时，储存在大堤中的水反渗入河，对调节水量起到了积极的作用。

同时，生态护岸中大量采用根系发达的固土植物，其在水土保持方面又有很好的效果，护岸的抗冲性能（即各类植物护岸可抵御的最大近岸流速、波浪高度和相应的冲刷历时）大大加强。

2、生态效应

大自然本身就是一个和谐的生态系统，大到整个社会，小至一条河流，无不是这个生物链中不可或缺的重要一环。当采用传统的方法进行堤岸防护时，河道大量地被衬砌化、硬质化，这固然对防洪起到了一定的积极作用，但同时对整个生态系统的破坏也是显而易见的，混凝土护坡将水、土体及其它生物隔离了开来，阻止了河道与河畔植被的水气循环。相反，生态护岸却可以把水、河道与堤防、河畔植被连成一体，构成一个完整的河流生态系统。生态护岸的坡面植被可以带来流速的变化，为鱼类等水生动物和两栖类动物提供了觅食、栖息和避难的场所，对保持生物多样性也具有一定的积极意义。

另外，生态护岸主要采用天然的材料，从而避免了混凝土中掺杂的大量添加剂（如早强剂、抗冻剂、膨胀剂等）在水中发生反应对水质和水环境带来的影响。

3、景观效应

近一二十年来，生态护岸技术在国内外被大量地采用，从而改变了过去的那种“整齐划一的河道断面、笔直的河道走向”的静态美，现在的生态大堤上建起了绿色长廊，昔日的碧水漪漪、青草涟涟的动态美得以重现，生态护岸顺应了现代人回归自然的心理，并且为人们休憩、娱乐提供了良好的场所，提升了整个城市的品味。

4、自净效应

生态护岸可以增强水体的自净功能，改善河流水质。当污染物排入河流后，首先被细菌和真菌作为营养物而摄取，并将有机污染物分解为无机物。而细菌、真菌又被原生动物?资常?其所产生的无机物如氮、磷等作为营养盐类又被水中的浮游动物、鱼、虾等所食。这就是水体的自净作用，即按食物链的方式降低污染物浓度。

生态护岸上种植于水中的柳树、菖蒲、芦苇等水生植物，能从水中吸收无机盐类营养物，其庞大的根系还是大量微生物吸附的好介质，有利于水质净化，生态护岸营造出的浅滩、放置的石头、修建的丁坝、鱼道形成水的紊流，有利于氧从空气传入水中，增加水体的含氧量，有利于好氧微生物、鱼类等水生生物的生长，促进水体净化，使河水变得清澈、水质得到改善。

三、生态护岸的型式

生态护岸技术已引起全球的极大关注，世界各国的水利、环境专家都在进行此项技术的研究。生态护岸技术的发展经历了一个从模糊到清晰，从单一到多样化的过程。笔者汲取了欧美和日本等发达国家的实践经验，根据护岸所采用材料的不同，将生态护岸分为以下三种型式：

1、自然原型护岸

自然原型护岸指只采用种植植被保护河岸、保持自然堤岸特性的护岸。主要采用乔灌混交，发挥乔木与灌木的自身生长特性，充分利用高低错落的空间和光照条件，以达到最佳郁闭效果。同时利用植物舒展而发达的根系稳固堤岸，增强其抵抗洪水、保护河堤的能力。

（1）优点

完美地将护岸与大自然融为一体，纯天然，无任何污染，投资较省，且施工方便。

（2）缺点

抵抗洪水的能力较差，抗冲刷能力不足。在日常水位线以下种植植物难度较大，品种的选择亦较关键，否则很难保证植物的存活。

（3）适用条件

适用于流速不快，流量较小，冲刷能力较弱的乡镇级河道。河床过水断面较小。

（4）常用方法

主要采用根系发达的固土植物进行护岸：即在水中种植柳树、水杨、白杨以及芦苇、野茭白、菖蒲等具有喜水特性的植物；而在坡面上撒播或铺上草坪，也可以种植一些植物如沙棘林、刺槐林、龙须草、常青藤、香根草等。

2、自然型护岸

自然型护岸不仅种植植被，还采用石材、木材等天然材料，以增强堤岸的抗冲刷能力。如在日常水位线以下采用石笼、木桩或干砌块石，其上筑一定坡度的土堤，斜坡上乔灌草相结合，固堤护岸。

（1）优点

采用木桩、块石等具有一定的强度的材料保护坡脚，使整个护岸的抗冲刷能力大大提高。木桩、块石间的缝隙为水草留下了生长的空间，同时也为鱼、虾等水生生物提供了栖息的场所。

（2）缺点

与自然原型护岸相比，自然型护岸投资较高，工程量加大，且干砌块石与土体的结合并非十分紧密，因此，整体稳定性能较差。

（3）适用条件

适用于各种有较大流速的区县及乡镇级河道、都市景观河道。

（4）常用方法

①大型护坡软件排：水下部分采用软体排或松散抛石，而水上部分则是在柔性的垫层（土工织物或天然织席）上种植草本植物，并且垫层上的压重抛石不应妨碍草本植物生长。

②干砌块石或打木桩：水下部分采用干砌块石或打木桩的方法，并在块石或木桩间留有一定的空隙，以利于水生植物的生长。水上部分可参考自然原型护岸的做法，铺上草坪或者栽上灌木。

3、自然型护岸

多自然型护岸是在自然型护岸的基础上采用混凝土、钢筋混凝土等材料加强抗冲能力的一种新型生态护岸型式。多自然型护岸较之自然原型护岸和自然型护岸具有更强的抗水流冲刷能力，能抵御更大的洪水。同时也具备其它生态护岸所共有的生态效应、景观效应和自净效应。因此，它是目前使用最为广泛的一种生态护岸型式。

（1）优点

堤岸经过防护后，整体稳定性能大大增强，抗冲刷能力得到加强，同时也不受堤岸坡度的限制。

（2）缺点

由于采用较多的新技术、新工艺，使得施工要求提高，难度加大，工程的投资也相应增加。另外，多自然型护岸采用较多的非天然材料如混凝土、钢筋混凝土等，在一定程度上也有所污染。

（3）适用条件

多自然型护岸由于具有较强的抗冲刷能力，因此可以适用于大流量、高冲刷能力的河流。

（4）常用方法

①纤维织物袋装土护岸：由岩石坡脚基础、砾石反滤层排水和编织袋装土的坡面组成。如由可降解生物（椰皮）纤维编织物（椰皮织物）盛土，形成一系列不同土层或台阶岸坡，然后栽上植被。

②面坡箱状石笼护岸法：将钢筋混凝土柱或耐水圆木制成梯形箱状框架，并向其中投入大的石块，形成很深的鱼巢。再在箱状框架内埋入柳枝、水杨枝等，邻水侧种芦苇、菖蒲等水生植物，使其在缝中生长出繁茂、葱绿的草木。

③高效三维网液压喷播植草法：迎水坡面采用新型土工合成材料三维植被网垫植草护坡，利用液态播种原理，将植物种子或植物营养体（根、茎、叶等）经前期处理后，与专用配料和水按比例拌和后，通过喷播机高压泵的作用，快速喷播在需要种植的地方，从而形成植被覆盖。

④骨架内植草法：通过混凝土框架对土质进行边坡稳定防护后，边坡被分为若干块状结构，在每一框架结构中种植不同品种的草种和灌木，进行边坡美化。

⑤植被型生态混凝土法：此方法是日本近年来在河道护坡方面作出的研究。主要由多孔混凝土、保水材料、难溶性肥料和表层土组成。表层土铺设在多孔混凝土表面，形成植被发芽空间，同时提供植被发芽初期的养分。

⑥土壤固化剂法：固化剂是以水泥为主体掺入特殊的激发元素后制成的，其作用机理是固化剂中的水分子调节剂与土壤中的水分子形成化学键，对水分子有很强的吸附作用，利用土壤稳定固化，填充土体孔隙，形成骨架结构，从而提高土壤的抗压、抗渗、抗折等性能指标。

四、结语

生态护岸是融现代水利工程学、生物科学、环境科学、生态学、美学等学科于一体的水利工程，十分有助于生物多样性，河流水质的改善，以及提供给人们一个见水、近水、亲水的美好环境，重现大自然的勃勃生机。因此，生态护岸是现代河流治理的发展趋势，是水利建设发展到一种相对高级形态的必然结果。

然而，生态护岸建设又是一项长期而坚巨的任务，各地应根据本地区实际情况，着眼于未来，因地制宜地选择合适的河道治理方案，对条件不够成熟的切不可盲目跟风，避免一拥而上。相信在不远的将来，我们的河流将重现一幅幅碧波荡漾、绿树成荫的美景。

参考文献：

[1]　刘晓涛　关于城市河流治理若干问题的探讨　

[2]　张幸农等　西欧护岸工程技术发展动态简介

[3]　周跃等　欧美坡面生态工程原理及应用的发展现状　土壤侵蚀与水土保持学报，1999

[4] 戴尔?米勒　美国的生物护岸工程　　水利水电快报，2000

[5]　曹梅英等　由治汾美化工程看生态河堤建设　山西水土保持科技，2001

[6]　杨芸　论多自然型河流治理法对河流生态环境的影响　四川环境，1999

[作者简介]　

刘晓涛，男，37，高级工程师

吴伟峰，男，27，硕士研究生