杭州市典型河道生态护岸的选择

2011-04-03夏庆云王尉英

浙江水利科技 2011年2期

夏庆云,蔡军,王尉英

(1.浙江广川工程咨询有限公司,浙江杭州 310020;2.中国水电顾问集团华东勘测设计研究院,浙江杭州 310014;3.富阳市水利水电工程监管中心,浙江富阳 311400)

水是杭州这座城市的 “血液”。但是,多年以来,这些“城市血液”逐渐地变得污浊、肮脏,不但影响了市民的生活,也影响了城市的景观。特别是近十来年杭州城市向周边扩展,原来的郊区农田变成了城区,城乡结合部的基础设施建设跟不上城市扩展的速度,郊区管网不发达,工业污水、生活污水乱排乱放,跟市区水系贯通的郊区污染水源严重地影响了市区的水质。伴随着杭州“品质之城”的建设,杭州的河道整治工作以实现“水清、流畅、岸绿、景美”为目标,工作扎实推进,取得了显著成效。从河道一般清淤疏浚到综合整治,在各方的努力、协调配合下,都取得不错的效果。其中南黄港河道综合整治工程较为典型,现以此工程为例,就生态护岸形式的选择及确定来和大家共同探讨。

1 整治理念与原则

1.1 河道生态护岸理念与传统水利

目前大部分地方河流整治过程中,因防洪的目的,多数采取石砌硬质岸堤,尽管石砌硬质岸堤起到了防洪作用,但是,它以牺牲生态系统功能为代价,隔断了河流生态系统和外部环境的物质和能量交换,阻滞了水气循环,使河流变成孤立的水港,河流的自净功能差,河水易被污染和腐化。

随着我国城市化进程的加快,生态城市开始成为人们聚焦的一个热点,而在生态城市建设进程中,水环境综合整治是其中重要内容之一。河道已不仅仅具有 “泻洪、排涝、蓄水、引清、航运”等水道的基本功能,而且还具有“景观、旅游、生态、与周边环境相呼应”等的功能,人们渴望见到水清天蓝、绿树夹岸、鱼虾洄游的河道生态景观。

借鉴国外先进的治水理念,改变传统水利中片面强调防洪安全,对河道整治中的环境问题、景观问题、生态问题等给予重视,这样,河道两岸生态建设的新理念便成为一种重要需求。

1.1.1 生态护岸的定义和特点

生态护岸是指恢复后的自然河岸或具有自然河岸“可渗透性”的人工护岸。它拥有渗透性的自然河床与河岸基底,丰富的河流地貌,可以充分保证河岸与河流水体之间的水分交换和调节功能,同时具有一定的抗洪强度。

1.1.2 生态护岸的作用

(1)滞洪补枯、调节水位。生态护岸采用自然材料,形成一种“可渗透性”的界面。丰水期,河水向堤岸外的地下水层渗透储存,缓解洪灾;枯水期,地下水通过堤岸反渗入河,起着滞洪补枯、调节水位的作用。另外,生态护岸上的大量植被也有涵蓄水分的作用。

(2)保护和建立丰富的生态系统。如果在河道中形成浅滩和深潭,把岸线也做成不规则的,即有宽有窄,使护岸有陡有缓,扩大水面和绿地,与岸边绿地、树林之间形成水、绿网络,增强岸边动植物栖息地的连续性,这样,就可以营造出多种多样的、丰富的环境条件,形成丰富、稳定的生态系统。从而,河流的自净作用也大幅度提高。

(3)形成优美的风景。生态护岸不仅可以与周围环境形成相协调的河道景观,而且可以通过保护和建立丰富的生态系统使河水清澈见底、鱼虾洄游、水草茂盛的自然生态景观。

1.2 生态护岸的设计原则

根据国内外生态护岸的成功经验,结合南黄港的特点,生态护岸的设计应兼顾如下原则:

(1)生态护岸应满足河道功能河堤的稳定要求,并降低工程造价;

(2)尽量减少刚性结构,增强护岸在视觉中的 “软效果”,美化工程环境;

(3)进行水文分析,确定水位变幅范围,结合植物调查结果,选择不同区域和部位的合适的植物;

(4)应设置多孔性构造,为生物提供一个安全的生长空间;

(5)尽量采用自然的材料,避免二次环境污染;

(6)布置建筑物时考虑人们的亲水要求。

2 工程概况

2.1 河道现状

南黄港地处杭州城北石大路以南,西起石桥河,东至备塘河,全线约2.5 km。河道宽约12～21 m,河底高程约2.0～2.8 m。由于周边没有完善的污水管网,沿河的农居和企业产生的污水都直接排入河道,从而造成水质污染,河床淤积;同时由于周边环境、人员复杂,违占建筑、各类垃圾侵占河道的情况较普遍;河道总体环境恶劣,对周边居民的生活环境形成严重影响。根据南黄港沿线两岸不同条件以及河道现状,具体细分如下:

(1)石石立交施工范围以西,河道两岸现状浆砌石驳坎均保存完好。

(2)石石立交施工范围内,大部分河道已被填平用作施工场地,同时,该段河道南侧紧临农居点,北靠石大线,河道断面不具备拓宽空间。

(3)石石立交与华中路之间的河道线形基本保持了原状,但其北岸因布置了双石立交的施工便道,河岸原有的绿化已基本被破坏;南岸本为农居点,因下城区“农改居”工程的实施,部分沿河农居已被拆除。

(4)华中路以东至查工桥段,该段河道保持完好,河道北岸的林地绿化带与石大路相衔接,形成了连续的绿地景观带;河道南岸的沈家港以西为石祥路货运市场,沈家港以东为农业用地。

(5)查工桥至备塘河段,该段河道北岸沿河基本都是农居,南岸除西端沿河有五幢农居外,其余为农业用地。

2.2 岸坡稳定计算

南黄港河道两岸环境复杂,局部河段紧临石大路、农居房等情况,而石大路主要以重车运输为主,车量荷载大,震动明显;而农居房一般基础处理简单,基础抗变形能力差;因而河道岸断面开挖、防护必须确保岸坡稳定,以免对周边构造物以及居民形成安全隐患。因此着重针对紧临石大线以及农居点的河道断面进行多工况岸坡抗滑稳定分析计算。计算结果见表1。

表1 岸坡抗滑稳定计算结果 (安全系数)表

通过对开挖岸坡稳定计算结果的分析,工况1、工况3的抗滑安全系数尚不满足规范设计要求,而安全系数所对应的滑面深度在7 m左右,滑弧相对较深。

3 河道生态护岸方案设计与比选

3.1 河道生态护岸方案设计

3.1.1 自然原型护岸

自然原型护岸是在两岸植被保持较好的河段,不进行河道拓宽,保留原有的草地、树林、灌木以及岸边自然生长的挺水和沉水植物所组成的自然生态系统;配合补种树木,达到护岸的效果。同时为保持清淤后的岸坡稳定,可在坡脚布置2排松木桩 (见图1)。

图1 自然原型护岸示意图

3.1.2 人工自然型护岸

人工自然型护岸用天然石材、木材护底,如在坡脚设置各种固脚体、采用石笼或木桩等护岸,斜坡种植植被,实行乔灌结合,固堤护岸。同时为确保岸坡防洪抗冲刷能力以及岸坡稳定,局部采用如石笼护坡、干砌石骨架护坡以及树根桩等结构。

3.1.2.1 干砌石植被护岸

干砌石植被护岸是在常水位以下,以浆砌石为骨架,骨架内充填干砌石、鹅卵石,常水位以上配置植被绿化的一种防护方式。浆砌石骨架提高了护岸的整体稳定性以及抗冲刷能力,内嵌干砌石、鹅卵石由于存在大量的空隙,从而保持了河流生态系统的完整性。通过一定时间的淤积,石缝空隙为滨水带生物的生长、繁殖提供条件。同时,干砌石具很高透气性,在很大程度上保持了土与空气间的水、气、热交换能力。此类生态护岸主要适用于岸坡较陡,需一定浅层防护的河段(见图2)。

3.1.2.2 块石固脚植被护岸

块石固脚植被护岸,在坡脚施打分散型松木桩,桩顶1～2 m范围内嵌大块天然河石以稳固坡脚,坡面种植根系发达、生长快、生存期长、适应性好的水生植物,达到生态护岸效果。工程完工初期,植被尚未形成覆盖层前,坡面采用可降解材料形成初期保护。

坡面覆草具有缓冲性能,草生根后,草与土形成一体,草根的“锚固”作用使抗滑力增加,提高了边坡的稳定性。覆草洪水期间还能使水流顺畅、流速减慢,改善水流条件,保护岸坡安全度汛。此类生态护岸主要适用于水域开阔,岸坡平缓的河段(见图3)。

图2 干砌石植被生态护岸示意图

图3 块石固脚植被护岸示意图

3.1.2.3 树根桩景观石护岸

树根桩景观石护岸即在岸坡常水位附近先施打树根桩,同时桩顶用混凝土承台联系,台顶不露出水面,然后在承台周围随意堆放适量的景观石,堆放的边缘弯曲而自然形成雅趣;之后,在块石间隙撒一层种植土(含草籽),使之填充石与石之间的缝隙,有利于水生植物的大量生长。该类型的护岸主要适用于河道周边有重要构造物或岸坡存在深层滑动安全隐患的河段(见图4)。

图4 树根桩景观石护岸示意图

3.2 护岸形式选用

根据不同生态护岸形式的适用条件以及河道现状和岸坡稳定情况,从而选择合适的护岸形式。在选择护岸形式时需兼顾经济性以及景观绿化等因素。

南黄港石石立交至华中路段,右岸紧临农居房、左岸紧临市大路,且岸坡存在深层滑动的安全隐患,最终选用树根桩景观石护岸,并根据本工程实际情况以及边坡稳定计算结果,树根桩桩长采用10 m,双排,采用间距40 cm,“Z” 字形布置。

南黄港华中路至备塘河段,河道现状水面宽约7～11 m,岸坡形态自然,整体稳定,临水植被完好。为了充分发挥、挖掘该段河道生态、自然的本质特色,该段河道基本保持河道原有断面,主要采用自然原型护岸。

南黄港河道整治中所涉及到的生态护岸主要是以树根桩为主的的人工自然型护岸以及以松木桩为主的自然原型护岸。两种生态护岸形式虽然结构简单,但此类防护在丰富河道两岸生态效果以及提升文化品位。

4 问题与建议

4.1 合理把握规划标准

在河道整治实施过程中,最大问题是规划部门根据行洪需要,所确定的河道断面往往比较标准化、唯一化,形成 “一刀切 “模式。在整治过程中,若以此为依据,对原河岸植被生态状况良好的河段进行改造,必将产生一定的破坏,有违内河整治的初初衷。所以,笔者建议规划单位对市区河网防洪配水的主次定位略作调整,扩充周边其他原生态保持情况较差河道的行洪配水能力,通过河网内部调整满足城市总体的防洪配水要求。

4.2 治污必先截污

从整治的近10条河道中,有城乡结合部的,也有流经居民区的,但无一例外都是臭气熏天,水质奇差。究其根本无非2类:①河岸沿线生产污水、生活污水的乱排;②由于河道淤积、河水富氧化造成河道本身的自净功能的减弱。因而要彻底改善水质,必先切断污染源,最大限度的进行截污纳管;其次,建议加强整治后的河道沿线管理与监督,只有通过长期有效的管理,杜绝各类污水乱排、偷排,才能真正让水清起来,岸绿起来,天蓝起来……