几种农村河道护岸技术的应用分析
2015-08-15王梅仙
王梅仙
(宜兴市和桥镇水利农机站,江苏 无锡 214211)
河道生态护岸集行洪排涝、水土保持、生态修复及水质净化等功能于一体,代表着护岸技术的发展方向。生态护岸的建设,在满足河道功能需要的基础上,从本质上改善了河道的生态环境,提升了沿河群众的生活品质。近年来,宜兴市委市政府提出建设生态宜兴、创建全国文明卫生城市的要求,和桥镇在生态护岸的研究上做了一些尝试,先后对东氿湿地公园、部分入太湖河道、太华丘陵山区杨店涧小流域以及各乡镇河道开展了综合治理,通过采用河道生态护岸建设技术,改善了太湖水质和宜兴饮用水源水质,取得了良好的社会效益和生态效益。笔者结合宜兴近年来河道治理的情况,介绍河道生态护岸建设技术,为河道整治工程提供借鉴。
1 河道治理前存在的问题
宜兴市共有各类河道3699条,长度3746 km,纵横交错的河道水网既是人们生产生活的重要资源,又是防洪排涝、稀释降解污染物的重要基础条件。但上世纪80年代以来,以牺牲环境为代价的经济发展模式,造成了全市河道生态环境状况的普遍恶化,主要表现在以下几个方面:
(1)河道侵占严重,水面积锐减。由于缺乏环保理念,少数企业为了眼前利益盲目挤占河道、沟塘等,与水争地、填河造地,造成河道萎缩,致使水域面积大量减少,区域防洪排涝能力严重下降,水体纳污能力减弱,水体的自净能力严重下降。
(2)河道淤积严重。由于人们生活条件的改善,过去从河道中取淤泥作为有机肥的情况不复存在,取而代之的是过分依赖化学肥料,并且农村家居旁河道成为天然垃圾抛弃场所,致使河道严重淤积,河道调节洪水和防灾减灾的能力减弱,河道导流行洪、泄洪、滞洪等防灾功能的丧失,出现“小洪大涝”和“大洪特涝”的生态灾害。
(3)河道两岸坍塌导致植被生态弱化。一些河道因常年遭受水上过往机动船只航行波浪的冲刷,两岸坍塌严重,山区河道由于受洪水期洪水的冲刷造成河岸崩塌,河道堤岸水土流失状况严重。
(4)工业发展迅速,河道污染严重。随着工业迅速发展,特别是一些化工污染企业过去向河道内排放了各种有害废水,对河道土壤和水体产生了污染,使河道中生物无法生存,生态破坏严重。
(5)部分河岸硬质化程度高。过去在河道建设过程中,仅注重提高河道防洪排涝能力和对河岸稳定性的保护,所以河岸的建设大量采用了硬质化护岸方式。这种建设模式不利于河道水体环境与陆地环境之间的物质交换,阻断了生态系统物质循环的生物链。
2 实施河道生态护岸的技术方法
经过统筹规划和比选,宜兴市河道整治方案采用了生态护岸建设技术。通过实施生态护岸,将水利工程学、生物科学、环境科学、生态学、美学等学科的多种理念融为一体,恢复河道生物多样性,逐步改善河流水质,给沿河群众提供见水、近水、亲水的美好环境,重现河道的勃勃生机。宜兴近年来河道生态护岸建设技术主要采用了以下几种方案:
2.1 草木等自然材料护岸
在宜兴东西氿湿地公园治理中,大量采用本方法,取得了较好的自然景观效果。
(1)自然(种植)草木护坡。即采用根系发达的原生草木来保护河堤稳定及培育生态。利用植物发达的根系进行护岸固土,既可以防止水土流失,又可以满足生态环境的需要,还可以进行景观造景,在农村河道生态护岸工程中应优先考虑。固土植物主要有:沙棘林、黄檀、池杉、龙须草、金银花、芦苇、常青滕、蔓草等,可根据本地区的土质、气候以及当地群众的喜好选择适宜的植物品种。
草木护岸主要用于保护小河、溪流的堤岸和一些局部冲蚀的弯道位置,可保证河道及堤岸的自然特性。如:种植水杉、柳树等具有喜水特性的植物,用其发达的根系稳固土壤颗粒以增加堤岸的稳定性,具有一定的抗冲刷能力。本方法简单易行,造价低廉。但缺点是抵抗洪水的能力差,抗冲刷能力不足。若辅助采用土工织物固坡,随着树木水草生长壮大,抗冲能力将会逐步提高。
(2)人工竹、木桩(插柳)护岸。在河道狭窄或遇有房屋等障碍必须缩窄河道处,可采用松木、柳木等木材制成一定长度的木桩,垂直或倾斜打入地基,形成近于垂直的河岸,保护堤岸不被冲刷。对于有的小河溪可以采用插柳木桩,待柳桩成活后能形成垂直护岸,并在坡上种植植被,固堤护岸。
人工竹木桩(插柳)护岸比较适合于流速大的河道,抗冲刷能力强,整体性好,适应地基变形能力强,又能满足生态型护岸的要求。不仅可以保证河流水体与地下水之间的正常交换,利于水生动植物的繁殖生长,而且能满足河道洪水期抗冲刷的需要,具有适应地基变形能力强,施工简单、造价低廉等优点。
以上方案在太湖入湖河道整治中进行了实践,已成景观。
2.2 砌石护岸
(1)干砌石护岸。利用当地石料,采用干砌的方式,形成直立或具有一定坡度的护岸。该种护岸形式结构简单,施工方便,施工技术容易掌握,抗冲刷能力强,适用于较大的河道及较高流速的河道护岸。干砌石料时,在石料缝隙中填塞泥土,并种植草木等植物,可美化绿化堤岸。一般在常水位以下干砌直立挡墙,用以挡土和防水冲刷,常水位以上做成较缓的土坡,并种植当地品种的水草和树木。
(2)浆砌石护岸。浆砌块石护岸是用水泥砂浆、石料砌成垂直的挡土墙。这种护岸形式稳定性较好,强度较高,施工方便,外形美观,较充分地利用了河道过水断面,进一步增大了抗冲能力,在我市圩区圩堤护岸中,大量被采用。
(3)抛石护岸。宜兴位于太湖西侧,且春夏季以东南风为主,太湖湖面开阔,波浪对太湖大堤的冲刷十分严重,属水流顶冲部位。为控制堤脚冲刷破坏,采用了抛石护岸(脚),抛石一般置于水下,具有容易抛投,可变形性强,水力糙率高等特点。由于抛石护岸变形性大,而护岸发生破坏是缓慢形成的,故抛石体具有一定的自愈能力。
2.3 混凝土护岸
(1)现浇混凝土护岸。是在河道两岸建成直立的混凝土挡土墙,其优点是抗冲刷能力很强,缺点是河道与陆地间环境被隔断,堤岸不利于生长绿色植物。我市的骨干河道及船舶航行河道中采用此种形式护岸较多。
(2)预制混凝土护岸。即用混凝土预制块堆砌成垂直或有一定坡度的堤岸,这种形式护岸介于现浇混凝土与生态混凝土之间。
(3)普通生态混凝土护岸。采用多边形预制混凝土板块,规则堆砌在河坡上,预制混凝土板块中间设有孔,在孔中种草,栽种植物,形成绿化生态护岸。混凝土板块可设企口,采用方格形或梅花形排列,水下部分孔洞作为鱼类和两栖动物的洞穴。此护岸形式具有一定的抗水流冲刷能力,而且孔洞部分适合植物生长和两栖动物栖息繁衍,能形成和谐的水中、岸坡、水上交流共生系统,较好地实现护岸的生态化。
2.4 复合型生态护岸
根据河道坡度高程的变化,将上述几种形式护岸进行组合,使河坡沿高程自然变化,在水流冲刷面以下做成强度高的混凝土结构,冲刷面以上做亲水平台和观景台,亲水平台以上做成生态型护岸成自然景观。
2.5 现代新型生态混凝土护岸
随着国家工业化程度的提高,河流治理方案中的生态式护岸正在快速稳步发展。像白嵌式、植生和景观挡墙,连锁式和铰接式护坡,生态透水砖,以及从国际上引进的既能透水,又能防止水土流失的植物生态混凝土技术均正在应用。
3 几点体会
河道生态护岸形式的选用需要综合考虑洪水冲刷安全、生态景观、经济合理实用等多方面的要求,主要考虑的因素如下。
3.1 满足灌溉、泄洪、航运等安全性
生态河道整治工程是一项综合性工程,既要满足人们的需求,如:防洪、灌溉、供水、航运以及旅游等,也要兼顾生态系统健康和可持续发展的需求,生态护岸必须符合水文学和工程力学的规律,以确保工程设施的安全、稳定和耐久性。工程必须在设计标准规定的范围内,能够承受洪水、侵蚀、波浪、冰冻、干旱等自然力荷载。故应按河流水力学进行河流纵横断面设计,并充分考虑河流泥沙输移、淤泥及河流侵蚀、冲刷等河流特性,保证生态河道岸坡的耐久性。
3.2 适应景观要求的美观性
景观设计方面,为了保证河流风景的整体性,要综合考虑护岸的设计,主要应以透视图将设计对象空间表现为立体形态,不能仅靠平面图和断面图来进行护岸设计。应以自然、徐缓、曲折的岸线设计,使景观显得自然生动,更接近于天然河流,以达到河川景观的宜人效果;多考虑修建人们容易接近水边与水亲近的平台、踏步等。
3.3 达到经济、适用、实用性
在满足安全性的同时必须考虑经济合理性,要坚持风险最小和效益最大的原则,使河流护岸保护堤防的安全,防止洪水时期泛滥。因此,河流必须具有安全下泄洪水的功能,河道有效宽度、堤岸顶高程应多方面考虑设计洪水状况,而不能只考虑高洪水位水的流动状态。河岸生态设计时,可更多考虑对正常水位生活场景的设计,生态河道岸坡设计要考虑经济适用。在保证安全的基础上,考虑设计方案的经济性,尽量利用当地植物、树种和石料,就地取材,综合利用。少用人工材料和价格较高的外来特种草皮、树木等,防止片面追求美观、时尚和奢侈。生态河道岸坡设计还要做到实用、适用,必须考虑沿河群众生产生活需求,设计有关的靠船码头,用水亲水平台,小型临时取水设施等。
河道治理是一个庞大的综合性系统工程和长期任务,它需要用科学、合理的规划来指导工作。要在保证河道原有自然状态的基础上,坚持泄洪安全、景观自然生态美化、经济适用的原则,因地制宜地进行河道生态护岸的设计,并做好河道水环境的保护工作,使有限的水资源实现优化配置和发挥最大的社会经济与环境生态效益,保障和促进社会主义新农村经济的可持续发展。