城市河道中生态护坡研究分析

2019-02-19施稳萍樊婧妍陈见青陆耀林蔡聪

城市建设理论研究（电子版） 2019年1期

关键词：抗冲抛石护岸

施稳萍樊婧妍陈见青陆耀林蔡聪

1太仓市水利局江苏太仓 215400

2苏州市相城区水利局江苏苏州 215131

3花桥水利（水务）站江苏苏州 215332

4昆山市水利水务工程质量与安全监督站江苏苏州 215300

0 导语

随着我国城镇化的推进，为了防洪、灌溉、固坡等需要，城市中河道开始裁弯取直、护岸硬化等工程作业。道路、住宅等基础设施的建设，也形成了大量断头或者仅箱涵连接的河道系统，河流的自净能力大为降低，破坏了河道生态系统的完整性。与此同时，城市中大量生活与工业污水排入河道，也加剧了水环境的污染程度。

近年来，随着水环境问题的重视程度加深，城市及乡村开始尝试建设各类生态护坡，以期改善河道生态系统、治理水环境污染。本文结合我国河道生态护坡的使用现状，简要介绍国内外生态护坡的研究进展，分析各类生态护坡的利弊，为河道的生态治理提供参考。

1 生态护坡的分类介绍

生态护坡应是“既满足河道体系的防护标准，又有利于河道系统恢复生态平衡”的系统工程。

国外一般把生态护坡定义为：“用活的植物，单独用植物或者植物与土木工程措施和非生命的植物材料相结合,以减轻坡面的不稳定性和侵蚀。”

生态护坡的常见类型主要有植物护坡、生态袋护坡、抗冲生物毯护坡、铰接式砌块护坡、抛石护岸、格宾网护坡等。

1.1 植物护坡

生态河道中的植物护坡，就是采用有生命力植物的根、茎(枝)或整体作为结构的主体元素，按一定方式和方向排列，扦插、种植或掩埋在边坡的不同位置。在植物群落生长和建群过程中加固稳定边坡，控制水土流失和实现生态修复。

植物护坡的优点显而易见，生态效应好，美观度也较佳，自古以来河流均为自然护坡，人们对其的亲近度也较高。植物护坡缺点为岸坡牢固度不高，易出现水土流失及岸坡侵蚀等状况，对岸坡房屋、船只航行等有一定影响，也有一定防洪隐患。

1.2 生态袋护坡

生态袋护坡又名植生袋护坡、绿化袋护坡等，主要由生态袋、三联排水联结扣等材料构成。生态袋采用环保型材料无纺布等制作，具有抗紫外线、抗老化、抗酸碱盐、抗微生物侵蚀等物理化学特性，多用于高速公路等的生态防护，也被应用于河道护坡中。

生态袋护坡具有质量轻，强度高，抗紫外线性能优，耐用性较长，透水性与透气性佳、工程造价低等优点。生态袋护坡的缺点为相比混凝土护坡而言，稳固性和抗冲刷性相对较差，植物穿透性及耐用性受袋子材料和质量的影响极大。

1.3 抗冲生物毯护坡

抗冲生物毯是近年来从国外引进的新型护坡防护材料。是由复合纤维织物、反滤土工布与多样化草种、草皮等配套的一体化新型生态护坡材料，在防止河道堤岸水力侵蚀、土壤流失的同时，可达到边坡生态修复、景观绿化的功效。

抗冲生物毯护坡的优点为生态效益较好，和以前使用的混凝土、块石等护岸工程相比有施工简单方便、缩短工期以及降低工程造价等优点。缺点为植物生长初期较为脆弱，且抗冲流速小，抗冲生物毯护坡的生产厂家也较少。

1.4 铰接式砌块护坡

铰接式砌块护坡，又称铰接式混凝土砌块护坡、铰接式生态护坡块，是由钢缆或缆绳相互连接的一组尺寸、重量一致的连锁型预制混凝土块形成的连锁型矩阵，适用于中小水流情况下的土壤侵蚀控制。

铰接式砌块护坡的优点是能够有效防止波浪的冲刷作用，减少水土流失。开孔式砌块能够生长部分植物、为水生动物繁衍提供一定空间，有一定的生态效应，生产厂家较多。缺点是相比植物护坡而言，生态效应稍差，植物覆盖面积有限。

1.5 抛石护岸

抛石护岸是将石块等抛至水边形成的较为简单的护岸型式。抛石护岸是传统护岸型式之一，较为原生态，石块间含有较多空隙，可成为鱼类产卵及其它水生动植物的栖息场所。

抛石护岸的优点是防冲促淤效果好、取材丰富、施工简便、工程造价低、生态效应好。抛石护岸缺点为块石易发生位移、影响河岸稳定性，防洪堤如果紧邻河岸，一旦崩退可能带来灾难性后果。

1.6 格宾网护坡

格宾网护坡，是将抗腐蚀、耐磨损、高强度的低碳高强镀锌钢丝，外表涂塑料高分子优化树脂模(PVC)，用六角网捻网机编织钢线，形成不同规格矩形笼子，笼内填石头等填充物的结构。

16世纪开始，欧洲采用柳条篮作为“格宾网”，而现代的格宾石笼通常是由金属金属网编制而成的六边形蜂巢型网箱，中间被横格栅分成几个部分，横格栅的多少由石笼大小决定。

格宾网护坡的优点为强度和耐久性较高、有较强透水性和稳定性，有一定的生态效应。格宾网护坡的缺点为结构中存在较多空隙，水长期渗流、冲刷，对护岸稳定性有一定的影响，其坡面植物较难生长，相比植物护坡而言，生态效应较差。

2 国内外研究进展

2.1 国外研究进展

国外对生态护坡的研究更为系统和深入，并有大量生态护坡应用到实际工程中。Aubertin G M以美国俄亥俄州马斯京根流域的一个中等陡峭的南-西南向斜坡为研究对象，通过分析6个研究点的植物（混合硬木为主），研究自然孔径及大孔径土壤中的植物对表层水运动的影响。Li Ming-Han、Eddleman K E基于美国河流的生态脆弱性，尝试介绍使用生物技术方法而非传统工程方法以提高河岸的稳定性。Mulia A Y、Prasetyorini L A以安邦流域为例，介绍了不同的生态护坡形式，以及该种护坡对边坡稳定性的影响，表明农地与居住地需采用不同护坡形式，且不同护坡之间的组合可以有利于边坡的稳定性。Ramli M、 Karasu T J等尝试使用格宾网石笼结构防止洪水对桥墩和桥台的冲刷、侵蚀，并通过试验分析、研究不同造型和尺寸的格宾网石笼装置的应用效果。

2.2 国内研究进展

我国近几年在生态护坡上做了大量研究，也有大量生态护坡被引入到河道护坡整治工程中。

刘世奇等分析了植物护坡的力学机理，并介绍了植物护坡技术相对于工程护坡技术的优势。赵广琦、奉树成等以上海市浦东新区机场镇的生态河道示范工程为例，探讨了植物护坡技术在生态河道岸坡修复中的应用及其生态效应，分述了全系列生态护坡、土壤生物工程护坡及复合式生物稳定技术这三类植物护坡的技术特性和优缺点。王玲玲分别从植被的水文效应和力学效应方面分述了植被护坡的机理，指出其兼具稳定边坡、防止侵蚀及环保效应。

邱从维介绍了生态袋护岸技术在邵武市同青溪山口枫叶塘河岸防护工程中的应用，通过比较几种常见护岸的优缺点，阐明了以生态袋加网箱相结合形成生态袋柔性边坡系统具有的生态优势、结构优势和经济优势。钦志强、祝卓等介绍了柔性生态袋的特点，并通过桐乡市无量桥港生态堤岸试验工程柔性生态袋的应用实例阐明了在确保防洪安全的同时，柔性生态袋护坡对恢复河道的生态环境具有良好的效果。彭超、刘颖卓简述了生态袋的特点，并从生态袋力学性能、植生性能、老化性能分述了生态袋与生态护坡工程质量的联系。

李国培以朔州市神头泉水源保护工程为例，介绍了抗冲生物毯护坡的优缺点，提出将抗冲生物毯与格宾网护坡结合，坡面采用抗冲生物毯防护，坡脚、坡顶用格网石笼等硬质材料压固、保护的方式整治边坡、修复水生态。

王璐、宓永宁等分析了传统刚性护坡和柔性护坡的缺陷，提出了铰接式护坡系统的特性及优势，介绍了铰接式护坡系统的应用前景。颜建, 庄前斌等介绍了铰接式生态护坡块的植物修复机理、综合生态效能、使用植被品种的选择等。

毛佩郁、毛昶熙等根据河湾迎流顶冲位置和河床冲深，确定抛石护岸范围和优选护岸护底方案，并对抛石护岸所应用的土工织物滤层的规格和国外典型实例作了介绍。徐锡荣、唐洪武等结合长江南京河段的河道特性及护岸现状，选取若干护岸型式进行比较试验，表明抛石护岸效果较好但有一定局限性，四面六边体框架群护岸透水、稳定、减速促淤效果明显。

李宇、陈尧隆从格宾石笼的发展、演变入手，介绍了格宾石笼结构特点，分析了石笼结构不同破坏形式的预防和补强措施。廖可阳、黄伦超等介绍了格宾柔性护岸材料的结构组成、分类，并对其护岸结构进行了特性分析和归纳总结，同时介绍了若干工程应用实例。

3 我国的应用现状与不足之处

近年来，随着水环境问题的日益突出，有大量学者开始着手研究生态护坡，生态护坡也开始逐渐应用到我国的城市水环境治理中，成果颇丰。但是，由于基础薄弱，新建生态护坡投资较大、城市旧有河道改造较为困难，工业的发展与水环境保护也存在着一定的矛盾和冲突，城市河道的水环境状况并没有得到较大幅度的改善，局部地区的河道水环境状况甚至有所恶化。为了改善河道水环境、提升居住环境质量，必须加快生态护坡以及其它水体修复技术的研究与应用。

需要指出的是，在河道水环境的治理过程中，单纯对城市河道进行生态护坡的新建或改造，对提升水质指标、改善水体自净能力仍有欠缺。一段河道有其整体性，属于河流的一部分，从更大尺度来讲，是流域的组成部分之一，其包含河、湖等水生态系统。只有从整体出发，吸收国内外先进治河经验，通盘考虑，在节污、清淤、生态护坡兴建或改造等工程措施并且尽量不影响防洪、通航、岸坡稳定等河道传统功能的前提下，在河道中种植水生植物，投放鱼、虾、螺蛳等水生动物，并通过曝气增氧、生物膜净化等措施，来恢复生物多样性、提高水体自净能力及水环境承载量。