关于内河限制性航道生态岸坡设计的再思考

金华 廖鹏

摘 要：本文主要根据近年来江苏航道生态型岸坡建设的实践经验，提出了内河限制性航道生态型岸坡设计的关键路径、水位与植物选型等关键问题，并简要介绍了值得推广应用的芦苇的特点与管理，为内河航道尤其是限制性航道生态治理提供参考。

关键词：限制性航道 生态岸坡 芦苇 京杭运河

为构建畅通高效安全绿色交通运输系统，推进新形势下航道整治工程向生态环境友好型转变，促进航道建设对河流生态环境的恢复与保护，在长江三角洲地区高等级航道整治工程中，生态型护岸逐渐取代传统的斜坡式或直立式硬质护岸成为工程中较常用的结构型式。结合江苏近年来在京杭运河、锡澄运河、盐河、通扬运河等地实施的航道生态型岸坡建设工程的实践经验，本文总结讨论了生态岸坡设计的关键路径、常水位与植物选型等关键问题以供参考。

1.设计关键路径

根据国内近20年来生态型护岸建设的工程实践，生态岸坡仍可归纳为植被型和综合型两大类。植被型生态岸坡是采用根系发达的植物和植物材料等对岸坡进行固土防护，例如木桩/树枝、芦苇、香根草、棕榈纤维垫、三维土工网垫、生态袋等，这类结构的生态景观和消减船行波效果较好，但抗冲刷能力和护岸结构的整体稳定性较难保证。综合型生态岸坡是在河宽受限或需要人工处理的岸坡中，综合采用植物、天然或人工材料，在岸坡防护和生态保护之间谋求平衡。天然或人工材料包括仿木桩、板状、格宾网箱、干砌或浆砌块石、“蜂巢”挡墙、混凝土连锁护面块、箱式绿化挡土墙结构、多孔连续绿化混凝土、阶梯砂管式结构、模袋混凝土结构和透水性沉箱结构等。

内河限制性航道是指因水面狭窄、断面系数较小而对船舶的航行有较明显限制作用的航道，多集中于苏南和浙北平原地区。该地区是国内社会经济和内河水运最为发达的地区之一，航道沿线城镇、厂企、桥梁密布，土地资源紧张；航道水位主要由节制闸控制，水位变幅小，常水位持续时间长，水流平缓，泥沙运动弱。与天然河流不同，内河限制性航道是一个独特的、有着广泛影响的半自然生态系统，要求其能够维护景观和区域尺度上生态过程的健康与安全，并高效持续地提供多种生态服务（如物种栖息、遗产保护、文化休闲等）。因而，限制性航道护岸结构的发展趋势是采用柔性结构局部取代传统刚性硬质护岸，降低刚性硬质护岸高度，形成直立式硬质结构（一级）+斜坡式柔性结构（二级）的组合型护岸结构，如图1。

基于保护河流生态环境的系统性和完整性，根据限制性航道水位特征、河岸带植被生存环境、行洪与船行波动力作用特点，可将护岸防护区自河底向水面分为护底区、行船防护区、行洪防护区，相应地生态型护岸断面结构划分为重防护区、亲水区、景观区，提出护岸功能分区与护岸断面结构的匹配的模式——重防护区（刚性结构为主）、亲水区和景观区（柔性护岸结构为主）。就复合型而言，一级护岸位于重防护区，以刚性结构为主，在满足护岸结构的强度和稳定性需求的同时积极融入孔隙性设计，以达到护岸结构防撞抗冲与生态环境的和谐统一；二级护岸位于亲水区和景观区，以柔性护岸结构为主，保证结构抗冲性和植被耐淹性，提高河岸的生态景观。

为实现生态岸坡的工程经济性和生态景观性，必须综合考虑护岸材料、护岸结构、消浪效果、一级护岸顶高程、植物的选型及管理、一级护岸平台植物宽度等因素。具体设计思路应：（1）尽量采用自然的柔性材料，避免二次环境污染；（2）尽量减少刚性结构，增强护岸在视觉中的“软效果”；（3）尽量了解水位变幅范围，合理确定一级护岸顶高程，能够满足一级护岸长时间淹没在水里且不影响通航安全，同时一级护岸平台的水深适宜植物生长；（4）选择合适的植物，考虑与周边环境的协调及生态平衡的问题，保证护岸平台植物生长良好。

2.常水位与植物选型

国内外很多生态护岸都曾遇到一个难题：护岸上种植的植物常年被水流淹没和冲击，造成很多植物不能正常生长，甚至无法存活，没有达到预期的生态景观效果。实际上，要实现生态护岸的生态景观功能，关键是要确保护岸一级平台上种植的水生植物顺利成活并与自然环境融为一体，即确定合适的设计水位或一级平台顶高程。在长三角地区限制性航道护岸设计中，一般将该航道具有50%累积频率的常水位作为确定一级护岸顶高程的依据，尽量将硬质结构在一年大部分时间内淹没于水下，避免其对景观的破坏，同时也要使得一级护岸平台上的水深不宜过大，避免影响平台上种植的植物生长和船舶的航行安全，并根据水位的变化选择适宜的时间段进行植物的种植及管理。

在水生环境中，影响水生植物生长的主要因子是水位和水流对植物的影响。水位是决定生物量、水生植物分布和物种结构的重要因素。水位变动对于植物群落的形态可塑性、生物量、物种多样性、物种分布和群落演替也会产生影响，例如芦苇幼苗在淹没状态下其节间距会增长。在适度的水位波动下，水生植物物种的多样性能够达到峰值，但水位波动太大或太小都不利于提高植被的丰富度，可导致一些不耐淹或不耐旱植物种难以存活。

水体流动有利于水环境中营养物质、氧气和二氧化碳的交换与供给。总体来说，水体在流动时，水生植物的同化作用率增加，同时呼吸速率也会显著增加。不过，水流过快时，底泥的悬浮作用较显著，使得沉水植物进行光合作用的机会较少，不利于沉水植物的固着和成长，还会显著影响水生植物在特定生境中的生长或繁殖。水体流速的改变对沉水植物生物量以及群落组成都有很明显的影响，较高的水体流速会从生理特性上限制某一区域沉水植物拓殖、生长的能力。

根据对多瑙河的水流条件和水生植物成长的关系，将植物适应的水流流速分为四级，并调查分析了51种植物（沼生植物和两栖植物除外）的生长情况，在各级水流条件下能够生存的水生植物具体情况如下：（1）流速小于0.05m/s的净水，几乎所有水生植物都能较好的生长；（2）流速介于0.05～0.30m/s的低速水流，大部分水生植物都能生长，生长较好的是异叶眼子菜、无根青萍、猪尾草、微萍、马尿花、菹草、膨胀浮萍、湿柳蘚、水葫芦等；（3）流速介于0.31～0.69m/s的中速水流，这类水流一般出现在内河航道通航量较大的航段，在这类水流中只有部分耐淹水生植物能较好的生长，如芦苇、毛莨属、小眼子菜、薄网藓、依乐藻、水马齿水草等；（4）流速大于0.70cm/s的高速水流，只有极少部分耐湿耐淹植物能存活，主要以牛角藓、水藓和复边藓等藓类植物为代表。