基于农村中小河流生态护岸型式选择研究

刘 宇

(子澄建设工程有限公司，沈阳 11000)

0 引 言

农村河流是保障农业增产和经济发展的重要设施，涉及到广大农民群众的生产生活、抗旱保守基础条件、防洪排涝安全、农田灌溉及供水能力等多个方面。2011年，国务院明确提出要加快农村水利建设，按照洪涝危害严重、防护区人口密集和保护对象重要等原则开展中小河流的综合治理，通过采取堤岸加固、清淤疏浚等措施提升河流防洪标准。因此，加强农村中小河道的整治和建设资金投入，按照新形式、新方法、新思路生态建设农村中小河道为大势所趋[1]。

1 生态河道的发展

生态型河道是体现人类活动与河流景观和谐相处，维持河流原有水文特征和自然地貌的河流，其基本内涵以满足环境、资源的多功能开发和可持续发展为目标，以经济、可靠、安全为前提条件，逐步形成自我净化与修复、多样化物种和谐共生、自然水体鲜活流动、陆域草木丰茂、水质改善的河道系统。因此，以维持自然形态为基本原则的生态河流有助于促进水系统的动态平衡和减少对资源的占有，可提升水环境质量及其自净能力，这对于改善河道的防洪能力和农村自然环境十分必要[2]。

1.1 国外生态河道发展

1933年Seifert最先给出了“亲河川治理”的理念，1965年有学者通过生物实验研究了莱茵河的护岸类型，1971年提出了河流有效利用为综合治理的基本前提，在此基础上考虑维持河流水生物种的多样性。70年代末Christian GEldi通过将混凝土护岸转变为自然石和柳树护岸丰富了德国的生物护岸法，提出能够为鱼类等提供更加适宜生存空间的河道生态多自然型修复技术，为了维持河道自然状态以存在浅滩的弯曲河流替代笔直河流。1983年Bidner认为河流水力学、地貌形态、地形状况等为河流治理的基础，从而更加合理的分析生态系统与河流治理状况的相互关系。1992年Holzmann等提出保持河流生态、水生物种与河岸自然环境的平衡为生态治理的核心，从系统平衡的角度提出了生态治理的方法。目标，河岸周边环境与河道景观的和谐性为河道整治工程的核心，美国、德国、澳大利亚和日本等提出了自然河道设计技术、河流生态自然工法、绿植被技术和近自然工事等方法。

1.2 国内生态河道的发展

针对河道的生态治理我国相关研究起步较晚，但发展速度较快，并开展了一系列的生态技术实践工程。例如，通过对转河生态治理工程的系统设计，逐渐实现了人水和谐相处的宜居环境；1998年，通过采取水环境建设和苏州河生态治理措施，逐渐形成了景色宜人、水清岸绿、焕然一新的城市河流；成都府南河治理工程中采取了生态河床、生态河堤、人工湿地等工程措施，使得河流生态系统逐步得以重建，在环保、经济和社会方面取得了显著的效益。通过实施河流生态整治，南通壕河逐渐形成了城水相绕、人水和谐相处的独特景观；环城河治理项目实施了截污、疏浚、生态绿化等措施，充分发挥了河流休闲、旅游、航运、防洪等功能。浦东区河道整治工程将“环保”理念引入至管理、施工、设计等各个环节，因地制宜的选用水边栽植物、多样化水流、河岸及边坡种植林草等护岸形式，水系统逐渐得以修复，推行的“生态治水”理念为生态文明建设和重塑江南水乡风光提供了强有力支撑。当前，河道生态护岸建设在多个地区均已得到广泛的开展并取得了理想的成效，为维持水系统良性循环和改善河道生态环境提供了技术支撑。

2 河道生态护岸类型及特点

河道生态护岸属于一种涉及生物科学、水力学、生态学及水土保持学等多门学科，通过将土地保护、景观设计、城镇发展、生态建设与河道治理有机结合，充分发挥植物、植物与工程的自我修复功能，从而提升河道边坡的抗滑稳定、抗冲刷以及自修复能力，逐步实现人类活动、经济社会、自然生态、水资源与河道的和谐发展，减少河流洪患，有效开发水资源，改善小流域气候和生态环境的目标。因此，河流综合整治成为改善水生态系统环境和实现河道基本功能的有效方法，可促进人与自然和谐相处及维持河流的自然特性。

2.1 草木等自然材料护岸

1)自然草木护坡。为维持河堤生态选用的原生草木应具有发达的根系，在护岸固土、水土保持方面固土植物具有良好的应用效果，采用植物发达的根系可有效防止水土流失和实现固土保沙，同时具有景观造景、生态环境保护等功能，自然草木护坡为农村中小河流优先考虑的生态护岸方式。目前，最为常见的固土植物有金银花、芦苇、龙须草、池杉、沙棘林、蔓草、常青藤等，植物品种的选择应考虑当地群众的喜好、气候、土质等合理确定。

草木护岸一般适用于溪流、小河堤岸及局部冲蚀弯道处，这有利于岸坡的防护及维持河道自然特性。例如，喜水特性且根系发达的柳树、水杉具有提升抗冲性能、稳固堤岸及土壤颗粒的性能。该护岸形式的成本较低且施工简便，通过辅助土工织物固坡可解决树木水草初期抗冲能力差的问题，随着时间的推移抗冲能力不断增强。

2)人工竹、木桩护岸。采用柳木、松木等木材作为遇障碍物缩窄或狭窄河道处的防护材料，通过将木桩打地基形成具有良好抗冲刷能力的近垂直护岸。另外，也可选用插柳木桩作为小河溪防护形式，通过坡上种植植被及形成活的垂直护岸达到防护堤坡的目的。

人工竹木桩护岸具抗冲能力高、变形适应能力墙、整体性好等特点，在高流速水流中具有较好的适用性。该护岸形式不仅可保证地下水与河流水系统间的能量、资源交换，而且能够满足河道洪水期抗冲刷及生态型护岸的要求，为水生动植物的生长、繁殖提供适宜的生存空间，同时具有造价低廉、施工简单、变形适应性高等特点。

2.2 砌石护岸

1)干砌石护岸。这是一种充分利用当地石料的护坡形式，具有施工简便、结构简单、抗冲能力墙等优点，在高流速、大河流中应用较为常见。通常情况下，常水位以上种植当地水草、树木而常水位以下砌筑挡墙，通过种植草木绿化河流岸坡。

2)浆砌石护岸。采用石料、水泥砂浆砌筑而成的挡土墙即为浆砌石护岸，具有外形美观、施工方便、强度较高、稳定性好等优点，但其工程造价较高。这种护岸形式能够进一步增大河道的抗冲能力且更加充分的利用河流过水断面，比较适用于很大流速或大江大河的堤防工程。为降低水泥用量可采用直立式护坡，在满足稳定性、墙身强度的情况下有利于地下水与河流水系统的交流。

3)抛石护岸。抛石护岸可有效防止堤脚的冲刷破坏，在石料丰富且顶冲急弯段具有较好的适用性。通常情况下，在水下布设抛石具有抛投方便、水力糙率高、可变性好等优点，

在水流顶冲急弯段且石料丰富地区的深槽部位具有较好的适用性。通常情况下，将抛石置于水下具有水力糙率高、可变性性强、容易抛投等优点。因存在较大的变形性，其破坏的过程较为慢，因此其自愈能力较强。

4)铅丝石笼护岸。这种护岸形式一般由种植土、肥料、竹笼或喷塑铁钢丝网笼等组成，结合卵石直径大小合理设计铁丝网疏密程度，以满足施工要求作为石笼大小设计标准。该护岸形式具有变形适应能力强、整体性好、抗冲刷能力高等优点，在大流速河流中具有良好可行性，有利于鱼类、水草等生物的生长栖息及地下水与河流水体的交流。通过制成不同的形状，可将铁丝网笼用于砌体挡土和护坡，从而满足抗冲固岸和快速恢复生物生长等要求。

2.3 混凝土护岸

1)传统的混凝土护岸。一般情况下，采用常规的混凝土浇筑方法形成的直立式挡土墙成为三面光混凝土衬砌河道，此类护岸形式具有较强的抗冲刷能力，在较大流速的洪水和大江大河中具有良好适用性。然而，这种护岸形式不利于堤岸绿色植物的生长及地下水与河道水流之间的交流，河流内不利于两栖动植物的生活、繁殖和鱼虾等水生动物的繁衍。

2)生态混凝土护岸。生态混凝土护岸可在在板块中间种植植物和草种可形成绿色护岸，预制板块存在梅花形、方格性等多种排列方式，水生动植物能够在生态板块洞穴内生长。其排列方式有梅花形或方格性，两栖动物和鱼类洞穴位于水下部分的空洞。生态混凝土护岸具有抗水流冲刷能力良好，适合于两栖动物栖息繁衍、植物生长等优点，最终实现岸坡、水中与水上和谐相处的生态系统。

3 新农村河道护岸型式选择思路

河道生态护岸不仅保护水体环境和提升水系统承载力的重要途径，而且是恢复和提升河流基本功能、打造滨河依据城市的基本要求。因此，农村中小河流生态护岸的选择原则为经济合理使用、生态景观、洪水冲刷安全等，具体的选择思路如下。

3.1 满足灌溉、航运和泄洪等安全性

供水、灌溉、防洪、旅游和航运为河道生态治理工程的基本要求，在此基础上考虑生态系统健康和可持续发展等。为保证建设项目的安全、耐久和稳定性，必须以工程力学、水文学作为生态护岸建设的依据。在标准规范的设计范围内，河道治理工程应具有承受干旱、冰冻、波浪、侵蚀、洪水等自然荷载能力，河流横、纵断面的设计应满足河流水力学要求等。

3.2 适应景观要求的美观性

河流生态护岸的关键是对景观工程的设计与实施，按照建设内容和施工要求可分为水域覆盖区域内和水域沿岸的景观设计。在横纵、水平方向上对河道治理，将提高防洪标准与河道清淤结合、将保护环境与景观设计结合改善当地人居环境，从而创造景美、滩绿、流畅、水清的水环境。因此，应全面考虑河道生态景观与防洪排涝功能设计河道断面形式，以透视图和立体形态实现河流综合体系的最优化设计。为最大限度的保持断面的自然形状可选取不同组合形式的措施，河道治理中的一个岛屿、山丘、林地或草地等均可作为自然生态系统。

3.3 经济、适用、实用性

河道护岸形式不仅要满足安全性要求，而且要符合经济合理性要求，在效益最大化和风险最小化的基础上防止洪水泛滥，保护堤防工程安全。所以，要考虑设计洪水状况和高洪水位水流动态确定堤防顶高程、河道有效宽度等，在生态景观设计过程中要注重设计正常水位的生活场景。

经济适用性为生态岸坡的基本要求，在确保堤防安全的情况下考虑方案的经济合理性，为防止片面的追求美观应遵循综合利用、就地取材的原则，尽可能的利用当地石料、树种和植物，尽量减少价格较高的外来树木、草皮及人工材料的利用。另外，生态河道还要考虑沿河群众的生活需求及满足适用、适用要求。

4 结 论

生态型河道不仅可满足生态景观和沿河居民近水、亲水的要求，形成一条景美、滩绿、流畅、水清的绿色生态长廊，而且可达到防洪标准要求。农村中小河流生态护岸设计应满足因地制宜、就地取材的原则，不仅要考虑自然环境、建筑艺术、园林等技术，还要发挥水利工程的防洪、供水及灌溉基本功能。尽量选用砌石、抛石、树木、植物护岸，特殊条件下也可选用混凝土和浆砌石护岸，最终实现建设人水和谐、河川景观有没、祥和安全的新农村。