黄冈城区堤防硬质护坡生态复绿技术研究

赵 健，胡 钢，高华斌，吴永妍，刘 巍，钱 萍

(长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北 武汉 430010)

0 引 言

长江中下游干堤总长3 576 km，保护着中下游12.6万km2的国土面积。自1998年大洪水后，国家在长江干流堤防建设了大量硬质护坡，提高了堤防的防洪能力，有效保障流域内经济社会发展和人民财产安全。通过长期运行实践，硬护坡虽然可保护堤身不被水流冲刷，但也阻断了水体与近岸陆地土壤之间的联系，使得水生植物不能生长，水生动物也失去了栖息空间，导致河道岸坡的生态功能遭到破坏[1-2]。堤防已成为长江绿色生态廊道建设的短板，亟需对长江堤防进行生态复绿研究。

目前，越来越多的国家逐渐认识到河流岸线生态的重要性，通过一系列的生态化改造技术，逐步恢复河道岸线的生态功能[3]。当前，已有相关学者对城市河道硬质护岸的生态修复进行了相关研究并取得了一定成果[4-5]，但堤防硬护坡生态修复领域的相关成果较少。

黄冈长江干堤位于长江中游左岸湖北省黄冈市境内，全长108.57 km，其中位于黄冈城区的长江干堤是黄冈市历年防洪的重点和关键，保护着黄州城区人民的生命财产安全。1998年大洪水过后，国家对长江堤防进行了整险加固，实施了大量的预制混凝土块的硬质护坡。经多年运行后，受混凝土老化、破坏及水流冲刷等因素影响，硬质护坡普遍出现表面风化、蜂窝马面、坡面颜色加深变黑等现象，局部硬护坡出现块体破损、丢失。

从硬护坡现状可以看出，硬护坡阻断了水体与近岸陆地土壤之间的联系，同时传统的预制混凝土块护坡使得项目区堤防呈现“光秃秃、冷冰冰”的形象特征，硬护坡坡面呈现凹凸不平、颜色变深等外观特征，硬护坡成为黄冈市黄州城区绿色生态廊道上的一道道“补丁”，破坏了黄冈城区绿色生态廊道的整体景观效果，亟需对堤防硬护坡进行生态复绿。

本文以黄冈城区堤防硬护坡生态复绿为例，对联锁式生态护坡方案进行了研究，可为长江沿线的其他生态复绿工程具有典型示范作用。

1 常用生态复绿技术分析

目前，常见的河道护坡复绿结构形式多样，适用条件与范围各不相同，需要根据拟研究区域的具体情况，科学选择岸线复绿结构型式。岩石或混凝土坡面的生态护坡方法主要有植被型混凝土护坡、现浇框格生态混凝土护坡、联锁式生态护坡、铰接式生态护坡等。

黄冈城区堤防硬护坡复绿方案，对于景观性和抗水流冲击性能要求较高。植被混凝土生态护坡[6]施工工序多、难度大，施工较为不易，且抗水流冲击能力还有待进一步验证；铰接式生态护坡[7]施工工序多，造价较贵；现浇框格混凝土护坡[8]需做降碱处理，如果降碱处理不好，对植物生长会造成不利影响；联锁式生态护坡[9]施工较为简便，抗水流冲击能力强，复绿效果较好。以上各复绿方案的优缺点及适用范围见表1。综合各因素考虑，黄冈城区堤防硬护坡生态复绿选择联锁式生态护坡方案。联锁式护坡结构见图1。

表1 各生态复绿方案优缺点及适用范围

注：① 大孔及相邻两块联锁块形成连接孔可作为植生孔使用，也可加入级配碎石起到消能的作用；② 坡度较陡时小孔插锚固棒，连接联锁块与土体，使结构更加稳固；③ 楔形榫槽增加联锁功能，防止护坡块向不同方向发生位移；④ 周边槽形可消散水流、波浪中的部分能量，滞留水体的杂质颗粒，减少淤泥产生；⑤ 相邻两块并排形成5°V型槽，适应坡面不均匀沉降，减少块体损坏。图1 联锁式护坡结构示意Fig.1 Schematic of interlocking slope protection structure

2 硬护坡生态复绿方案研究

2.1 修复原则

堤防硬护坡生态复绿建设方案需要综合考虑堤防硬护坡材料、堤身防渗措施、堤防所在河段河势特点、城区段绿化及景观需求和适生植物的生态学特性等因素，在优先确保堤防安全的前提下，建设自然生态型护坡。主要遵循以下原则。

(1) 以堤防安全为前提，确保河道行洪安全。硬护坡复绿方案要综合考虑长江干流河段特点，设计方案应满足设计洪水条件下堤防的防冲抗冲要求，以确保堤防自身安全及河道行洪安全。

(2) 维持原硬护坡完整性，不进行大范围拆除。只拆除破损硬护坡，再进行生态复绿；对坡面硬护坡完整性较好的坡面，则直接在硬护坡上进行生态复绿。

(3) 生态功能优先，为生物营造多样性环境条件。遵循生态适应性，以耐旱、耐瘠、耐淹的乡土植物为主，注重暖季型草与冷季型草结合，进行先锋物种与主导物种的搭配，建立起具有改善水质、保护原生物种种群的水生生物生态系统，将河道堤防建设成为水陆生态系统之间直接相互作用的载体。

2.2 方案分析

黄冈城区堤防位于长江干流，在汛期长期受水流冲刷，因此硬护坡生态复绿方案需具有较强的抗水流冲刷稳定性；同时考虑到该区域位于黄冈主城区，需具有较好的生态复绿效果。经过综合比选，选择联锁式生态护坡方案，具体方案如下。

(1) 为了不对原来堤防的防渗体系造成破坏，保留原有堤防的硬护坡结构，并在堤防硬护坡的表面浇筑混凝土格构。混凝土格构厚35 cm，格构梁间排距4 m×4 m。

(2) 为防止混凝土格构发生滑动，在堤防硬护坡坡脚处浇筑混凝土脚槽。脚槽混凝土宽100 cm，高47 cm，混凝土标号C25。

(3) 在混凝土格构内摊铺拌有草种的营养土，营养土厚35 cm，营养土外包土工布。

(4) 将10 cm厚的联锁式生态砖平铺于土工布和格构上，联锁式生态砖孔缝中充填外包土工布的营养土及草籽。

(5) 狗牙根和高羊茅抗旱性能良好且耐淹性能好，能适应黄冈地区夏季高温干旱及洪水淹没的特点。同时选择黑麦草作为先锋物种，将先锋草种和后期草种进行搭配，高羊茅、狗牙根和黑麦草的播种比例控制为7∶2∶1。堤防硬护坡生态复绿结构见图2，构造示意见图3。

图2 堤防硬护坡生态复绿结构示意Fig.2 Schematic of ecological restoration of the hard slope protection of embankment

图3 复绿结构构造示意(尺寸单位：cm)Fig.3 Detail drawing of ecological restoration structure

2.3 方案施工

硬护坡生态复绿的主要施工内容包括坡面清理、破损硬护坡拆除及修复、基础及格构混凝土浇筑、水泥砂浆勾缝、营养土摊铺、土工布铺设和连锁式生态砖铺设[10]。以上施工内容均为常规施工内容，施工难度较小，施工技术较为成熟。

2.4 效果分析

本文研究的硬护坡生态复绿技术已经成功应用于黄冈城区堤防硬护坡生态复绿。堤防硬护坡生态修复前，受到风化及水流侵蚀的影响，坡面蜂窝马面及混凝土颜色加深的现象非常严重，景观性较差，见图4(a)。采用硬护坡生态复绿技术后，堤防硬护坡表面实现了植草复绿，堤防恢复了原有的生态属性，见图4(b)。

图4 硬质护坡生态化改造前后对比Fig.4 Comparison chart before and after ecological restoration of hard slope protection

根据测算，黄冈城区堤防硬护坡复绿新增了60 874 m2的坡面绿地面积，扩大了生态容量，促进了黄州城区长江岸线生态资源恢复和功能改善，增强了生态系统的水土保持等功能；复绿形成的坡面植草能起到吸收有害气体、吸附粉尘的作用，改善区域生态环境；硬护坡复绿后的堤防还可将河流生态系统和陆地生态系统联系起来，有利于维持和形成多种多样的生境组合，为生物的生长、昆虫和鸟类的栖息、鱼类的繁殖提供了有利的水边环境，保护了河道系统的生物多样。

黄冈城区堤防硬护坡的生态复绿，将原来仅具防洪功能的滩岸空间打造成为具有良好景观风貌的城市滨江生态空间。黄冈长江岸线作为黄冈市新的城市名片，将极大提升黄冈市的整体形象。

3 结 语

针对长江堤防硬护坡亟需进行生态复绿的问题，本文以黄冈城区堤防硬护坡生态复绿为例，对联锁式生态护坡技术进行了分析。该复绿技术能够有效抵抗水流冲刷，复绿草种搭配合理，堤防生态复绿效果好。同时该生态复绿技术的施工方案和施工技术较成熟，施工难度较小。联锁式生态护坡技术能够极大提高堤防硬护坡生态复绿水平，是针对堤防硬护坡复绿的合理、高效、可行的生态修复方案。