城市河道生态护坡技术工程建设与设计

1.生态护岸的基本思想和发展趋势

从20世纪80年代后期开始，人们越来越关注与己休戚相关的环境问题。尤其是人口密集的城市，人们开始建造公园、公共绿地、整治河道水环境等来改善环境。生态护岸建设方法是目前比较流行的一种河道环境综合整治的新方法，它把水边作为多种生物栖息空间的核心，并把河流建设成尽量接近于自然的状态，创造出具有丰富自然并富有魅力的水边环境。

日本是生态设计用于水利工程的较好的国家，其10年前就开始提出“新水”的概念，并且在生态护岸方面做了实践;荷兰也正在规划和建设21世纪的人与自然和谐相处的水环境。根据国外的实践，河道生态护岸建设的基本思想和设计原则及其发展趋势主要表现在以下几个方面：

(1)自然环境、生态系统的设置：主要通过扩大水面和绿地、设置生物的生长区域和水质保护等实现;

(2)水边景观的设计：通过设置建筑物来保证与周围环境的和谐以及保证水边景观的连续性、自然性;

(3)亲水空间的设计：通过水边的台阶、缆绳、绿地、亭台等设施来实现;

(4)循环型空间的设计：用木材、石头、砂子等天然材料的多孔性构造，控制废料的产生，尽量避免未来发生的处理问题及二次性环境污染问题。

2.国内河道护岸现状

传统的河道护岸往往是首先在满足河道防洪、排涝、蓄水等功能的前提下，着重于河道的浆砌块石或混凝土材料方面的结构设计，很少去考虑河道与周边历史环境、社会环境、生态环境及人文环境的统一，以至于城市河道渠化严重，造成许多动植物无处安身栖息，水生动物没有地方修筑巢穴，两栖动物无法上岸觅食、产卵繁衍，给他们的生存繁衍造成很大困难，不少地方只考虑河道的防洪作用，片面强调河岸硬化，割裂了土壤与水体的关系，使水系与土地及其生物环境相分离，破环了自然河流的生物链，破坏了生态环境。使得治理后的河道与周围的环境不相协调，而且河道的环境条件模式化，并使生物种类单一化或使水生动物频临灭绝，由此带来的环境问题也相当严重。

我国《国民经济和社会发展第十个五年计划》中提出，必须重视生态建设和环境保护，加强自然保护区和生态示范区建设，保护陆地和海洋生物的多样性。人们在越来越注重城市环境和保护生物多样性的同时，也开始注重水利工程的环境问题，在有些堤防和护岸的结构设计中开始注入环境水利的设计理念，如有些堤防护坡开始采用草皮，依靠草皮良好的根系而使护坡具有一定的固土和抗冲能力，另外，在水土保持、防止坡地雨水冲蚀等方面也有一些应用。但总体说来，生态护岸在水利工程中的应用尚处于试验和研究阶段。

3.自然式坡岸

自然坡在市郊、农村多些,但大多是泥坎,且水、土条件也较差,加上植物的护岸措施少或没有,滑坡与泥土流失的现象频繁。

河道生态护岸建设的理念可以表述为：我们人类以客人的身份区拜访自然(人类与自然的关系是客人与主人的关系)，因此，不能按人类的意愿任意地去改变自然，即使在需要最小限度地改变自然的情况下，也必须努力地以其他形式去恢复自然或建设自然，以进行必要的补偿，这样，才有可能使人与自然做到和谐共存。下面就宁波市河道整治过程中的一些经验谈谈两种主要堤岸的护坡结构的生态化处理。

根据国内外生态护岸的成功经验，结合各河道的特点，生态护岸的设计应兼顾如下原则：

(1) 生态护岸应满足河道功能河堤的稳定要求，并降低工程造价;

(2) 尽量减少刚性结构，增强护岸在视觉中的“软效果”，美化工程环境;

(3) 进行水文分析，确定水位变幅范围，结合植物调查结果，选择不同区域和部位的合适的植物;

(4) 应设置多孔性构造，为生物提供一个安全的生长空间;

(5) 尽量采用自然的材料，避免二次环境污染;

(6) 布置建筑物时考虑人们的亲水要求。

4.自然式护岸

(1)自然原型护岸

自然原型护岸的做法通常采用发达根系固土植物来保护河堤及生态。

发达根系固土植物在水土保持方面有很好的效果，国内外对此研究也较多。采用发达根系植物进行护岸固土，既可以达到固土保沙，防止水土流失，又可以满足生态环境的需要，还可进行景观造景，在城市河道护岸方面可以借鉴。

固土植物可以选择的主要有沙棘林、刺槐林、黄檀、池杉、龙须草、金银花、油松、黄花、常青藤、蔓草等等，可以根据该地区的气候选择适宜的植物品种。

采用植物保护河堤主要用于小河、溪流的堤岸保护和一些局部冲蚀的地方，以保证自然堤岸特性。如种植柳树、白杨、水杉等具有喜水特性的植物，由它们发达的根系稳固土壤颗粒增加堤岸的稳定性，加之柳枝柔韧，顺应水流，可以降低流速，防止水土流失，增强抗洪、保护河堤的能力。这种方法从工程角度上来讲比较简单，当河岸较陡时可辅助采用土工织物固坡。如宁海县颜公河现有河道，在84年整治过程中在两岸堤防种植了大量的水杉，配合自然植被，形成较为生态的河道断面形式。

(2)人工自然型护岸

人工自然型护岸做法不仅种植植被，还采用天然石材、木材护底，如在坡脚设置各种种植包、采用石笼或木桩等护岸，斜坡种植植被，实行乔灌结合，固堤护岸。在此基础上，再采用钢筋混凝土等材料，确保大的抗洪能力。

铁丝网与碎石复合种植基主要由镀锌或喷塑铁丝网笼装碎石、肥科及种植土组成。镀锌铁丝网笼容易锈蚀，在河道护坡方面一般不宜选用，而应选用耐锈蚀的喷塑铁丝网笼。铁丝网与碎石复合种植基一个最大的优点就是它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，此种材料可以保证河流水体与边坡土体中地下水之间正常交换，利于水生动植物的生长，并满足河道洪水期抗冲的需要。这种材料不仅有利于水草、鱼类等的生长栖息，而且适应地基变形、施工简单、相对廉价。国外在这方面已有较多工程实例。铁丝网笼可以做成不同形状，既可以用作护坡，又可以做成砌体挡土堵。在本次颜公河综合整治过程中，我院在保持原有颜公和生态风貌的同时，为保证颜公河的排洪能力，在老河旁平行新开第二条颜公河，保证洪水安全宣泄，在新河道护岸中我们人遵循生态设计理念，采用喷塑铁丝网护垫，作为斜坡式新开河河岸的护坡形式，这种设计形式可在短时间内恢复河道生物特性，一方面满足行洪抗冲刷固岸要求，另一方面随着水生植物诸如野草的生长，很快将人工河道特性掩盖，铁丝网笼将石渣或卵石固定，仍将保留石渣和卵石的透水性，有利于水土交换，有利于生物生长。

(3)河岸种植方案设想

宁波地处陆地与江海交汇点,地下水位较高。内河及中小河道水位受季节性水源变化而变化，幅度较小;而沿江、海及主河道受雨季和潮汐作用影响，水位变化较大。故对宁波3200多条的大小河道、沟渠,岸坡的结构处理大多需因地制宜,且种植条件就一条河的上下游、宽窄处等都不同,所以岸坡的形式往往也是多样化的或称综合型的。综合型河岸的设计首先要考虑此河段水文情况和河岸的强度要求,然后合理布置各类植被，营造生态与绿色景观。水生植物在河道中的使用对固岸、固泥和涵养水源、净化水质、减少水分蒸发等多有很好的作用,同时水生植物也是河道植物造景的极佳材料，因此在综合型河岸护坡设计中应多考虑水生植物的作用。水生植物种植环境的设计往往要结合各种坡岸的绿化种植,一般在河道底坎的坎基外侧设置静水槽或称沉水槽,使水生植物在水位较稳定、水流较缓的地方开始生长,并形成规模。

(4)直立式河岸

从某种意义上讲，直立式河岸在城市内河整治中仍占主导地位，因此，我们必须进行直立式河坎的生态化研究，所谓生态化必须使河岸形式能够适应水土交换，使水生动植物能够在护岸上生活、繁衍、栖息。笔者在宁波化工区河道整治方案设计中采用“蜂巢”挡墙结构，所谓蜂巢挡墙是由六边形机编网线编织而成的蜂巢格网，内填石头的结构，蜂巢格网由六角形高镀锌线机器编织而成，具有防锈、防静电、抗老化、耐腐蚀、高抗压、高抗剪的特性。并具有以下优点：能够紧密地结合形成一体，具有延展性;具有高抗压性，柔性结构，具有很好的适应变形能力;能够有效地解决孔隙水压力带来的影响，具有透水性;能有效抵抗地震的冲击力;有强耐久性;导入了生态环境理念，具有环境保护作用，美化景观恢复河网的自然生态，同时台阶型布置有利于亲水性效果和人性化设计，一方面“蜂巢”结构有利于水土交换，具有可渗透性，目前从石缝中已长出自然野草，水中出现鱼虾戏游，自然生态恢复较快;另一方面，台阶型“蜂巢”结构有利于攀爬，即使有人不慎落入河中，也能简单自救，减少高挡墙污工结构引起的各种溺水安全事故。因此认为这种结构比较适合城市内河护岸。

在甬新河设计中分为城镇连绵区和开敞区两种进行植物设计，城镇连绵区是城镇密集地区，包括中心城市及周边地区。城镇连绵区要合理诱导人口、产业相对集聚，控制城镇沿交通干线盲目蔓延，确保农田保护区。建立生态走廊，提高连绵区环境质量。在两岸比较适合种植岸上林、岸上草及水边林，如水杨等。

开敞区包括城镇，村、农田、水网、丘陵等地区，区内聚居点密度相对较小，地貌以自然环境、绿色植被为主。这个区域里除了可以种植各类岸上林、草及水边林之外，还可以种植湿生植物、挺水植物等等。详图如下：

在大力提倡崇尚自然、重塑生态河道的工程中，越来越多的河岸应象宁海颜公河、宁波市的甬新干河等形成良好的生态与景观特色。

5. 结论

设计生态护岸的原则和宗旨是确保河道基本功能，恢复和保持河道及其周边环境的自然景观，改善水域生态环境，改进河道亲水性，提高土地的使用价值。在城市河道治理中，河道生态护岸已被许多人所需求和采纳，并在大力推广之中。

宁波的河道经过近几年的治理，已有了显著的改善，市中心区的许多河道经过截污纳管，已逐步消除黑臭。经过河道的人们不用再掩鼻而走了，临水而居的市民也不必终日紧闭门窗了。但是几年的河道治理经验告诉我们，随着人们生活水平的提高，人们越来越注重生活的质量，人们需要的不仅仅是消除了黑臭，人们渴望闲暇时光能尽可能的接近大自然，因此恢复城市河道的生态功能是必要的。要恢复河道生态，重视河道的生物多样性，在河道综合治理中实现生态护坡，为恢复生态创造基础条件是第一步，本文是吸取国内外有关城市河道整治和其他领域生态护岸经验的基础上，根据宁波河道的具体特点，在对化工区排水河道设计和颜公河、甬新河河道设计中采用生态护岸的实践提出对坡岸、直岸以及河岸的适用植被护坡方案的一点思考和初步设想，认为在宁波河道治理过程中尽可能采用生态型护坡方案和植被护坡是可行的。