生态型护岸在水利工程设计中的应用探究

石 炜，葛一冬，陈 敏，庄梦如，张双林，陶宇秋，王明东

（1.淮安市水利勘测设计研究院有限公司，江苏 淮安 223005；2.淮安市淮泗涵闸管理所，江苏 淮安 223342；3.江苏淮阴水利建设有限公司，江苏 淮安 223005）

0 引言

我国是一个水系较为发达的国家，自古以来防治水患都是民生大事，在历史的积淀下诞生了许多造福后代的水利工程。在科技飞速发展的社会环境下，人类活动对环境制约较大，使生态环境遭到破坏，对河流生态系统造成重大影响。特别是在当前城镇居民生产生活中，河流生态破坏使得河道功能衰退、水质条件下降，水利工程弊端凸显出来。基于此，要在水利工程设计中引进生态型护岸，改善河道功能，提高环境保护能力。另外，在生态型护岸下，要注重自然生态平衡，使河道成为城镇经济发展、环境保护的有力依托。

1 生态型护岸概述

1.1 生态型护岸的方针政策

水利工程设计对于河道治理具有重要作用，要结合生态型护岸实现“全面规划、综合治理、因势利导、重点整治”目标。在水利工程设计中应用生态型护岸，要结合具体方针政策加大对河道上下游及左右岸的整治力度，综合考虑防洪、排涝、供水、灌溉、航运、水力发电、岸线利用、河势控制、水生态环境等多个方面。在对河道变化趋势进行跟踪分析、科学治理、系统设计的过程中，体现水利工程设计的有效性作用。同时，加大对重点河道先整治、再优化，实现整治一段、巩固一段目标。在利用生态型护岸进行河道治理中，要保护沿河城镇、农村、农田，使河槽远离洪水威胁的居民点，提高河道生态型护岸功能。另外，要对违背自然规律、阻碍防洪防涝安全、影响他人利益的工程进行改造和清除，保障我国水利工程设计中生态型护岸项目落实到位，切实解决我国河道危机问题。

1.2 生态型护岸的基本要求

生态型护岸作为一种新型的环保护岸方式，一经使用得到广泛好评，为水利工程设计提供全新的理念和模式，凸显生态型护岸的应用价值。生态型护岸要符合以下几个基本要求：（1）安全性。作为护岸的新模式、新概念，生态型护岸要体现水利设施的基本功能，要根据生态型护岸是否发挥防洪、排涝、固岸的作用，决定是否利用生态型护岸进行水利工程设计。（2）物生性。生态型护岸要对本土的原生动植物进行保护，避免出现一些不利因素影响河道的生态平衡，为水下动物、植物提供良好的栖息环境。（3）亲水性。通过使用生态型护岸可以使人们在安全、方便条件下与水亲近，提高生态型护岸的生态性价值。比如，设计便民行走的台阶，设置亲水缓台等。（4）景观性。生态型护岸完工后，要体现出护岸的美观、耐用、安全的特征，要与河岸周围的环境相协调，充分发挥出生态型护岸的美化环境作用。

2 生态型护岸的作用

2.1 水土保持、涵养水源与净化水质

地表水和地下水存在互通、互补的关系，通过交换的概念对生态护岸进行水利工程设计，有利于提高水土保持、涵养水源、净化水质的作用。当河道水位较高、水源充足的条件下，可以将水源流入地下水之中，为地下水补给提供充足水资源；当河道水位较低，水源不足的条件下，可以将地下水补给给河道，使河道保持正常的水位状态。在水土保持方面，通过运用生态型护岸理念，可以丰富水生植物，并将水中的污染物进行生态分解，将有毒有害物质吸收，保证河道水源的干净、纯洁，起到净化水质的作用，凸显生态型护岸的生态保护作用。

2.2 保持生物多样性

保护生物多样性旨在通过生态型护岸为河道中的鱼虾、鸟类等提供丰富的食物，为其提供赖以生存、繁衍生息的空间，进而实现河道周围环境生物多样性目标，促进水质环境得到改善，从而形成良好的生态循环系统。基于我国相关法律法规，作为河道的守护者要重视生态建设，加强自然保护区和生态示范区建设力度，保护水生生物多样性，使陆地、海洋处在平稳的生态水系环境下。另外，要通过生态型护岸的诸多优点，为河岸周围及河道内的动植物提供良好的繁衍环境，进而保护生物链的衔接，使濒临灭绝的植物、动物提供生存环境，为实现保护生物多样性目标作出努力。

2.3 改善生态环境

将生态型护岸应用到水利工程设计中，不仅增加了绿化面积，还使水与绿化融合发展，形成一道独特的河道风景线。生态型护岸以其优势，将河道治理得水质清澈、干净，在良好的水质条件下，为鱼虾、鸟儿、水生植物等提供生长、生存的环境，促使水利工程设计与自然环境发展融为一体，形成和谐、美好的自然风光。水利工程设计中应用生态型护岸方式，可以全面改善河道治理情况，实现保护生态环境、促进自然和谐的目标。特别是在城市河道治理和乡村河道治理中，结合生态型护岸建设，可以打造具有观赏价值的旅游区域，为河道两岸居民正确生产生活提供良好条件，为打造“城水相依、水清岸绿、人水和谐”的生态环境贡献力量。

3 生态型护岸的类型

在水利工程设计中，要针对生态型护岸的类型进行设计，充分发挥生态护岸的优势。相比于传统护岸工程中，要采用砌石、钢筋混凝土等硬质材料进行河道护岸，不仅费时费力，还不能起到保护环境、治理环境的作用。而生态型护岸采用天然石材、植物、木材、多孔性混凝土等材料，不仅施工过程安全、便捷，还具有美观、环保的作用。根据生态型护岸中天然材料的使用比重，对生态型护岸进行分类如下。

3.1 自然原型护岸

在河岸上直接种植植物，依靠植被固定土壤、保护岸坡的作用，提高河岸的坚固性。比如，利用水生植物护岸、植草护岸、防护林护岸、植物纤维垫护岸等，都已获得显著成效。

3.2 自然型护岸

在河岸上种植植被，同时，在岸坡坡脚处，利用木材、石材等天然材料做好护底，起到稳固地基的作用，提高生态型护岸的稳定性。护岸形式主要包括：栅栏护岸、生态坝护岸、砌石护岸、石笼护岸等方式，体现自然型护岸的稳固、牢靠的应用价值。

3.3 多自然型护岸

主要利用钢筋混凝土、金属笼箱等人工材料，对植被护岸进行保护，提高植被护岸的抗冲刷功能。同时，在多自然型护岸中，可以提高安全性能、提升防护效果，使软硬景观结合下保持亲水功能和景观功能。多自然护岸相比于其他护岸类型，具有工程量大、耗资量大的缺点，要考虑河道的综合情况进行使用。

4 生态型护岸在水利工程设计中的具体应用

4.1 植物护岸

植物护岸是生态型护岸的重要组成部分，植物种类选择、植物种植数量等都要根据植物护岸的具体参数进行合理性规划，体现水利工程设计的有效性作用，进而发挥生态型护岸的重要价值。基于此，在植物护岸过程中，首先，进行植物选择时，要结合水文、气候、生长习性、景观效果等因素引进植物，对河岸进行合理化设计和规划，在符合种植条件后对河道水岸进行绿化种植，提高植物的生存质量。其次，在植物种植数量上，要结合整个生态系统的实际情况，科学规范植物种植数量，避免过多、过少影响生态型护岸的效果。值得注意的是：当河道存在污染问题时，要发挥植物的净化作用，有效分解和去除水质中的N、P 物质[1]。

4.2 混凝土护岸

混凝土护岸主要分三种类型：（1）现浇混凝土护岸。主要是将混凝土加工成混凝土挡土墙和混凝土板桩墙，阻挡抵抗力，减少河水对河岸的冲击力。其缺点是将河道与陆地分离，阻碍水生植物生长。（2）预制混凝土护岸。这一护岸主要适用于变形的河道，可以及时弥补河道的损坏程度。主要因为预制混凝土护岸利用混凝土预制块堆砌而成，在预制块空隙中具有良好的透水性，可以缓解河道压力，改变变形河道。（3）生态混凝土护岸。主要是在预制护岸上加入孔洞，通过孔洞为水生植物、动物等提供良好的生存环境。生态混凝土护岸采用多边形设计，每个混凝土块之间都有气孔，可以根据水利工程设计需求调整，发挥生态混凝土护岸可塑性作用。

4.3 生态袋护岸

生态袋是一种便携式的护岸工具，其特点稳定性高、安全性强，具有抗震性作用，也可以通过袋内的位置过滤水体，使水质保持良好生态特征。在生态袋护岸中，可以为植物生长提供平台，为植物提供养分。在生态型护岸中，一旦出现石料、木料匮乏的情况下，可以利用生态袋进行护岸。其缺点是：生态袋的耐高温效果较差，容易起火造成不可弥补的经济损失。在干旱季节，生态袋漏出水面，暴露于太阳之下，容易造成易燃风险[2]。

4.4 自嵌式生态护岸

自嵌式生态护岸技术，主要是利用自嵌块填充土壤，使河道土壤充实，并且利用弓子格栅栏对自嵌块进行拦截，稳定自嵌块，减少水的冲击力，使水体在稳定、安全的环境下流动。在生态型护岸中，自嵌式生态岸技术所用的材料较少，可以节省表面处理费用、减少人工成本等，具有经济实惠的优势。另外，自嵌式生态护岸技术施工工艺简单，技术要求不高，可以提高水利工程设计和施工的周期，从根本上提升经济效益，为河道保护提供便利条件。

4.5 竹木护岸

在水流较急、河道较窄、岸边建有房屋等河道内，可以采用竹木护岸，体现生态型护岸的环保和便捷、安全的优势。竹木护岸主要是在房屋建筑位置，打入木桩减少河水的冲击力，使竹木护岸发挥抵抗冲击力的作用，进而保护房屋建筑位置的安全性。因为竹木护岸的适应性能力较强，一旦出现地基变形的问题，竹木护岸可以快速与之贴合，在适应变形角度、压力后起到保护地基的作用。竹木护岸通过插入竹木对护岸进行加固，这一施工工艺避免河道与地下水互换阻碍，使水生植物、动物等拥有良好的生存繁衍的环境。在竹木护岸施工中，选择3～4cm 长、梢径为10cm 的松木、柳木木桩，利用机械和人工打桩的方式，将其插入河道土层，保护河岸岸坡安全。同时，各个木桩走向与河岸走势保持一致性，外观上要顺畅、协调，提高护岸效果[3]。

4.6 波浪桩生态环

波浪桩生态环是一种新型的预应力混凝土构件，其截面呈现半圆环形，混凝土强度≥C80，主筋采用预应力混凝土钢棒，在生态型护岸中具有绿色、节能、环保、耐久等优势。同时，波浪桩生态环护岸改变了水利工程材料造价高、成型质量低的问题。波浪桩生态环护岸采用人工预制的作业，具体施工受气候条件影响较小，无须降水开挖工艺，施工工序主要是通过穿插作业，且施工操作简单，5 人施工小组日施工约为50～70 延长米，且施工过程中，体现无污染、零排放的优势。

4.7 阶梯式(箱式)护岸

阶梯式生态护岸包含工程力学、土壤学、生态学、植物学等学科内容，主要是对斜坡、边坡河岸进行支护，形成由植物组成的综合护岸系统。阶梯式生态河道护岸的优点是：耐久性好。主要采用钢筋混凝土结构进行护岸，其稳定性较强，不会随着时间的推移发生腐蚀、磨损等问题；环保性佳。主要利用碎石、沙土等材料作为填充物，且填充过程中预留充足空间，有利于水中生物生长、筑巢，有利于生态水系发展；经济性高。阶梯式护岸施工简便，可以节约人力物力成本，方便进行现场施工作业，体现出阶梯式护岸的经济适用性。

5 结语

综上所述，我国水利工程河道治理工作中，要科学引用生态型护岸技术，在水利工程设计中发挥其环保性、安全性、景观性、物生性等优势，为体现生态型护岸的作用提供重要路径。生态型护岸有利于保护河岸周围的生态环境，提高河道生态多样化水平，使水土保持良好的效果，成为涵养水源、净化水质的有力“武器”■