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针对生态水利的定义,水利工程生态设计导则[1]认为,在实现水利工程为社会提供防洪（潮）、治涝、供水、灌溉、航运、发电等安全保障与社会服务功能的同时,维护河湖生态系统健康,发挥水利工程的生态功能,并落实生态理念的工程设计。生态护岸作为生态水利的重要技术组成,在发挥水利工程基础功能的同时,更多展现出自然、生物多样性的特点。但生态护岸技术在应用过程中,也出现了一些实际问题。目前国内外目前对生态护坡的研究和应用着重于生态材料的选择和应用、工程的架构形式、植被根系的加固机理等方面[2],而对于其生态性方面的深入研究、工程运行后期的情况研究相对较少[3]。据此,水利工程要现实生态化,就要对生态护岸建设全过程进行考虑,并且结合实际工程案例进行深入分析,以达到生态护岸技术得到充分应用的目的。
1.生态护岸技术应用现状及问题
1.1生态护岸应用现状
虽然生态护岸技术应用广泛,但相较传统水利工程还是较新型的技术,难免会出现功能定位不明确,概念不清晰的时候。之前有学者赫晓磊[4]认为生态护坡是要综合考虑“水环境、水资源、水景观、水安全”,满足护坡最基本的功能以外,要充分考虑其生态效益,采用新型的护岸材料的边坡工程。后来学者还认为是一个开放的,动态平衡的系统,与外界保持着物质交换,能量传递,有着完整且复杂的食物链,维持整个生态环境的动态平衡,是一个集“稳定性、生态性、亲水性、景观性”为一体的新型岸坡[5]。从这个角度出发,文章认为生态护岸的功能定位应该是一个系统的含义,不单要满足生态性,还要满足护岸安全、稳定的基本功能,同时还要体现岸坡生态系统的动态平衡。按照当前水利工程生态护岸工程,采用的生态护岸形式可谓多种多样,除了一些常用的生态护岸形式,目前还在研究更加优质、先进的生态护岸形式以适应更多实际情形下的护岸形式。北京林业大学的皇甫文君[6]研发的“坡改平”生态护坡技术,获得国家专利并在北京市昌平区生态清洁小流域示范区建设中应用。还有学者梁慷[7]在对植生混凝土进行研究中“采用了粉煤灰进行大量掺杂的实验方法”,这种方法不仅能降低混凝土的碱性,适合植物的生长,还有利于加强护岸工程的稳定性,并在黄河下游险工护岸工程中取得了良好效益。
1.2生态护岸应用现状的问题
在生态护岸技术应用过程中,往往存在不能因地制宜选材、特征高程研究不足以及缺少地质研究等典型问题,这样会使得生态护岸没有了基础,缺少了依托,出现了采用生态材料却达不到生态效果的新问题。
2生态护岸技术应用
2.1断面形式选择
护岸断面形式选择时要遵循以下原则：要充分考虑河道级别、功能、用地条件、护岸高度、水位变化、流量及流速等因子；还要从过流能力、护岸安全、生境多样化、滨水景观、亲水性等方面进行经济技术比较；还要各段护岸断面形式因地制宜,允许不同分段护岸断面形式的差异化,尽可能多的采用不同的断面形式；护岸断面形式尽可能采用斜坡式,条件允许时,还可以采取地形重塑等方式减少隐形护岸。根据目前研究及应用情况,生态护岸断面形式有如下分类形式。按照断面分级情况分为一级护岸、两级护岸和多级护岸。按照护岸断面外立面直、陡、斜的情况可分为斜坡式护岸、陡坡式护岸和直立式护岸。还可以通过断面分级和外立面直、陡、斜的组合,营造出多样的断面形式,比如单级、两级和多级。2.2特征高程断面特征高程一般包括护岸底高程、岸脚平台高程、亲水平台高程、护岸结构顶高程、堤顶高程等。护岸断面各特征高程要分别考虑和选定。就生态护岸而言,重点论述岸脚平台高程、亲水平台高程和护岸结构顶高程。岸脚平台高程一般要选取略低于常水位；有条件时,可按从高到低依次形成挺水植物生长平台,低于常水位0.3m~0.5m；浮叶植物生长平台,低于常水位0.5m~0.8m；沉水植物生长平台,低于常水位0.8m~1.2m。对于无常水位的护岸,岸脚平台高程可选取略高于河道枯水期水位0.5m,并将岸脚平台作为湿生植物种植平台。亲水平台高程可根据风浪情况,选取略高于常水位0.3m~0.5m；对于无常水位的护岸,亲水平台高程可选取1年一遇~2年一遇洪水位。当因防止水流冲刷或者波浪侵蚀采取坡面护面防护结构时,坡面护岸结构顶高程,要按照以下原则选定：（1）山区性河流的护岸结构顶高程宜选取设计洪水位加0.3m~0.5m的超高；（2）平原区河流的护岸结构顶高程宜选取设计洪水位加波浪爬高。
2.3断面形式适配与应用
2.3.1常用断面形式
按照上述断面形式选择原则,根据生态材料属性、结构外观形态,综合护岸断面形式的特征及应用要求,尽可能适配多种多样的典型护岸断面。结合项目实际情况,因地制宜的进行适配与调整。实际工程应用中,有以下几种常用断面形式分类：一级斜坡式护岸断面、一级斜墙式护岸断面、一级直墙式护岸断面、两级斜坡式护岸断面、两级台阶+斜坡式护岸断面、两级斜墙护岸断面、多级护岸断面。
2.3.2常用典型断面适配
根据岸坡情况、取材条件、用地空间等情况,按照各种生态护岸断面形式特点,结合实际工作情况,常用典型断面适配情况分析如下。（1）一级斜坡式护岸断面,当用地条件良好,护岸高度不高且流速较小的平缓水体时,可以选择灌草、草皮护坡、土工网、多孔植草砖等结构形式；当用地条件广,护岸高度不高且流速较大的各种水体时,可以选择联锁块植草砖护坡、雷诺护坡、格宾石笼护坡、瓶孔砖护坡等结构形式；当用地条件广且存在淤泥地质,护岸高度不高且流速较小的各种水体时,可以选择无砂混凝土、生态混凝土护坡、木桩抗滑支护、浆砌石护坡等结构形式。（2）一级斜墙式护岸断面,当用地空间不足,护岸高度不高且流速较大的城镇水体或者流速大、护岸高度较小的山区河道时,可以选择格宾石笼、生态框格、生态砌块、鱼巢砖等结构形式。（3）两级斜坡式护岸断面,当用地条件良好,护岸高度较高且流速较小的平缓水体时,可以选择灌草、草皮护坡、三维土工网植草护坡、植草垫护坡、雷诺护坡、格宾石笼护坡等的结构形式；当用地条件良好,护岸高度较高且流速较大的各种水体时,可以选择灌草、草皮护坡、三维土工网植草护坡、植草垫护坡等,与联锁块护坡、格宾石笼、雷诺护坡、多孔植草砖等的组合结构形式。（4）两级台阶+斜坡式护岸断面,当用地条件不大,护岸高度较高且有亲水需求的水体时,可以选择生态砌块挡墙/格宾石笼挡墙+草皮护坡、三维土工网植草护坡、植草垫护坡、雷诺护坡等的结构形式；当用地条件良好,护岸高度较高且有亲水需求的水体时,两级护岸分别采用阶梯式护岸和斜坡式护岸,其中阶梯式护岸根据流速可采用蜂巢式植草、木桩形式护岸,格宾土箱护坡/草皮护坡、三维土工网植草护坡、植草垫护坡、雷诺护坡等组合结构形式。（5）多级护岸断面,当用地空间较大、护岸高度较高且有亲水需求的水体时,在两级护岸的形式上进行衍生,坡脚采用挡墙护脚,斜坡采用两级或多级形式衔接至坡顶,可选择格宾石笼/生态砌块/生态框护脚+草皮护坡、三维土工网植草护坡、灌草护坡、雷诺护坡等的结构形式。
3.生态护岸案例应用分析
根据实际工作的经历,选取“菉塘河（椹川大道~银帆公园）生态廊道工程”作为生态护岸技术应用的分析案例。
3.1背景简介
“生态廊道工程”位于主城区,属于主城区水系整治的一个子项目,该段河道存在如下几个主要问题：（1）雨污合流来水排入河道,各段河道有污水管接入,尤其是现状箱涵段接入口达10多个；（2）上游河道存在内涝区域,排洪要经过现状公路箱涵,但箱涵底进口高程比上游河道底高程大50cm；（3）河道中间段岸坡有高边坡,最大落差达10m,坡面有1~2m厚的浮土,存在塌方、水土流失现象；（4）河道两侧为居民区,中间段河道两侧为现状房屋,上下游段两侧为规划小区。
3.2典型设计
典型断面一。（见图1）上游整治段,河道低洼,两侧河岸平缓,水流流速不大,两侧为规划区,生态断面形式可以采用两级复式断面,即河底坡脚设置格宾石笼,设置成台阶样式；岸坡设置缓坡,坡内埋设截污管,坡面采用灌草护坡,种植当地灌草草种。这样既满足河道稳定性,还能体现空间层次感,还可以满足亲水需求；采用透水材料,让动物有了攀爬、迁徙通道。典型断面二。（见图2）中游整治段,两侧存在高边坡,且自然边坡不稳定,表面存在浮土,水流流速不大,两侧为居民区,生态断面形式可以采用两级复式断面,即河底坡脚设置生态混凝土护脚,坡脚内侧埋设截污管；岸坡保留现状植被,坡面存在浮土处予以清除；坡顶清除浮土后平整,铺设绿道,岸边设置护栏；适当位置设置清水平台,在两岸设置上下坡台阶。这样充分体现了尊重自然理念,保留了天然岸线,又能保留原始植被,设置护脚和清除浮土保证了河道边坡稳定性；设置清水平台,满足亲水需求。典型断面三。（见图3）下游整治段,后期规划高程不高且平缓、开阔,水流流速不大,两侧为规划小区,生态断面形式可以采用多级复式断面,即河底坡脚设置透水混凝土护脚,同时河底铺设散石、卵石；一级岸坡铺设生态砖,坡内侧埋设截污管；一级坡顶布置生态绿道,岸边设置护栏,适当位置设置清水平台,在两岸设置上下坡台阶；二级岸坡设置缓坡,坡面采用灌草护坡,二级坡顶后期将规划景观桥。这样充分利用了地形,按照河道岸线布设相应生态护岸,满足河道排洪的同时还能满足亲水需求。按照上述典型设计后,结合两岸截污工程,后期将会呈现水清、树绿,鸟语花香、人与自然融合的画面,体现出以人为本、生态城市、海绵城市的理念。
3.3问题与思考
生态护岸都是要依托河道、湖泊等的水体而存在,首先就要求有水,其次是水要清。在“生态廊道工程”实施过程中,存在枯水期来水不足问题,同时上游来水为村庄生活污水、农药废水等,加上现状公路箱涵纵向设计不合理,导则存在上游内涝、下游污水外溢的风险。通过上述典型设计实施后,绿塘河整治段基本实现水不黑、闻不臭的效果,也让河道恢复了生态性,由于上游还是存在内涝问题,加上管理、经济发展落后等原因使得上游存在散排污水进入河道,让下游偶有出现污水现象。
4.结语
在应用生态护岸技术过程中,要根据不同类型的现场条件采用不同的生态护岸断面,充分利用生态材料,既要保证岸线生态,又要保证护岸稳定、安全。生态护岸毕竟是一项系统工程,不能为了生态而生态,要在保证岸坡稳定、满足排洪等基础上采用生态措施,还要配合其它工程完成水系的整治。因此,生态护岸不能独立地存在,要依托岸线、水系、截污、排洪等基础,应用生态护岸断面就要充分考虑这些基础。
参考文献：
[1]广东省市场监督管理局.广东省地方标准DB44/T2283—2021水利工程生态设计导则.2021
[2]韩晓磊.山区生态河道设计方法研究[D].扬州:扬州大学.2008.
[3]周跃峰,龚壁卫,周小文等.某加筋土边坡离心模型试验相似材料研究[J].长江科学院院报,2017,34(2):52-55,62.
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[6]皇甫文君.基于六角空心砖“坡改平”生态护坡技术的评价研究[D].北京:北京林业大学,2019.[7]梁慷.大掺量粉煤灰植生混凝土制作与性能试验[J].混凝土,2016(3):151-154.
作者:陈振聪 单位:广东鹏清建设集团有限公司