生态护坡及其在城市河道整治中的应用_何蘅

第21卷第6期2005年11月水资源保护WATERRESOURCESPROTECTIONVol.21No.6

Nov.2005

生态护坡及其在城市河道整治中的应用

何　蘅1,陈德春2,魏文白3

(1.河海大学水利水电工程学院,江苏南京　210098;2.河海大学交通学院、海洋学院,江苏南京　210098;3.南京市雨花台区水利局,江苏南京　210000)

摘要:简述传统混凝土护坡对河道生态环境的影响,介绍南京市秦淮新河生态护坡工程,该工程结构是在平台上坡铺设草皮,平台下坡采用多孔无砂混凝土预制块,多孔无砂混凝土预制块中预留供植物生长的小孔.从技术与经济两方面对生态护坡与传统混凝土护坡进行了比较,探讨生态护坡在城市河道整治中的作用.关键词:城市河道;传统护坡;生态护坡

中图分类号:TV861　　　文献标识码:A　　　文章编号:1004-6933(2005)06-0056-03

Ecologicalbankanditsapplicationinregulationofurbanrivers

HEHeng,CHENDe-chun,WEIWen-bai(1.CollegeofWaterConservancyandHydropowerEngineering,HohaiUniversity,Nanjing210098,China;2.CollegeofTrafficandOceanEngineering,HohaiUniversity,Nanjing210098,China;3.BureauofWaterConservancyYuhuaDistrictofNanjingCity,Nanjing210000,China)Abstract:Theinfluenceoftraditionalconcretebankontheecologicalenvironmentofriverswasdiscussedbriefly.ThepracticeofecologicalbankprojectontheQinhuaixinheRiverofNanjingwaspresentedinthepaper.Thepartbeyondtheterraceofthebankwaspavedwithgreensward,whilethelowerpartwasmadeofporousandno-sandprecastconcretewithsmallholesinitforthegrowthofvegetations.Ecologicalbankandtraditionalconcretebankwerecomparedfromtheaspectsoftechniqueandeconomy,andthefurtherapplicationofecologicalbankintheregulationofurbanriverswasdiscussed.

Keywords:urbanriver;traditionalbank;ecologicalbank　　长期以来,城市河道的作用仅局限于“防洪、排涝、航运、灌溉”的功能。为了提高城市抵御洪水的能力,人们大力修建硬质化的混凝土护坡,用混凝土材料将河道护岸武装起来,以保障城市免受洪水的侵害。但是,这一举措严重破坏了河道自身的生态系统平衡,忽视了河道的其他功能。如今,人与自然和谐相处作为一种科学的理念,成为指导水利工作的中心思想。为了改变混凝土护坡对河道生态环境的破坏,提出了生态修复理论及建设生态型护坡。在城市河道整治中通过建设生态型护坡、改造传统护坡,改善和恢复被破坏了的河道生态系统,使河道成为城市的亮点,成为集水利、生态、运动、休闲、旅游等功能为一体的城市滨水空间。

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1　传统护坡对河道生态环境的影响

河岸作为河流生态系统的重要组成部分,是河

流与陆地生态系统之间的过渡区,在调节气候、保持水土、防洪方面具有重要的功能。对于河岸的保护不仅要考虑堤防结构物的稳定性,更应该考虑生态系统的平衡,从而达到河岸生态系统的动态稳定以及工程与景观的协调[1]。但是,在以往的城市河道建设中,人们为了保障城市安全,充分重视了堤岸护坡“防洪、排涝”的水利功能。尤其自1998年大洪水以来,各地区纷纷兴建标准堤防以抵御洪水。标准堤断面一般选择直立式或斜墙式,有浆砌(干砌)块石护坡、现浇混凝土护坡、预制混凝土块体护坡和土

　　作者简介:何　蘅(1954—),女,陕西商州人,工程师,从事水工结构研究.E-mail:hhhh@http://wendang.chazidian.com

工模袋混凝土护坡等形式。这些传统硬质化的护坡结构有利于河道的防洪、排涝,但其对环境保护、河道生态平衡、城市景观造成的负面影响几乎未被考虑。这些负面影响主要表现在以下几方面:

a.对生态环境的影响。传统的硬质化护坡和护岸结构将河岸表面封闭起来,阻隔了水土的连接通道,隔绝了生物和微生物与大地的接触,使河道中的生物和微生物生存的环境失衡,破坏了河流生态系统的整体平衡。同时也致使河道天然的自净能力遭到破坏。

b.对人类生存环境的影响。在天然河道中修筑人工材料防汛墙破坏了生物赖以生存的自然环境,对天然河道的水质和水环境产生了负面影响,继而对人们的生活质量和身心健康带来很大影响。

c.对景观环境的影响。虽然经过整治的河道断面整齐划一、走向笔直,有整洁美和富有现代都市的气息,但是它违背了现代人追求回归自然、返璞归真的需要。不能满足人们对“朱雀桥边野草花,乌衣巷口夕阳斜”,“小桥流水人家”这种良好生态环境的向往。

划”,提倡凡有条件的河段应尽可能利用木桩、竹笼、卵石等天然材料来修建河堤,并将其命名为“生态河堤”。生态河堤是融现代水利工程学、环境科学、生物科学、生态学、美学等学科为一体的水利工程。它以“保护、创造生物良好的生存环境和自然景观”为前提,在具有一定强度、安全性和耐久性的同时,充分考虑了生态效果。美国在新泽西州建设的生物护岸工程,抵御了1999年弗洛伊德飓风的袭击,生态护岸基本没有损坏,证明了生态护坡的实用性与可靠性。

近年来,国内相关部门吸取了国外生态研究的经验,在城市河道整治中注意河道的生态保护及城市的景观效应,尽量使城市河道景观接近自然景观。北京、上海、杭州、成都等城市在河道治理中遵循“①尊重历史、传统与现代共存;②以人为本,提供沟通与交流的平台;③恢复生物多样性,回归自然;④以亲水为目的,与城市相协调的景观设计;⑤保护水质,扩大水面”的原则,收到了很好的效果。北京市在1998年治理昆玉河时提出了一个明确的目标:“水清、岸绿、流畅、通航”。上海的苏州河、杭州的东河、绍兴的城河通过生态整治,也都以崭新的面貌展示在人们面前。成都市府南河的整治集防洪、排水、交通、绿化、生态、文化于一体,取得了很好的社会、经济、环保效益,该项目获得了世界人居奖等3项国际大奖[3]。

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2　生态护坡理论的提出

在认识到混凝土硬质化护坡对河道生态环境系

统的破坏之后,专家们提出了生态修复理论,提出通过建设生态护坡来恢复河道的生态环境。所谓生态护坡,就是综合考虑“水安全、水环境、水资源、水景观”的协调,在满足抗洪、排涝、航运等工程需求的同时,充分考虑生态效应,把河堤由过去的混凝土建筑物改造成为适合生物生长的,水体和土体、水体和植物或生物相互涵养的仿自然状态的护坡。

国外对水利工程改善生态环境的研究起步较早,并且从管理与开发、生态修复工程建设两方面进行。如法国政府于1933年成立了法国国立罗讷河公司,负责建设、开发和管理罗讷河的综合整治工程,提出生态整治河道的理念。美国、俄罗斯、加拿大、巴基斯坦、澳大利亚、印度、巴西、阿根廷等则多采用跨流域机构对水利资源进行综合管理与开发,一方面确保水资源的高效利用,另一方面又注重保护生态环境,并有相关的措施及管理体系与其配套。如巴西在1997年1月8日颁布的第9433号法令中规定“江河流域作为水利生态资源管理的区域单元”;美国国会1933年通过了《田纳西河流域法案》,专门设立田纳西河流域管理局负责生态河流治理工程,等等。

美国、法国、瑞士、奥地利等国都在积极修建生态河堤,恢复河岸水边植物群落与河畔树林。日本在20世纪90年代初就开展了“创造自然型河川计

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3　南京市秦淮新河生态护坡工程

南京市秦淮新河生态护坡工程是一项试验性的工程,旨在通过该项工程,为城市河道的生态整治提

供经验。秦淮新河生态护岸工程段总长90m,沿堤线分成6个方格网,每方格长15m,沿坡面至堤脚(9.5～

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7.0m高程),总面积约为720m。堤身设计断面见图1。该工程护坡结构为在平台上坡铺设草皮护坡,在平台下坡采用多孔无砂混凝土预制块,多孔无砂混凝土预制块中预留供植物生长的小孔。这样的护坡具有保护生态环境、营造河岸景观和净化水质等功能

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图1　生态护坡堤身断面示意图

3.1　生态护坡的施工过程

首先,清除坡面的碎石及杂树(草),沿水岸线纵

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向砌好下齿墙、格埂,再每隔15m砌一道横格埂,最后对堤身回填土方达到设计要求。其次,制作多孔无砂混凝土预制块。多孔隙混凝土由无砂混凝土、保水剂、植物营养剂及其它外加剂构成,内置石子直径为3～4cm。浇注成型后再养护。最后,在清理好的坡面上铺一层厚5cm的营养土,然后沿坡面自下而上铺设多孔无砂混凝土预制块,砂浆勾边缝。铺设完毕后撒上1cm薄营养土层,播草种并养护成型,形成草坪。3.2　草种的选择与工程效果

经与植物专家研究,选择了两类草种,一类为匍匐性强的夏季型草种,另一类为冬季型草种。经种植养护15d后,草种大部分萌出,25d后即形成了大面积草坪。撬开预制块发现,草根已深深扎入下部土壤。抗拔能力增加,40d后预制块几乎无法撬开,表明草根已经绊织在一起。整个夏季,水上部分草坪生长十分茂盛,涨水后,经长时间浸泡,水下部分有倒伏,水退以后,大部分又重新生长。11月中旬,在夏季型草枯萎之前,又复播一次冬季型草。整个冬季,90m试验段一片翠绿。

根的锚固和对土体的作用,草根下的土体也不会被风浪的负压吸走,还可以降低护坡坡体空隙水压力,达到稳定坡体的目的。经汛期考验,生态护坡同样起到了行洪作用。

c.生态效果对比。生态草坪可恢复和改善生态环境。可抑制地表径流,截留地表垃圾,防止垃圾进入河道污染河水;可绿化环境,提供舒适宜人的景观;可控制护坡土体流失,恢复被破坏的生态环境,使被破坏的生物链又逐渐形成,从而慢慢恢复到原始自然环境。这是传统的硬质化护坡所无法比拟的。

5　结　语

a.秦淮新河的试验证明,生态护坡与普通混凝土护坡相比,在保证岸坡稳定的同时满足行洪、排涝的要求,具有普通混凝土护坡的优点。

b.生态护坡与普通混凝土护坡相比,在工程造价与护坡效果方面,都具有一定的可行性,但在景观效果和生态恢复方面,生态护坡则具有混凝土护坡无可比拟的优点。

c.在今后的工程实践中,可选择多种本地生的喜水固土植物,使植被易于生长、恢复、维护,同时还可以降低工程造价。并且还应该根据河道的不同功能,按照城市景观规划要求,在岸坡上设置不同的乔木、灌木、草本植物,形成植被层次,体现自然、优美的景观视觉效果。

d.生态护坡在满足河道的行洪、排涝功能的同时,改善了河道的生态环境,满足了人们对城市景观的需求,取得了良好的社会效益,因此具有广阔的推广前景。参考文献:

[1]夏继红,严忠民.国内外城市河道生态型护岸研究现状

及发展趋势[J].中国水土保持,2004(3):20～21.[2]乔世珊.统筹人水和谐,发展生态水利———论水利风景

4　生态护坡与传统混凝土护坡对比分析

实践证明,南京市秦淮新河生态护坡工程取得

了良好的效果(见图2)。现从技术、经济和生态等方面对生态护坡与传统混凝土护坡加以比较

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图2　生态草坪护坡与普通混凝土护坡比较

区建设与管理[J].水利发展研究,2004(12):58～62.[3]曹梅英,王建化.城市河流整治与生态环境保护[J].山

西水利,2003(1):13～14.

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[5]王准.上海河道新型护岸绿化种植设计[J].上海交通大

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[6]王绍斌,林晨.从凉水河干流综合整治工程看城市河道

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[7]董哲仁,孙东亚.对堤防工程设计和施工规范修订的建

议[J].水利技术监督,2005(1):7～8.

[8]刘玫.北京市城市河道景观设计技术的研究[J].海河水

利,2003(6):7～8.

(收稿日期:2005-03-10　编辑:舒　建)

a.成本对比分析。生态护坡与传统的预制混凝土护坡造价基本相当。由于本次试验段规模较小,如能大规模发展,工艺不断改进,造价会有所降低。多孔无砂混凝土块在制作过程中比普通预制块要复杂,成本比普通预制块稍高。但施工时可直接铺设在整理好的坡面上,然后覆土种草;而普通预制块护坡要在下面铺上一层土工布,再铺10cm碎石垫层,最后铺设混凝土预制块。两者相比费用大致相同。

b.护坡效果对比。生态护坡并没有降低护坡效果。混凝土预制块是靠自身的重量抵抗风浪,而生态护坡由于草根茎相互交错又深扎入无砂混凝土下面的土壤,大大提高了它的抗拔力,同样,由于草