生态河岸护坡技术研究综述1

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1、吉 林 农 业 大 学学 士 学 位 论 文题目名称：生态河岸护坡技术研究综述 学生姓名： 院 系：资源与环境 专业年级：2008级水土保持与荒漠化防治 指导教师： 职 称：讲师 2012 年 5 月 9 日目 录1. 前 言11.1 河道护岸使用现状11.2 河道护岸使用研究的意义22. 现阶段河道护岸手段存在的问题22.1 对生态环境的影响32.2 对人类生活环境的影响32.3 对自然景观的影响33. 传统护岸与生态护岸工程43.1 传统护岸工程43.2 生态型护岸工程43.3 国内外生态护岸技术53.4 传统护岸工程与生态护岸工程的区别与联系94. 河道生态护岸的设计114.1 设计原则

2、114.2 设计内容124.3 技术措施134.3.1 护岸模式分类134.3.2 具体的技术措施144.4 生态护岸设计中的关键问题164.4.1 生态护岸设计的环境因素164.4.2 生态护岸设计的几个关键技术165. 生态护岸技术展望175.1 生态护岸技术发展趋势175.1.1 植被品种组合研究应用185.1.2 生态护岸技术理论研究185.1.3 生态护岸的综合评价理论研究195.1.4 生态护岸工程与非生态护岸工程相结合的技术研究195.2 对现阶段生态护岸技术发展的个人观点19参考文献20致 谢23生态河岸护坡技术研究综述姓 名:专 业:水土保持与荒漠化防治指导教师:摘要：随着城

3、市现代化进程的加快,城市生态建设已成为人们关注的焦点,河道的综合治理成为目前的建设重点，在越来越重视生态环境同时，也开始注重水利工程的生态环境问题。本文通过分析城市河道在生态型护岸工程方面的研究成果,探讨我国城市河道整治应注意的问题,力求为我国城市河道的生态治理和恢复，建立关于生态型护岸生态功能的评价体系和标准以及对河道开展综合治理提供参考和借鉴。关键词：城市；河流；生态；治理；护岸River embankment slope protection technology research Name：Major：Soil and Water Conservation and Desertific

4、ation Combating Water Conservation and Desertification CombatingTutor：Abstract：With the quickening of the process of modernization in the city, urban ecological construction has become the focus of attention, the comprehensive governance of the river for the construction of key, in pay more and more

5、 attention to the ecological environment at the same time, also begin to pay attention to water conservancy project of environmental problems through analysis of urban river in ecological revetment engineering research achievements, discussion of Chinas urban river regulation problems should be paid

6、 attention, and strive to urban river for ecological harness and recovery, build on ecological protection ecological functions of evaluation system and standards and to river in provide reference for the comprehensive managementKey word: City; river; ecological; governance; revetment1. 前 言1.1 河道护岸使用

7、现状 随着当今社会城市化和城市现代化步伐的加快,人类创造的财富和人类自身都越来越紧地向城市集中,城市对水资源的依赖和水患可能给城市造成的灾难也越来越严重,因此,城市水环境的整治已经越来越被社会各界所重视,人们已经由传统的防洪、排涝的水利建设观念向建设“安全、舒适、优美”的生态水环境观念转化。国外一些发达国家对河道综合治理的研究比国内要早,例如:瑞士、德国等国家于20世纪80年代末提出了全新的“亲近自然河流”概念4;日本在20世纪90年代初开展了“创造多自然型河川计划”21;荷兰近年提出了“还河流以空间”的新理念等。近年来,我国的许多城市在城市建设规划中也十分重视河网水系的规划和河岸的整治与美化

8、,例如:广州市提出要把珠江广州河段建设得像法国塞纳河巴黎河段一样美丽的整治目标,具体包括提高堤防的防洪标准,改善两岸的交通、绿化环境和美化河流两岸,让游客及市民有一个观光、娱乐的好去处;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,提供了具有借鉴价值的城市建设模式;苏州市在城市发展建设中,保持了三纵三横加一环的河网水系及小桥流水的水城特色,保持了路河平行的基本格局和景观,城市改造取得了很好的效果;北京市以建成“水清、流畅、岸绿、通航”的现代城市水系为目标,对城市水系进行了大规模的综合整治,城市水环境取得明显改善。 城市河流对城市的繁荣与衰落,对

9、城市社会、经济与环境协调发展有至关重要的意义。河岸作为河道的重要组成部分,直接影响着城市景观规划和生态环境建设。城市河道岸坡的保护形式应与城市建设规划发展相一致,与周边生态环境相协调,与城市居民的需求相符合23。当前我国采用传统型护岸结构对河道治理为主要方式，传统的护岸工程以水泥、沥青、混凝土等硬性材料为主要建材, 传统的河道护岸工程往往局限于防洪、排涝、引水和航运等基本功能。在护岸工程设计中，特别是城市河道，为了控制河势和确保河道的防洪安全，着力于运用块石、混凝土等硬质材料的结构设计，而很少考虑河道的生态、景观、休闲、娱乐等其他功能。现行城市防洪工程设计规范，也未明确提出河道护岸的生态学要求

10、，致使不少地方的河道，被人为渠化及对河岸的强行硬化，在结构型式上分为直立式,斜坡式或斜坡式与直立式组合的混合型式,断面规则渠化,偏重安全、经济的后果是极大地损害了河流的生态功能。1.2 河道护岸使用研究的意义 论文通过对国内外各种河流治理方式的，国内河道治理工程的发展历程，采用的主要手段的一系列研究探讨，通过对传统型治理手段和新型治理手段的总结，提出了自己的见解，探讨我国城市河道整治应注意的问题,力求为我国城市河道的生态治理和恢复，建立关于生态型护岸生态功能的评价体系和标准以及对河道开展综合治理提供参考和借鉴。2. 现阶段河道护岸手段存在的问题 在河流整治中硬化渠道，导致城市生态系统和水环境的

11、破坏，目前，国内城市的河道治理工程片面追求河岸的硬化覆盖，片面强调河流的防洪功能，而淡化了河流的资源功能和生态功能，破坏了自然河流的生态链，导致生态环境恶化。为保护城市安全，河堤年年加高，并大量建设钢筋混凝土、块石等直立式护岸，河流完全被人工化、渠道化，人工与自然的比例失调，破坏了原有的生态平衡。 从生态学角度讲，硬化河床是治标不治本的做法，根本解决不了水污染净化的问题。河道是有自净能力的，自然的河道有大量的生物和微生物，它们都有降解水体污染物的作用，植物还可以向水里补充氧气，有利于防止污染。使用水泥衬底和护坡后，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，有些生态功能就会随之消失

12、，失去自净能力河道只会加剧水污染的程度。裁弯取直，改变了自然流态，俗话说，“水性喜曲”就是说水的流态不是笔直的19。 因此，我们在河道治理中要顺其自然。从蓄水的功能上说，“长藤结瓜”是较理想的布局，能较好的满足用水要求。但从地形图的规划布置到实地的现状是有一定区别的，不能过分地强调“裁弯取直”。由于河道裁弯后，河道长度缩短，比降变陡，其上下游河段必需进行调整。主要表现为：上游河段水面比降变陡，流速增加，水流挟沙能力增大，导致河床冲刷，水位下降；下游河段来沙量增大，洪峰出现的时间提前。这些调整又会给河道防洪、周围环境带来一些不利影响。河道断面单一对生物多样性造成影响，在自然的河流横断面上，浅滩与

13、深潭相间，是生物群落的栖息生长之地，而改造过后的河床常用输水性能好又便于施工的梯形等单一且规则的断面型式，使得水流流速均一化，破坏了原有河道多样性的特征。而河流形态多样性是生物物种多样性的前提，河流形态的规则化、单一化，在不同程度上对生物多样性造成严重影响。 长期以来，传统的河道护岸工程往往局限于防洪、排涝、引水和航运等基本功能。在护岸工程设计中，特别是城市河道，为了控制河势和确保河道的防洪安全，着力于运用块石、混凝土等硬质材料的结构设计，而很少考虑河道的生态、景观、休闲、娱乐等其他功能2。现行城市防洪工程设计规范，也未明确提出河道护岸的生态学要求，致使不少地方的河道，被人为渠化及对河岸的强行

14、硬化。这样一来，对河道和人类造成了诸多方面的负面影响。2.1 对生态环境的影响 生物多样性严重受损。河流护坡工程引起了河道流量和流速的变化。水流行进过程的变化等，从而造成许多生物栖息环境的改变甚至消失；河床硬化覆盖阻断了城市地下水补给。封闭式的护坡结构完全隔断了地下水与土壤的联系，以致阻滞了地下水补给；河岸衬砌硬化之后，原始河岸面目全非，土体与水体的关系相割裂，隔断了河道水域中的生物、微生物与陆域的接触，并引起其自然生存环境恶化，河流的天然自净能力因此下降1。同时，硬化型河岸使得水生植物无法生长，各种水生动物也因生存环境改变而无法生存，整个生态系统的食物链因硬化河岸而断开，河流生态廊道的作用因

15、此失去，河流生态系统的整体平衡遭到破坏，并由此诱发严重的生态环境问题。2.2 对人类生活环境的影响 河道两岸修筑防洪堤岸并实施硬化护坡之后，洪涝灾害的发生频率和强度明显增加。河道的裁弯取直、束窄加深和硬化覆盖使河床不透水面积增加，导致河流泄洪功能减弱；河流基本失去了其原生态功能，河流从前的滨水环境发生了改变，人与河流原本的和谐关系被破坏，人们失去了往昔那种自然野趣的亲水、休闲和娱乐场所，继而对人们的身心健康和精神生活带来一定影响。2.3 对自然景观的影响 河流本是自然界一道靓丽的风景。特别是城市河道，其景观效果更是一座城市的历史、文化、资源、财富和文明程度的象征。按传统方法整治后的河道，往往局

16、限于防洪、排涝、引水和航运等基本功能。在护岸工程设计中，特别是城市河道，为了控制河势和确保河道的防洪安全，着力于运用块石、混凝土等硬质材料的结构设计，而很少考虑河道的生态、景观、休闲、娱乐等其他功能。河槽渠化，河岸硬化，边界整齐，走向笔直，虽具现代气息，但它与现代人追求回归自然，以及与自然和谐相处的景观需求和心理期待完全相背。人们放眼望见那灰白色的河道两岸，巳经难以找寻昔日费心悦目的河流景象。3. 传统护岸与生态护岸工程3.1 传统护岸工程 基于水力学最佳水力半径的理论,传统的护岸工程遵循用最经济断面输送最大流量的原则,在结构设计和材料选择上追求断面渠化和较小的水力糙率,在使用功能上侧重防洪固

17、岸,因此在一定程度上破坏了河流的自然功能。现阶段传统护岸结构型式可分为直立式、斜坡式或斜坡式与直立式组合的结构型式:(1)直立式护岸。直立式护岸可采用现浇混凝土、浆砌块石、混凝土方块、石笼、板桩、加筋土岸壁、沉箱、扶壁及混凝土、砖和圬工重力挡水墙等结构型式6。(2)斜坡式护岸。斜坡式护岸又可分为堤式护岸(包括堤身、护肩、护面、护脚和护底)和坡式护岸(包括岸坡、护肩、护面、护脚和护底)6。(3)混合式护岸。混合式护岸兼容如上两型式特点,一般在墙体较高的情况采用。传统的护岸工程建设以水泥、砂浆、石料、混凝土和沥青等为主要建筑材料6。3.2 生态型护岸工程 建立生态型护坡在很大程度上是人们对自然的重

18、新认识和改造，它携其固有的优势悄然而至，也是社会发展的必然要求。 首先，从防洪角度来看，护坡工程对河道裁弯取直，笔直渠化后的人工河道虽然满足了航运方面的要求，却为防洪埋下很大的隐患。以水力特性的观点来看，原本自然蜿蜒的河道形态减低了河水流速，且将河道流速分层，有利于不同生物对其特定生长环境的需求7。蜿蜒的河道还能蓄洪涵水和削弱洪水来临时的破坏程度。同时，护坡工程不可避免地破坏了原先河岸的植被，并且将水体和外界环境用水泥和钢筋混凝土隔离，只会导致洪灾总体风险的不断增大。相比之下，自然河岸可通过水体渗透和岸边植被林的储水起到调蓄洪水的辅助作用。 其次，从生态环境角度来看，护坡工程改变了河道的天然形

19、态，整平了河岸滩地，直接影响了水体流动的多样性，河床的多孔质也不复存在，滩地的自然裸地很大幅度减少了，河岸生态功能退化，原先水生生物赖以生存的环境遭到了严重破坏，水生生物的多样性受到了冲击。天然河道是有自净能力的，通过水流运动对污染物质的沉积和输移以及水- 土- 植物- 生物之间形成的物质和能量循环体系对污染物质的转化，水体能够达到一定程度的自净化功能。然而，护坡的出现破坏了河流的生态循环系统，割裂了水体与周围环境的物质和能量交换，造成了河流自净功能的丧失。 最后，从景观角度来看，砌体和钢筋混凝土护坡降低了河道的自然化及两岸的亲水性。现代景观生态学强调在满足防洪要求的基础上，尽可能保持河流的自

20、然状态，营造优美的水边环境，提供丰富自然的亲水空间。 综上所述，建立生态护坡不仅是人类对前期不合理的河道工程的补救措施，也是今后继续利用河流资源以及人类与环境和谐共存的有力保障和借鉴模式。 生态型护岸以保护、创造生物良好的生存环境和自然景观为前提,在保证护岸具有一定强度、安全性和耐久性的同时,兼顾工程的环境效应和生物效应,以达到一种水体和土体、水体和生物相互涵养,适合生物生长的仿自然状态,它必须满足以下几个方面的要求：安全性,这是作为护岸这样一种水利设施的基本功能,即是否能发挥有效的防洪、固岸作用；生物性,对本土的原生动植物没有产生重大的负面影响,尽量不扰动原有栖息地环境,或者护岸完工后能被本

21、土生物接受；亲水性,能让人们比较安全和便利地与水亲近,这一点只需在结构设计细节上稍加注意,如预留可供人们上下的台阶,设置亲水平台等；景观性,护岸完工后与周围景观环境相协调。3.3 国内外生态护岸技术（1）.植被生态护岸植草护坡技术常用于河道岸坡及道路路坡的保护,国内很多河道治理及道路建设中都使用了这一技术,如在吉林省西部嫩江流域治理工程中,吉林省水土保持科学研究所许晓鸿、王跃邦、刘明义等人提出了以当地的牛毛草、早熟禾、翦股颖等8种草本植物为护坡植物,河柳等灌木为迎水坡脚防浪林的植物护坡技术。这一技术主要是利用植物地上部分形成堤防迎水坡面软覆盖,减少坡面的裸露面积和外营力与坡面土壤的直接接触面积

22、,起消能护坡作用;利用植物根系与坡面土壤的结合,改善土壤结构,增加坡面表层土壤团粒体,提高坡面表层的抗剪强度,有效地提高了迎水坡面的抗蚀性,减少坡面土壤流失,从而保护岸坡。图1. 京航运河河道植物护坡实例5Figure1 . The shipping river course plant revetment examples5 京杭运河两淮段从溧阳市清安有机化工厂至淮安市黄码大桥航道两岸长约14.58公里范围内，有生长茂密的天然芦苇，芦苇作为野生植物，根须发达，抗旱、抗淹能力强，具有固土和净化污水能力强的特点，作为生态护岸是极好的水保植物。根据该河段的自然条件特点，两岸沿线护岸工程中采用了植被

23、护岸方式，为防止坡脚冲涮，在坡脚处抛填了一些碎石9。湖嘉申线湖州段部分航段原始生态较好，在高水位以上长有较茂密的野生茅草及灌木杂树 ，在中水位附近长有成片芦苇，针对该航段的特点，在坡脚进行抛石处理，抛石以外3米范围内种植成片芦苇。（2）.三维植被网护岸技术 三维植被网技术原先多用于山坡及高速公路路坡的保护,现在也开始被用于河道岸坡的防护。它是主要利用活性植物并结合土工合成材料,在坡面构建一个具有自身生长能力的防护系统,通过植物的生长对边坡进行加固的一门新技术。图2. 三维植被网技术15Figure 2. 3 d vegetation nets technology15图3. 三维植物护坡技术实

24、例24Figure 3. The 3 d plant slope protection technology examples24（3）.防护林护岸技术 在河岸带种植树木或竹子,形成河岸防护林,洪水经过河岸防护林区时,在防护林的阻滞作用下,流速大为减慢,减小了水流对土表的冲刷,减少了土壤流失。图4. 防护林护岸技术实例4Figure 4. Case shelter forest protection technology4（4）.笼石结构生态护岸技术 笼石结构复合种植基主要由镀锌或喷塑钢丝网笼装碎石肥料及种植土组成。普通钢丝镀锌层较薄，多小于40g/m2,工程应用中极易腐蚀，导致笼石结构破坏。

25、因此，我国很少将其应用于永久性河岸防护工程，但在国外笼石结构作为永久性护岸工程被广泛接受和应用。国外流行的护岸采用镀锌240g/m2 的专用镀锌钢丝网笼作为永久护岸的建筑材料。笼石结构生态护岸有两种结构形式，一种是笼石挡土墙，而另一种是网笼垫块护坡。笼石结构生态护岸具有很好的整体性和柔性，既能够抵御水流动力的拖拽，又能够适应地基沉降变形。在漓江护岸部分试验段采用了笼石挡土墙这种结构型式。主要考虑漓江河床高度透水, 抽干基坑的渗水为浆砌石挡土墙浇筑混凝土底板提供干地作业费用相当高，而笼石结构水下施工方便；漓江一些河段的滩地上堆弃着大量粒径在10200间的卵砾石 , 而标准网笼眼的大小为80 10

26、0, 这些弃碴完全可作为网笼内的部分填料, 既便利又免去了专门清除治理弃碴的麻烦；漓江作为风景旅游区, 这种护岸工程充分考虑护岸建筑与周围景观相协调的问题。图5. 漓江护岸工程笼石结构12Figure 5. Lijiang revetment engineering cage stone structure12（5）.土工网复合植被护岸 在冲刷不很严重的岸坡上如果采用笼石护岸，则结构安全有余而景观尚欠自然，费用也高，而采用纯草皮存在易遭受强降雨或常年受坡面径流的冲刷导致边坡失稳、坍塌等缺陷，土工网复合植被技术是发展解决这一问题的方向。土工网复合植被护岸的机理是以网固草，用草防冲，网草交织，加筋

27、护坡。土工网复合植被技术是在土质边坡上固定一层土工塑料网，然后再均匀地种植合适的草种或草皮，形成网草交织的复合均匀植被，对坡面起到浅层加筋作用。目前我国河北省衡水市卫运河生态护坡试验段工程采用了这种护岸方式。卫运河生态护坡试验段工程位于卫运河祝屯闸下险工段内，长170m，是海河水利委员会利用土工织物与生物工程措施相结合的护岸工程试验研究段。试验段滩顶高程28.30m，河底高程 18.63m，在高程 24.00m处设宽 1m的马道。马道以上的设计边坡为1:2.5，采用深栽柳护坡，柳树纵横株距均为 1.5m，柳间栽爬根草；马道以下的设计边坡为1:2，采用土工织物排体护坡、护基，排体上面用混凝土预制

28、块组成框格压载，在框格内填土、深栽柳，柳树纵横株距均为1.5m，柳间栽爬根草。图6. 河北衡水市卫运河生态护坡工程8Figure 6. Hebei hengshui WeiYunHe ecological slope engineering8（6）.植被型生态混凝土护岸 植被型生态混凝土护岸是日本近年在河道护坡方面做出的研究，主要由多孔混凝土、保水材料、难溶性肥料和表层土组成。 3.4 传统护岸工程与生态护岸工程的区别与联系 所谓河道生态护岸，我们认为，应是指以治河工程学为基础，融生物学、生态学、环境学、园林学和景观学等学科为一体的新型河道护岸技术。生态护岸与传统护岸都属治河防洪工程。区别在于

29、：从设计理念上讲，传统护岸强调的是“兴利除害”，尤其是防洪安全这一基本功能；而生态型护岸，则除重点考虑堤岸安全性之外，还须重视人与自然和谐相处和生态环境建设，即还要考虑亲水、休闲、娱乐、景观和生态等其他功能。 从河道形态讲，传统护岸规划的河道，岸线平行，岸坡硬化，断面形态规则，断面尺度沿程不变；而生态型护岸，岸线蜿蜒自如，岸坡近天然态，断面形态具有多样性、自然性和生态性。 从所用材料看，传统护岸工程主要采用抛石、砌石、 混凝土块、现浇混凝土、铰链混凝土排及土工模袋等硬质材料；而生态型护岸，所用材料一般为天然石、木材、植物、多孔渗透性混凝土及土工材料等。从设计施工看，传统护岸工程的设计施工比较规

30、范，但工程完建后一般需要在岁修中填残补遗，后期管理维护工作不容忽视；而生态型护岸，其设计施工方法因河因地各异，现阶段尚无成熟的设计施工技术规范，但相对传统护岸说来，其长期管理维护的工作相对要轻些。 从工程效果看，传统护岸工程完建后，生态环境往往变恶化，尤其在人口高密区，工程措施往往不能满足生态环境和景观的要求27；而生态型护岸，生态环境得以改善，与常规的抛石、混凝土等硬质护岸结构相比，外观更接近自然态，因而更能满足生态和环境要求。 综上看来，可以认为，生态型护岸是传统型护岸的改进，是治河工程学科发展到相对高级阶段的产物，是现代人渴求与自然和谐相处的需要。生态型护岸既源于传统型护岸，也有别于传统

31、型护岸，它是护岸工程技术发展与进步的必然结果。随着社会生态环保理念的深入，人们将不断地提高对护岸工程生态环境效益的要求，因而传统型护岸必然要向着生态型护岸方向发展。 传统型护岸像生态型护岸的转变已成必然趋势，主要有以下几个途径（1）.护面层绿化 如果从生态环境的角度去审视传统的护岸工程,首先需要改进的就是其枯燥灰色的护面层,尤其是对景观要求较高的城市河道护坡。用生机盎然的绿色植被取代单一的砌石或混凝土护面,无论对环境而言还是对视觉效果而言都是积极的。因此绿化护面层是传统型护岸向生态型护岸转变的第一条途径16。实践证明利用植被舒展发达的根系进行护坡固土、抵御冲刷,在中小河道及流速不大的河段是切实

32、有效的。（2）坡面多孔化、粗糙化 河岸是陆地与水域之间的过渡带,是多种水生生物赖以生存的栖息地,也是水体与土壤相互涵养的交换地带。传统的护岸通常都用水泥或砂浆对护面进行衬砌,或者是用完全不透土和不透水的混凝土面层进行覆盖,不仅对环境和生态不利,而且这些刚性的面层结构对河床变形的适应能力也极其有限。在保证结构强度的同时对坡面或墙面进行多孔化、粗糙化处理,是传统型护岸向生态型护岸转变的第二条途径。笼石结构就是一种很有效的护岸方式。传统的混凝土材料同样可以用来建设生态型护岸。在正常水位以下用预制混凝土鱼巢结构进行护岸衬砌,是专为鱼类设计的一种护岸型式。间隙大、透水性好的框架护岸也是值得推荐的护岸型式

33、，建成后的护岸仍能成为各种生物的栖息场所。（3）近岸流态多样化 从保证过洪能力和施工简便的角度出发,传统型护岸往往具有笔直的护岸边线,护岸与水边衔接过于生硬,导致近岸流态呈现非常单一的状况,不仅对生物栖息不利,也不便于人的亲水。在有条件的中小河流应当尽力营造多样化的近岸流态,这是传统型护岸逐步向生态型护岸转变的第三条途径。图7. 近岸流态多样化示例21Figure 7. The flow pattern diversification examples214. 河道生态护岸的设计 生态河堤也称“多种生物共生、繁殖的治理法”，是指恢复后的自然河岸或具有自然河岸“可渗透性”的人工护岸。它拥有渗透性

34、的自然河床与河岸基底，丰富的河流地貌，可以充分保证河岸与河流水体之间的水分交换和调节功能，同时具有一定的抗洪强度。生态河堤除了具有护堤抗洪等基本功能之外，对河流水文过程、生物过程还有如下促进作用：（1）适合生物生存和繁衍 （2）增强水体自净作用 （3）调节水量、滞洪补枯 4.1 设计原则（1）符合工程设计技术要求 生态护岸是护岸工程的一种形式。它首先须满足工程的稳定性与安全性要求，在此前提下，兼顾生态环境效益与其他效益，切不可轻重倒置。生态护岸应满足河道功能河堤防的稳定要求，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；因此，应符合工程设计的相关技术要求。在满足护岸工程稳定与安

35、全的前提下，尽量减少其人为改造，以保持天然河岸蜿蜒柔顺的岸线特点，以及拥有可渗透性的自然河岸基底，以确保河岸土体与河流水体之间的水分交换和自动调节功能6。(2)满足生态环境修复需要 河流及其周边环境本是一个相对和谐的生态系统。在河流生态系统中，食物链关系相当复杂，水和泥沙是滩岸和河道内各种生物生存的基础。生态护岸把河水、河岸、河滩植被连为一体，构成一个完整的河流生态系统7。在生态护岸设计时，应通过水文分析确定水位变幅，选择适合当地生长的、耐淹、成活率高和易于管理的植物物种。为了恢复和保持河流及其周边环境的生物多样性，生态护岸应尽量采用天然材料，避免含有大量添加剂的对水质、水环境有不利影响的材料

36、，尽量减少不必要的硬质工程。此外，在岸坡上设置多孔质构造，为水生生物创造安全适宜的生存与生长空间。(3)体现人水和谐理念 生态型河道应是亲水型河道。因此，营造人水和谐的河流环境，必须考虑市民的亲水要求。可设计修建格式多样、高低错落、水陆交融的石阶、栈桥、长廊、亭榭等亲水平台，使城市河流成为人们亲近自然、享受自然的好去处。构建自然与美学结合的水景观城市生态河道建设中的水景观设计要遵循城市历史文脉，并与提升城市品味和回归自然相结合14。河流滩岸的景观效果，应按照自然与美学相结合的原则，进行河道形态与断面的规划设计，避免防洪工程建设的园林化倾向。(4)因地制宜，就地取材，节省投资。 城市生态河道建设

37、，通常是以防洪为主的综合治理工程，其效益不仅体现在防洪安全上，还要体现在社会公益性上。规划建设时，要妥善协调好各有关方面的矛盾，处理好投资与利益的关系。注意就地取材，尽可能利用原有和当地材料，节省土地资源，保护不可再生资源，降低工程造价，减少管理维护费用。4.2 设计内容 河道生态护岸设计的内容，应因河因地而异。一般应包括以下方面：4.3 技术措施生态护岸是年轻的河道护岸工程技术。近些年来，随着科学技术的快速发展，许多新技术、新材料被用于国内外河道生态护岸中。(1)自然生态环境设计：如扩大水面和绿地面积，设置不同(2)生物的生长区域，营造景观生境，采取水质、水环境保护措施等。(3)滨水景观设计

38、：设置各种建筑物以构造滨水景观，并与周围环境相和谐。从景观学角度讲，滨水景观应具有一定的连续性、多样性、通透性和自然性。(4)亲水措施设计：如河流近岸的平台、石阶、栈桥、泳池、绿地等。(5)孔隙结构设计：自然界中几乎所有的高级生物都是依赖于孔隙、洞穴、屏蔽等区域而生息。因此，构造孔隙结构河岸，能很好的保护和促进河道生态系统发展。在河岸结构设计中，通常选用圆木、卵石或其它天然材料，构造适宜生物生存的水下岸壁孔隙环境22。4.3.1 护岸模式分类（1） 自然原型护岸模式 自然原型护岸模式，一般是指植被法。主要用于一些小河道、溪流的堤岸保护及一些局部冲刷的地方， 采用植物保护河堤主要用于小河、溪流的

39、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24。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，以达到结构稳定的要求。 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26。图8. 自然原型护岸3Figure 8. Natural revetment prototype3（2）自然型护岸模式 自然型护岸模式通常综合应用

40、“植被法”、“土壤生物工程法”和我国习惯使用的“结构措施法”，土壤生物工程法有很好的环境效益，在国外广泛应用。通俗的讲，土壤生物工程法是用乔木或灌木的发达根系纤维来固定岸坡，形成“植物加筋土”，即把植物当作结构的一部分，来增加土的抗剪强度，防止坡岸坍塌。这种方法一般都结合一些结构措施来应用，以使岸坡更加稳固。（3）工程自然型护岸模式 工程自然型护岸模式不仅种植植被，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，这类河道的护岸功能主要以防止岸坡冲刷为主，在材料选用上常常采用浆砌或

41、干砌块石、现浇混凝土和预制混凝土块体等比较硬质且安全系数相对较高的材质6；在结构型式上常用重力式浆砌块石挡墙、工型钢筋混凝土挡墙等直立式护岸结构。4.3.2 具体的技术措施（1）固土植物护坡 即利用根系发达的植物进行固土护坡，既可起到防止水土流失作用，又可以满足生态环境修复需要，同时还可以人造景观。(2)网石笼结构生态护岸 网石笼结构生态护岸，可以构造铁丝网与碎石复合种植基。即由镀锌或喷塑铁丝网笼装碎石、肥料及种植士组成。在河道护坡中，一般应选用耐锈蚀的喷塑铁丝网笼。(3)土工材料复合种植枝术 该项枝术又分：土工网复合植被，土工网垫固土种植基，土工格栅固土种植基，土工单元固土种植基等技术。其中

42、，土工网复合植被枝术，又称草皮加筋技术。土工网垫固土种植基，主要由网垫和种植土、草籽等组成12。网垫质地疏松、柔韧，有合适的空间，可充填土壤和沙粒。植物的根系可以穿过网孔生长，长成后的草皮可使网垫、草皮、泥土表层牢固地结合在一起。土工格栅固土种植基，是利用土工格栅进行土体加固，并在边坡上植草固土。土工单元固土种植基，是利用聚丙烯等片状材料经热熔粘接成蜂窝状的网片整体，在蜂窝状单元中填土植草，起固土护坡作用。（4）植被型生态混凝土护坡 植被型生态混凝土亦称绿化混凝土，由多孔混凝土、保水材料、缓释肥料和表层土组成。在城市河道护坡结构中，可利用生态混凝土预制块进行铺设，或直接作为护坡结构，既实现了混

43、凝土护坡，又能在坡上种植花草，美化环境，使江河防洪与城市绿化完美结合。(5)水泥生态种植基 水泥生态种植基，是由固体、液体和气体三相组成的具有一定强度的多孔性材料。固体物质包括适合于植被生长的土壤、肥料、有机质及由低碱性的水泥、河砂组成的胶结材料等。在种植基固体物质间，由稻草、秸秆等成孔材料形成孔隙，以便为植物提供充足的水分和空气9。在种植基内还可填充保水剂，保持植物在日照下能很好生长。(6)多孔质结构护岸 所谓多孔质护岸，是指用自然石、混凝土预制件等材料，构成的带有孔状的适合动植物生存的护岸结构形式。其施工简单，不仅能抗冲刷，还为动植物生长提供有利条件，此外还可净化水质。这种型式的护岸，可同

44、时兼顾生态型护岸和景观型护岸的要求11。(7)自然型护岸 自然型护岸，即以天然的植被、原石、木材等材料来替代混凝土护岸，尽量创造接近自然型的河道。在日本和台湾，这种河道治理方法称之为“近自然工法”和“生态工法”。自然型护岸工程的型式，可分为自然原型型、自然型和多自然型三种：自然原型型护岸，只种植被保护河岸，以保持河流的原生态特性，但这种型式的护岸，抵抗洪水的能力较差。自然型护岸，除种植植被外，还采用石材、木材等天然材料，以增强护岸工程的抗洪能力。多自然型护岸，即在自然型护岸的基础上，再巧妙地使用混凝土、钢筋混凝土等硬质材料，既不改河岸的自然特性，又确保了护岸工程的稳定性。4.4 生态护岸设计中

45、的关键问题4.4.1 生态护岸设计的环境因素 生态护岸要广泛应用于目前的生产建设中，必须要妥善处理好人与自然，环境以及各方面的因素，全面考虑，统筹兼顾。（1）“依山傍水”是人们理想的居住环境。在进行护岸工程设计时，必需特别注意人、水面、地面三者之间的关系，做到人与自然的和谐相处； （2）由于河道的天然形态，因此在治理时，应尽量根据各河段的具体情况，采用相应的治理模式，避免河道治理后的单一化和简单化；（3）选择护岸材料时，应根据河流的位置、区域自然条件、施工条件，并综合考虑护岸的性质、部位及材料对生态环境的影响等因素，决定所用护岸材料； (4）堤防工程建设必须考虑当地的自然条件、社会环境、经济发

46、展等因素。首先，必须服从流域防洪规划，堤岸线的布置应保证排洪的需要；同时应与当地总体规划协调，服从当地总体规划所赋予堤防的功能任务。4.4.2 生态护岸设计的几个关键技术（1）植被品种的选择 选择合适的植物种类对于项目的成功实施非常必要。采用天然材料护岸时，特别是通过植被措施护岸时，不同植物材料的有效性很大程度上取决于它们对于水位和底土土质的适应性。可根据不同水位，结合当地情况，将河流岸坡分为干燥、偶然的洪泛带，潮湿、季节性洪泛带，沿岸水位变动带，淹没带等几个区域；同区域选取适合的植物种类。当采用植被型生态混凝土护岸时，还应该考虑到绿色混凝土易吸收并蓄存太阳辐射热能，表层温度较高，不仅影响花草

47、种子发芽率，而且影响花草生长，当温度超过一定限度时，很多草会出现热休眠现象。这种护岸植物选择时应充分考虑该特点再结合当地情况，选择合适的植物。一般来说，混合使用几种不同的植物往往比使用单一植物种类更为有利。另外，现场或现场附近已有物种对于护岸工程中植物种类的选择具有很好的参考作用1819。（2）生态护岸适应性研究在生态护岸工程设计中，应结合生态水利设计原则，在生态型护岸设计中应依照岸坡稳定、正常行洪、表面异质、材质自然、内外透水、及成本经济等原则来进行。一般情况下，植被生态护岸不适合应用于河势变化剧烈的河段如弯道顶冲段,以及对于水下岸坡和防洪重点地段的防护；笼石结构生态护岸不适用于岸坡陡于1

48、1.5 、天然重力作用下岸坡不稳定的坡面防护17。生态型护岸设计在满足使用要求的前提下，还应该使工程结构对河流的生态系统冲击最小化，不仅对水流的流量、流速、冲淤平衡、环境外观等影响最小，而且要适宜于创造动物栖息及植物生长所需要的多样性生活空间。（3）反滤层的设计 在生态护岸工程中，采用了石笼、绿化混凝土等加固技术，如这些结构直接作用于土坡上，在水流和波浪的淘刷作用，下垫土层在植被完全发育之前将会受到严重的侵蚀，从而使防护结构失稳，因此在这些防护结构下面设置土工合成材料或碎石反滤层十分必要。对土工合成材料除了保土性、透水性、防淤堵性、及强度有所要求外，对其可栽种性也应有所要求。在生态型护岸工程中

49、最好使用可被生物分解的土工合成材料层。（4）生态护岸工程的岸坡稳定性分析 在生态护岸工程岸坡稳定性分析过程中，不同的护岸类型，其水流与护岸的作用机理是不同的，应根据不同的生态护岸结构进行分析，以确定合理的计算方法。对于植被型岸坡稳定状态的定量分析仍可基于抗剪强度和剪应力分析来进行评价，抗剪强度由土体凝聚力和摩擦作用提供。对于土工网复合植被护岸可采用改进的圆弧滑动法进行稳定性计算5. 生态护岸技术展望5.1 生态护岸技术发展趋势 生态护岸技术虽然属于一个比较年轻的领域，但它的应用已有实践积累，已有很多研究成果和文献记载。建设生态型护岸不仅仅是从结构型式上对旧的护岸型式进行改进,还应当同时考虑与岸

50、边土地利用规划相结合的问题,把生态型护岸的含义加以延伸。例如,在某些河滩开阔的山溪性河道,枯水期历时长流量小,水流归槽主航道,洪水期历时短流量大。护岸工程可以采用复式断面,即允许洪水漫滩,而不需修建高大的防洪堤,枯水期则可以充分开发河滩的土地资源。在城市河道的护岸工程中,如何与岸边土地利用相结合的问题更为突出16。耸立在河道边高大的防洪堤在洪水来临时确为一道安全屏障,但在一年中占绝大部分时间的非洪水期间则是城市景观的败笔。可以考虑将从水边至陆地的一定范围土地开发为城市绿地,作为市民休闲娱乐的场所,洪水期则作为过洪通道,既能美化城市景观,又能减轻因围堤抬高洪水位所带来的防洪压力13。在提倡人与自

51、然和谐相处的今天,河道治理也从过去的仅注重安全、经济的治理模式向保持河道的自然特征和水流的多样性的生态模式转变。传统的护岸工程虽然在防洪及稳固河势方面卓有成效,但却忽视了环境保护和生物生存的需要。随着社会经济的高速发展，经济社会可持续发展概念的提出，生态型护岸的出现顺应了人与自然共生的要求,不仅是护岸工程建设的一大进步,也将成为今后护岸工程建设的主流。我们应该不断地完善生态护岸技术体系，使其实用性与科学性进一步融合，并加深其工程技术的理论内涵和适用范围。在未来的生态护岸工程中应该更加重视提高生物措施的技术水平以减少对工程措施的依赖，加强植被品种的适应性以及组合应用研究，特别是乡土植物品种；进一

52、步加强植被根系与其载体的相互作用关系方面的研究；加强生态护岸的生态效益、经济评价和社会评价等方面的研究，不断完善生态护岸的理论基础。加强生态护岸的标准化，规范化研究，制定一套统一的设计与施工规范。5.1.1 植被品种组合研究应用 植被群落组成成分越复杂其多样性指数越高,抗干扰能力越强也越稳定,其中的优势种对地带性的生态条件有最好的适应性。护岸植被以乡土植物为主，以生态学基本原理为指导，开展组合应用研究，使植被系统持久稳定，生态防护效果更显著。5.1.2 生态护岸技术理论研究 尽管越来越多的人关注生态护岸技术, 其方法和原理也在世界范围内得到迅速的发展和应用, 但是到目前为止, 我国还基本上处在

53、定性的和经验的发展阶段, 对它的理论认识还落后于它的基于工程概念的实践。应该进一步加强生态护岸技术的理论研究, 这方面的工作主要包括植被根系与岸坡土体或其载体之间相互作用关系的研究,岸坡植被的演替研究, 生态护岸的稳定性及耐久性研究,以及生态护岸的标准化、规范化研究。不断充实生态护岸的理论基础, 使其更好地得到应用25。5.1.3 生态护岸的综合评价理论研究 内河航道生态护岸工程不仅要从其结构稳定的角度来考虑,同时也应该从生态系统的角度来考虑,考虑工程对岸坡种群、食物链等生态因子的影响,考虑其能否保持生态种群的动态平衡,能否保持河岸生态系统的可持续性,能否保持景观协调性。5.1.4 生态护岸工

54、程与非生态护岸工程相结合的技术研究 生态型护岸有其优点, 但也存在不足。对于自然条件恶劣，河势变化剧烈河段以及水下岸坡的防护，生态护岸的应用受到一定的限制。需和其他非生态护岸工程措施联合应用。具体应用时, 可以分不同河段、水上水下不同部位, 采用不同的护岸形式。比如弯道顶冲部位, 采用非生态型护岸, 而对于顺直河段, 采用生态型护岸; 对水上部位采用生态型护岸，而对于水下护脚, 则采用非生态型护岸措施。5.2 对现阶段生态护岸技术发展的个人观点 河道整治是一项系统工程，属多功能、多学科交叉工程。许多问题相互联系、相互影响、相互制约。既需要规划设计部门从长远的、全方位的角度全面深入地研究、论证，

55、更需要政府部门的正确决策，从而使河道治理取得最佳效果。河流建设者们应仔细研究“真正的河流”的含义，科学地运用河流自然化处理的生态工法来治理河道。 我国河流生态护岸的研究是从“水利工程”逐渐发展到“生态水利学”、“生态水工学”等概念，同时也有从“环境整治”、“景观设计”等角度来研究河道滨水护岸的生态化建设。护岸生态化建设逐渐在兴起，通过有选择性地将植被与工程材料相组合使用，从而充分发挥植被和工程材料的组合优势28。(1) 研究多集中在植被的选择与搭配、护岸材料的选择、结构形式的优化等方面，对机理的研究还不多。植被护坡、土工材料复合种植基护坡、植被型生态混凝土护坡等护岸形式都是从表观和现象来研究生

56、态化护坡，而较少见到从物质流动、能量流动和食物链关系等角度来研究生态护岸。(2)生态护岸，除了要重视植被在生态护岸中的作用外，还应重视植物、动物及其它微生物在生态护岸中的作用，而这种系统化的研究还不常见。生态护岸工程是一个“土壤生物工程”，是土壤保持技术、地表加固技术、以及生物技术和工程技术的综合体。目前护岸功能的研究主要是对护岸植物功能、廊道功能和缓冲带功能等的研究14。因护岸是处于水陆交界地带，具有非常活跃的物质、能量和信息流动，具有与其它相邻生态系统更明显的生物多样性特征，在以后的研究中应广泛深入开展综合功能研究26。(3)在生态护岸的设计施工过程中，比较依赖过往的经验，而缺乏定量性的分

57、析与评价。我国的生态护岸是从“水利学”演变而来的，长期以来在设计和施工中多注重已有的工程实践和经验，缺乏相应的系统理论指导，同时也未能及时对已经取得的宝贵经验进行总结和理论化。随着人类活动施加于河道环境压力愈来愈强，在以后的河道护岸建设中更需要实现生态化护岸，所以定量化的分析和评价生态护岸是当前和今后一段时期的迫切需要。(4)生态护岸综合了生态、经济、社会和景观等多种功能，是囊括了园林、生物、环境工程、土木工程等多学科的一门交叉学科。因护岸材料、结构形式有多种多样，以及受地域和气候的影响，情况也变得较为复杂，目前在理论上的研究滞后于在工程应用上的需要，还没有形成统一的规范。不同构成和形式的生态

58、护岸在满足水利要求的同时，应当有统一的规范来给予指导。 在城市河道整治中,生态型护岸技术已被很多工程采用,并被广泛推广应用,同时河道景观设计也越来越得到重视。今后我国城市河道整治应注重以下方面:（1）生态型护岸工程与河道景观设计相结合。在满足河道防洪、排涝功能的前提下,把生态型护岸工程作为河道景观的一部分进行设计,创造令人赏心悦目的河流环境。护岸宜选择与河道整体景观色彩、形状、质感等相协调的材料,并在岸坡上设置不同的乔木、灌木、草本植物,形成植被层次,保护河道环境生物多样性,体现自然优美的景观视觉效果。（2）加强城市河道整治的后续工作。后续工作包括河道后期维护保养和后期监测评价。生态型护岸工程

59、上一旦有植物发生枯萎或病变,都会影响岸坡的稳定,需要由专业人员进行后续维护管理。河道有关部门应保障监测和评估的费用,通过河流的后期评价和长期监测,为河流生态系统的恢复和河流资源的可持续利用提供反馈信息,为城市水环境质量改善提供理论依据和理论支持。参考文献1.孙江岷,张群英,王文秀等,河道堤防植物护坡综述.黑龙江水专学报,1998(2):672692.江苏省水利厅科技处.城镇河道护岸工程生态混凝土开发及应用.江苏水利,2005(11):983.毛正平.重视对城市河道景观的改造和利用.上海建设科技,2005(6):342364.Gray D H,Sotir B R.Biotechnical and

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