山區河流新型生態護岸型式的探討

葉立龍

(歙縣杞梓里鎮水利站，安徽 黃山 245200)

近年來，筆者所在的皖南山區相繼建設了數量眾多、形態各異的護岸，這些護岸的建成大大提高了河道行洪能力，但同時也引發了生態環境問題，值得進一步探索一種更加生態而負面作用相對更小的生態護岸。

1 護岸建設引發的生態問題

1.1 山區河流洪水特點

山區河流的洪水特點就是源短流急，洪水漲得快、落得快、歷時短，洪峰流量大、含沙量大、沖刷力大。每年的04月～07月是皖南山區發生大洪水的主要時段，往往是一場強降雨后，河水猛漲，洶涌而下，常常造成護岸垮塌等嚴重洪澇災害。在突發極端情況下，會對沿河兩岸城鄉居民的生命財產造成巨大威脅。

1.2 現狀護岸的主要型式與生態問題

正是因為山區洪水的上述特點，為了確保工程安全，大部分山區河流護岸都建成漿砌石或混凝土護岸。但是這些護岸有一個致命的缺點就是對河流的生態環境破壞嚴重，不少山區河流治理前雖然雜草叢生，但水體中的各類魚蝦和水生動植物相互依存，共生共息，生物多樣性得到很好的保護，河流的生態系統完整而可持續。河岸硬化之后，原始河岸面目全非，土體與水體的關系相割裂，隔斷了河道水域中的生物、微生物與陸域的接觸，并引起其自然生存環境惡化, 河流的天然自凈能力因此下降。同時，硬化型河岸使得水生植物無法生長，各種水生動物也因生存環境的改變而無法生存，整個生態系統的食物鏈因硬化河岸而斷開，河流生態廊道的作用因此失去，河流生態系統的整體平衡遭到破壞，并由此誘發嚴重的生態環境問題。

2 目前生態護岸和傳統護岸的特點與不足

2.1 目前生態護岸的特點與不足

目前生態護岸型式主要有2類，一類是以生態多孔磚和箱形砌塊為代表的生態護岸，由于這些生態砌塊是水泥制品，其提供的混凝土孔穴與天然洞穴有著本質區別，天然水生動物很難在其中生長繁衍，其長期析出的無機化合物對近岸生態有著長期的負面影響。加之護岸表面給人們的觀感是大面積混凝土，缺乏生態屬性和生態感覺。另一類是格賓石籠生態護岸，由于石籠網護岸密布著閃著金屬光芒的鋼絲，使人們很難接受其為生態護岸的現實，同時石籠網在組裝過程中形成的眾多鋼絲刺頭也使人們對其敬而遠之(擔心被劃傷)，影響著人類的親水活動。另外石籠在充填塊石施工中，鍍鋅鋼絲的鍍鋅層易受到撞擊和摩擦而受損，可能導致石籠網壽命大減。

2.2 傳統護岸的特點與不足

筆者所在的皖南山區眾多河流上，存在著很多以前歷史遺存的干砌塊石護岸，這些護岸歷經百年風霜雨雪侵蝕和洪水沖刷，大部分已經破敗毀壞，但是護岸上生長著多種多樣的灌木水草，洋溢著勃勃生機，河內魚蝦成群，呈現著自然與生命的不朽畫卷。從干砌塊石護岸的孔洞里摸魚掏蟹，成為人們美好的童年記憶，因此從生態角度看，干砌塊石護岸是最合適的河流生態護岸型式，但是干砌塊石護岸的最大缺點是塊石之間缺乏粘結力，護岸整體性差，難以抵御大洪水的強烈沖擊，因此提高干砌塊石護岸整體性就成為干砌塊石護岸能否采用和推廣的關鍵。

3 生態護岸新型式的實踐

3.1 生態護岸基本屬性探討

生態護岸的屬性，目前尚無嚴格科學的定義，筆者認為生態護岸應該具備的基本屬性如下：① 護岸的建筑材料應主要為天然建筑材料，且具有明顯的地方屬性和地域特點。②護岸的建成不應破壞該段河道的生態環境，不應給水生動植物的生長、繁衍造成長期的負面影響。③護岸的建設應該充分考慮人類的親水習性，不得對人類的親水活動構成威脅或埋下隱患。④護岸建設能夠傳承當地的建筑施工工藝和施工方法，其建筑型式具有地方特色。

3.2 生態護岸結構型式探索

(1)生態護岸型式與斷面設計。經對傳統護岸的分析表明，傳統護岸的建設對河流生態環境的影響和改變十分微小，屬于真正意義上的生態護岸，但是傳統護岸整體性較差，致使護岸的穩定性和耐久性都難以滿足規范要求，因此必須增強其整體性，同時保持其良好的生態屬性。筆者經過分析類比思考后，在皖南山區某一河流上嘗試了一種鋼筋混凝土框格干砌塊石護岸，較好地解決了干砌塊石護岸的整體性差的問題，使古老的干砌塊石護岸能夠在現代工程實踐中煥發出新的生機，得到新的應用，具體介紹如下：

如圖1所示，該鋼筋混凝土框格干砌塊石護岸以10m為1個單元，護岸底板和壓頂均采用鋼筋混凝土結構，底板與壓頂通過兩端的鋼筋混凝土側墻連接成1個整體框格，在框格內砌筑干砌塊石墻，使干砌塊石墻被鋼筋混凝土框格約束包裹(側面包圍，前后自由)，形成一個整體的框格砌體單元，其整體性和墻身的穩定性都得到很好的保證?？蚋駜雀善鰤K石墻內外坡比分別為1:0.2和1:0.1，鋼筋混凝土底板厚度隨擋墻的整體高度不同，可在300mm～400mm之間確定，壓頂厚度一般為150mm，擋墻橫斷面結構型式如圖2所示。由于整個框格砌體單元在承受土壓力、地基不均勻沉降、溫度應力等荷載直接或間接作用時，每個側面的不同部位分別有拉、壓應力存在，因此該鋼筋混凝土框格的各個部位均配雙層雙向鋼筋，具體如圖3所示?？蚋衿鲶w單元之間的變形縫可以采用閉孔泡沫板充填分隔。

為了使護岸壓頂看起來更加生態和貼近自然，可對壓頂及側墻外露表面進行卵石鑲嵌處理，選擇大小適中，形狀、顏色各異的卵石用水泥砂漿鑲貼，使整個護岸遠觀幾乎無混凝土等非生態的元素存在。

該擋墻與河水接觸面90%以上的面積為干砌塊石，確保了其與河岸及水體相融相通，使河流的生態系統很快能夠得到恢復，成為真正意義上的生態護岸。

圖1 干砌石生態護岸立視圖(1:100)

圖2 干砌石生態護岸橫斷面圖(1:100)

圖3 干砌石生態護岸配筋圖(1:100)

(2)生態護岸穩定計算。根據護岸的具體情況，計算工況選擇建成期和水位驟降期(墻后水位高于墻前0.5m)2組荷載組合作為最不利情況。計算斷面選取墻體最高斷面(高3.0m)進行分析計算。根據文[1]，對圖2所示的斷面，在墻后回填土不大于墻身高度，回填土內摩擦角ψ≥150的條件下，護岸擋墻的抗傾覆穩定性在正常運用和非常運用條件下均滿足規范要求。

3.3 生態護岸施工

首先按照河道設計堤距進行護岸整體放樣，然后分段清基開挖，基槽找平后，再進行鋼筋混凝土底板和側墻的澆筑，待混凝土達到設計強度后開始砌筑干砌塊石墻，塊石墻砌筑到壓頂下部后用碎石塊找平，加墊油氈后綁扎鋼筋，制作側面模板后即可澆筑壓頂，進行擋墻單元最后封閉，形成整體。

施工中應注意，各墻段單元的頂部應平順連接，擋墻迎水面坡度宜一致平齊，彎道處應順暢變化，同時注意控制好迎水面的砌石平整度，使整個生態護岸整體呈現表面整齊，曲線流暢、變化自然的外觀效果。

3.4 生態護岸經濟性分析

經分析測算，當鋼筋在3000元/t以下時，鋼筋混凝土框格干砌塊石擋墻的造價與漿砌塊石擋墻(以1個單元進行類比)相仿；當鋼筋在3500元/t以上時，造價比漿砌塊石擋墻高5%～10%，屬于經濟合理范圍。

4 結束語

通過實踐，該種型式的鋼筋混凝土框格干砌塊石擋墻對保護河流生態環境具有很好的作用，能夠更好地實現護岸與周邊環境的自然和諧，同時也能夠抵御山區洪水的強力沖刷，且經濟合理，施工技術簡單成熟，值得在山區護岸建設過程中推廣應用。