1.濱岸生態護坡的原則
(1)穩定性
生態護坡要保證堤岸的穩定性。岸坡的穩定性設計需要結合試驗資料和已建生態護坡工程的監測資料,對水力參數和土工技術參數進行評估,找出造成不穩定的主要因素,然後根據實際情況選用護岸形式,提高岸坡的穩定性和安全性。
(2)保護生物多樣性
生態護坡與傳統護坡最大的區別就在於生態護坡將生態學理論納入護岸設計當中。首先,以生態學為基礎,將生物種群作為設計的核心,考慮護岸連接長度和寬度對生物生存與繁衍的制約;其次,註意保護生物的多樣性和食物鏈網的復雜性,積極為水生生物、兩棲動物創造棲息、繁衍的環境。這樣既有利於恢復和保護河流生態環境,又有利於提高河流的自凈能力。
(3)因地制宜
在設計時要充分考察當地的地質、水文、環境條件和生物種群,因地制宜,盡量選用當地材料以降低工程成本;植物的配置也應以鄉土植物為主,合理布局,保證較高的生物種群異質性。
(4)景觀性
水環境景觀是城市、鄉村景觀的重要組成部分,在進行生態護坡規劃時,要以自然、生活、空間、歷史和文化為線索,充分了解與認識當地的自然環境與人文景觀,以便將生態護岸與當地的景觀文化融為壹體。
2.濱岸生態護坡改造途徑
長期以來,漿砌石或混凝土結構等剛性材料憑借其結構簡單、穩定性強、機械化施工程度高等優點被廣泛應用於河道堤岸護坡工程中,人們多註重的是工程本身行洪、泄洪和抗沖刷等能力的發揮,而往往忽視工程對生態環境及景觀的影響。隨著社會的發展和人們環保意識的加強,堤岸護坡工程的生態環境效應愈來愈被重視,傳統的砌石或混凝土護坡工程正在逐步被棄用,尤其在經濟發達地區的城市河道整治中。取而代之的是壹種融現代水利學、環境學、生物學、生態學、美學等多學科為壹體的新型生態護岸技術。它在確保河道基本功能的同時,通過特殊材質的選擇、高異質生境空間的培育及富有生物多樣性的群落營造,從而構建優美的自然景觀和人文景觀。
早在20世紀80年代末,瑞士、德國就提出了“自然型護岸”技術。20世紀90年代初,日本把長達50年公路生態護坡技術應用於城鎮河道建設而提出“親水”觀念,並推出了植被型生態混凝土護坡技術。同時,美國、法國、荷蘭等發達國家也分別采用不同的生態技術,營造優美的堤岸生態景觀。盡管我國相關研究相對較晚,但近年來在廣大科研人員的努力下,無論在生態護坡理論研究,還是工程應用上均取得了長足的發展。其中包括周躍、陳明曦等對坡面生態工程的基本原理的探索,鄢俊等對各種植草護坡種草的關鍵技術研究,盧誌靈、季水興等針對不同河道特點的生態型護坡結構形式研究,何江華對生態格網工藝、郭忠義等對生態磚、陳海波對網格反濾生物組合以及胡海泓、劉娜娜、林發水,等對不同護坡形式及技術均進行了較為詳細的研究。以上諸多研究主要針對不同護坡的結構進行設計研究,也有部分是對護坡植物選擇的研究。但是,對於護坡植物的跟蹤調查研究較少,尤其從能反映群落穩定性的生物多樣性角度,對護坡植被跟蹤的研究尚未見報道。
發達國家對環境和生態退化的問題認識較早,很早就開始研究傳統的護坡技術對環境與生態的影響,認為傳統的混凝土護岸會對環境帶來不良影響,從而引起生態退化為了更有效保護河道岸坡和生態環境,提出了壹些生態型護坡技術。
生態護坡技術在我國起步較晚,目前參考國外經驗及根據國內自身工程特點及有關工程經驗,已形成壹定的生態護坡改造技術,主要有以下幾種途徑。
(1)變硬質駁坎為軟質護岸
該方法盡量減少漿砌塊石等硬質駁坎的使用,在場地條件允許、結構保證可靠的前提下,改用松木樁、樹根樁結合植被綠化覆蓋等手段改造河道;必須使用到硬質駁坎的地方,采用水下式硬質駁坎結合水上生態護坡的形式增加河道親水性、生態性。
(2)景觀改造
該方法使河道工程改造與景觀改造完全的結合在壹起,設置由高大喬木、低矮灌木、花草、魚巢、水草、動物沿灘地、迎水邊坡、坡腳及近岸水體等組成河坡立體生態體系,導入城市文化,使城市河流不僅呈現為壹種自然景觀,更蘊涵著豐富的文化內涵,既是自然要素也是壹種文化遺產。
(3)設置功能親水構築物
河口、海岸設置遊船碼頭、親水平臺、河埠頭等親水構築物,結合自然生態島、景觀橋、廊架、園路等景觀改造,方便居民在河岸休閑遊憩,使城市河道成為城市中遊玩、觀賞的景區。
(4)截汙納管及河底疏浚
河口、海岸沿線多為農居及企業,過去雨、汙合流自接排入河道,嚴重影響水質。根據沿海城市工程實踐,可以在沿河兩側埋設截汙管,使雨、汙合流排入市政汙水主幹管中。對於汙染嚴重而近期無市政出路的重點區域,可考慮設置小型生化處理臨時設施,以解決短期汙染問題。為進壹步改善河道水質,在實施截汙工程及配水下程的同時,還應對河道底泥進行疏浚。
3.河口、海岸生態護坡的主要結構形式
實際應用中,河口、海岸生態護坡技術宜根據不同設計理念,針對不同區段,岸、坡結合,采用不同形式,協調壹體化建設,以達到生態環保的要求。其主要結構形式有:
(1)景石護坡或石籠護坡
在水位變化處,可采用景石護坡及石籠護坡,亦具有控制河勢,抵抗沖刷,減少水土流失等功效,通過景石的堆砌,使岸線錯落有致,富於變化,具有壹定的景觀美化效應。
(2)親水景觀平臺
將河道護坡建成親水平臺或親水走廊,與兩岸自然銜接,擴大綠化範圍,增加景觀節點。在場地上建造景觀等構築物,為人們提供體閑、觀景、活動的場所,使河道成為排澇防洪、綠化、景觀林閑、旅遊等多功能為壹體的復合生態系統。
(3)樹根樁或松木樁護坡
樹根樁、松木樁結合植被綠化覆蓋的手段改造河道,可以增強河道的穩定性,保證河道的生態性,對於挖方段河道整治應用效果更好。
(4)護坡種植
發達根系固土植物在水土保持方面有很好效果,采用發達根系植物進行護坡固土,既可達到固土保沙,防止水土流失,又可滿足生態環保的要求,還可進行景觀造景。
(5)生態帶
根據岸坡地形地貌、土質和區域氣候等特點,在岸坡表面覆蓋壹層土工合成材料,並按壹定的組合與間距種植多種植物。通過植物的生長達到根系加筋、莖葉防沖蝕等目的。由於在坡面形成茂密的植被覆蓋,在表土層形成盤根錯節的根系,可有效抑制暴雨徑流對邊坡的侵蝕,增加土體的抗剪強度,減小孔隙水壓力和土體自重力,從而能大幅度提高岸坡的穩定性和抗沖刷能力。
(6)鋪設砌塊
在河口、海岸護坡或護岸結構中可以利用生態混凝土預制塊體進行鋪設,或直接作為護坡結構,既實現了混凝土護坡,又能在坡上種植花草,美化環境,使硬化和綠化完美結合。植被型生態混凝土具有較好的抗沖刷性能,上面的覆草具有緩沖性能。由於草根的“錨固”作用,抗滑力增加,草生根後,草上、混凝土形成壹體,更加提高了堤防邊坡的穩定性。
(7)毛竹樁護坡
在水位變化處,毛竹樁護坡具有控制河勢,抵抗沖刷,減少水土流失,美化景觀等效應。