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來源：中國水土保持SWCE 2003年第3期

[關鍵詞] 生態(tài)護坡；城市河道；設計原則

[摘要] 傳統(tǒng)的河道護坡會破壞生態(tài)，加速人居環(huán)境的惡化，不符合人與自然和諧相處的理念。因此，應研究和實施生態(tài)護坡，建立滿足岸坡穩(wěn)定要求，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)和現(xiàn)代文明城市發(fā)展相適應的開放性生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)護坡的設計應綜合考慮各方面因素，遵循水力穩(wěn)定性原則、生態(tài)原則和回歸自然原則。通過試驗驗證生態(tài)護坡設計原則，校正設計參數(shù)，優(yōu)化系統(tǒng)模式。

1 傳統(tǒng)護坡存在的問題

傳統(tǒng)的河道護坡主要有漿砌或干砌塊石護坡、現(xiàn)澆混凝土護坡、預制混凝土塊體護坡等。這些護坡工程的造價均相對較高，且水下施工、維護工作難度較大。其最大的缺點還在于，它僅僅從滿足河道岸坡的穩(wěn)定性和河道行洪排澇功能的角度出發(fā)進行設計施工，很少考慮對環(huán)境和生態(tài)的影響。

1．1 對生態(tài)的破壞

傳統(tǒng)的護坡工程將整個河岸表面封閉起來，隔絕了土壤與水體之間的物質(zhì)交換，原先生長在岸坡上的生物不能繼續(xù)生存，生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈斷開，使土壤和水體中的生物失去了賴以生存的環(huán)境。對生態(tài)的影響主要是：① 用水泥石料修葺的河道中，具有凈水功能的水生生物生長非常困難，河水自凈能力將大為降低，水質(zhì)可能惡化；② 會導致河水受陽光影響而水溫變化過大，不利于維持水中生態(tài)平衡，特別是高溫季節(jié)，容易使傳染病菌孳生；③ 隨著水流流速的增大，水中一些生物會被水流沖走，使水中生物減少，岸上又缺乏天然植物，直接影響沿河野生生物種類生存，如水鳥。據(jù)統(tǒng)計，目前城市河道襯砌后，沿河生物種類減少了70％以上，而水生物也只相當于原來的50％ 。

1．2 加速居民生存環(huán)境的惡化

傳統(tǒng)的混凝土護坡在施工中均不同程度地使用了一些添加劑，如早強劑、抗凍劑、膨脹劑等，這些添加劑在水中發(fā)生反應，對水質(zhì)和水環(huán)境產(chǎn)生不利的影響。岸坡沒有天然植物作為屏障，會使岸邊的垃圾輕易入水，造成污染。這些雖然不是水質(zhì)惡化的主要原因，但它們對水質(zhì)的惡化起到了促進作用。

同時，沒有綠色的傳統(tǒng)護坡使河道失去了原有的生機，這與現(xiàn)代人們追求回歸自然的要求不相一致，與現(xiàn)代城市建立優(yōu)美環(huán)境相違背，更與現(xiàn)代城市的人文景觀不相和諧。

2 生態(tài)護坡的內(nèi)涵

生態(tài)護坡所涉及的范圍很廣泛，目前國內(nèi)外對其還沒沒有明確的定義，絕大多數(shù)人認為岸坡上種植植物就是生態(tài)護坡。筆者認為生態(tài)不僅僅包括植物，它應是一個系統(tǒng)的含義。生態(tài)護坡應該包括兩方面的含義：首先是護坡，其次是生態(tài)。其具體內(nèi)涵為：①首先在滿足行洪排澇要求的基礎上，保證岸坡的穩(wěn)定，防止水土流失；②生態(tài)護坡是開放式的系統(tǒng)，它是與周圍生態(tài)系統(tǒng)密切聯(lián)系的，不斷與周圍生態(tài)系統(tǒng)進行物質(zhì)交換；③ 生態(tài)護坡是動態(tài)平衡的系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)的生物之間存在著復雜的食物鏈，它們互為食物，保持著系統(tǒng)的動態(tài)平衡；④ 生態(tài)護坡是動力式的系統(tǒng)，它與水流之間是相互作用的，水流對岸坡有沖刷作用，岸坡對水流有阻礙作用，岸坡生態(tài)系統(tǒng)是地表水與地下水交換的媒介；⑤生態(tài)護坡是整個生態(tài)系統(tǒng)(包括自然生態(tài)系統(tǒng)和社會生態(tài)系統(tǒng))的一個子系統(tǒng)，它與其他生態(tài)系統(tǒng)之間是相互協(xié)調(diào)、協(xié)同發(fā)展的，它的生態(tài)功能好壞直接影響其他生態(tài)子系統(tǒng)功能的發(fā)揮，甚至還會破壞其他生態(tài)系統(tǒng)；⑥ 生態(tài)護坡是可持續(xù)發(fā)展的系統(tǒng)。

3 生態(tài)護坡設計原則

3．1 水力穩(wěn)定性原則

護坡的設計首先應滿足岸坡穩(wěn)定的要求。岸坡的不穩(wěn)定性因素主要有：① 由于岸坡面逐步?jīng)_刷引起的不穩(wěn)定；② 由于表層土滑動破壞引起的不穩(wěn)定；③ 由于深層滑動引起的不穩(wěn)定。因此，我們應對影響岸坡穩(wěn)定的水力參數(shù)和土工技術參數(shù)進行研究，從而實現(xiàn)對護的水力穩(wěn)定性設計。

3．2 生態(tài)原則

生態(tài)護坡設計應與生態(tài)過程相協(xié)調(diào)，盡量使其對環(huán)境的破壞影響達到最小。這種協(xié)調(diào)意味著設計應以尊重物種多樣性、減少對資源的剝奪、保持營養(yǎng)和水循環(huán)、維持植物生境和動物棲息地的質(zhì)量、有助于改善人居環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)的健康為總體原則。主要包含以下幾個方面。

(1)當?shù)卦瓌t。設計應因地制宜，在對當?shù)刈匀画h(huán)境充分了解的基礎上，進行與當?shù)刈匀画h(huán)境相和諧的設計。這一原則包括：① 尊重傳統(tǒng)文化和鄉(xiāng)土知識；② 適應場所自然過程，設計時要將這些帶有場所特征的自然因素考慮進去，從而維護場所的健康；③根據(jù)當?shù)貙嶋H情況，盡量使用當?shù)夭牧�、植物和建材，使生態(tài)護坡與當?shù)刈匀粭l件相和諧。

(2)保護與節(jié)約自然資源原則。對于自然生態(tài)系統(tǒng)的物流和能流，生態(tài)設計強調(diào)的解決之道有4條：①保護不可再生資源，不是萬不得已，不得使用；② 盡可能減少能源、土地、水、生物資源的使用，提高使用效率；③ 利用原有材料，包括植被、土壤、磚石等服務于新的功能，可以大大節(jié)約資源和能源的耗費；④盡量讓護坡處于良性循環(huán)中，從而使資源可以再生。

(3)回歸自然原則。自然生態(tài)系統(tǒng)為維持人類生存和滿足其需要提供各種條件和過程，這就是所謂的生態(tài)系統(tǒng)的服務。這一原則著重體現(xiàn)在：① 自然界沒有廢物，每一個健康生態(tài)系統(tǒng)，都有完善的食物鏈和營養(yǎng)級，所以生態(tài)設計應使系統(tǒng)處于健康狀態(tài)；②邊緣效應，在兩個或多個不同的生態(tài)系統(tǒng)邊緣帶，有更活躍的能流和物流，具有豐富的物種和更高的生產(chǎn)力，也是生物群落最豐富、生態(tài)效益最高的地段。河道岸坡作為水體生態(tài)與陸地生態(tài)之間的邊緣帶，在設計時應充分考慮其邊緣效應；③ 生物多樣性，保持有效數(shù)量的動植物種群，保護各種類型及多種演替階段的生態(tài)系統(tǒng)，尊重各種生態(tài)過程及自然的干擾，包括自然火災過程、旱雨季的交替規(guī)律以及洪水的季節(jié)性泛濫。

4 生態(tài)修復技術研究

生態(tài)修復，是指把已經(jīng)退化的生態(tài)系統(tǒng)修復到與其原有能保持自然潛能的狀態(tài)極其近似的狀態(tài)。主要包括以下幾方面：①恢復生態(tài)完整性；②恢復原有功能；③ 兼顧上下游大型景觀要求。通過對實地考察，分析研究河道生態(tài)退化與護坡的關系、機理，了解生態(tài)修復的潛能和可行性，在此基礎上，對現(xiàn)有護坡進行生態(tài)修復設計。首先應該確定修復目標，如以恢復到某一年或某一段時間內(nèi)的狀況為目標。生態(tài)恢復是長期的工程，應該分階段制定相應的修復計劃和修復方案。

通過一定的試驗驗證按以上原則設計出的護坡模式，校正其中與實際條件不相符的一些參數(shù)，使其達到最優(yōu)。

(1)針對不同地質(zhì)條件、不同功能、不同流速、不同坡比的河道段岸坡穩(wěn)定性進行試驗研究。

(2)岸坡與水體的相互作用試驗，通過試驗研究不同護坡形式對流態(tài)、流速、水位等河道水流特性的影響以及水流對護坡的穩(wěn)定性影響。

(3)通過試驗研究不同護坡結構形式、不同護坡材料、不同護坡布置方式對水體生態(tài)環(huán)境(包括水質(zhì)、動物種群、植物種群)的影響。

(4)岸坡作為地表水與地下水之間的媒介，在兩者物質(zhì)交換過程中起著一定的作用。通過試驗對岸坡在兩者之間的物質(zhì)交換作用以及在水體污染物的擴散過程中所起的作用進行研究。

(5)通過試驗研究生態(tài)護坡的生態(tài)承載力。

5 結論

在保證岸坡穩(wěn)定和滿足行洪要求的基礎上，河道生態(tài)護坡是一個與周圍環(huán)境相互協(xié)調(diào)、協(xié)同發(fā)展，保證社會、經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的開放性的生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)護坡涉及的范圍、因素較多，在設計時應綜合考慮各方面的因素，在滿足岸坡穩(wěn)定的前提下，以維持物種多樣性、減少對資源的剝奪、保持營養(yǎng)和水循環(huán)、維持植物生存環(huán)境和動物棲息地的質(zhì)量、有助于改善人居環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)的健康為總體原則。

生態(tài)護坡直觀有效的研究方法是實驗方法，通過實驗對設計護坡結構、材料、布置方式等進行驗證。在生態(tài)修復設計時，只有對河道護坡現(xiàn)狀充分了解后，才能有針對性地進行修復設計�？赏ㄟ^實驗對現(xiàn)有河道護坡現(xiàn)狀進行研究，為生態(tài)修復設計提供可靠依據(jù)。