张恩继
陕西地建土地勘测规划设计院有限责任公司，陕西 西安 710075
摘 要：近年来，随着环保主义深入人心，越来越多的生态护岸出现在水利工程建设中。相较于传统护岸工程，生态护岸不仅可以保护河滩免受河流冲击，还可以防止水土流失，并修复河道沿岸的自然环境。本文将论述生态护岸的相关研究，并阐述生态护岸在水利工程中的应用，最后就生态护岸未来的发展进行展望。
关键词：生态护岸；水利工程；研究；应用
中国图书分类号：TV871.1； 文献标识码：A
Research and application progress of ecological revetment in water conservancy project
Zhang Enji
( Land Surveying, Planning and Design Institute of Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group,
Xi’an 710075,China)
Abstract: In recent years, with the popularity of environmental protection, more and more ecological revetments appear in the construction of water conservancy projects.Compared with the traditional revetment project, ecological revetment can not only protect the beach from the impact of the river, but also prevent soil erosion and restore the natural environment along the river.This paper will discuss the related research of ecological revetment, and elaborate the application of ecological revetment in water conservancy projects. Finally, the future development of ecological revetment is prospected.
Key words: Ecological revetment;water conservancy project,Research,application
引言
在天然河岸附近，生长着茂盛的水草、树木，出没着各种食草动物、食肉动物，在浅滩还有鱼类游动，为人类的生存、发展提供了丰富资源，因此，人们在江河沿岸耕作土地、捕鱼狩猎、繁衍生息，并兴建起城市、村庄。但河岸在河流长年冲击下又不断出现水土流失，造成沿岸大片土地剥离被水流席卷而去，甚至出现崩岸，危害人们的生存与沿岸建筑物、码头的安全，影响航运；因此，人们又不得不为河岸修建护岸工程。——随着时代的发展，环保主义逐渐深入人心；在此背景下，生态护岸应运而生，并在水利工程建设中扮演越来越重要的角色。
1 生态护岸
护岸工程是修建在江河堤岸、滩边迎水面防护水流冲蚀堤岸、滩边的工程措施。在过去相当长一段时间，水利工程建设者以抛石、沉排、砌石、混凝土板、铁丝石笼等工程材料来修建护岸工程。据统计，仅在长江中下游两岸，修建的护岸工程总长度已超过800公里。传统的护岸工程基本上以岩石、混凝土等坚硬固体（无机物）为材料，可以长时间经受水流冲刷，从而保护河滩不受河流冲击、并有效防止滩边耕地崩失；但传统护岸工程却在客观上影响了河道的自然景观，同时也破坏了河道沿岸的自然环境、造成生态失衡[1]。
20世纪50～60年代，环保主义在发达国家兴起。1950年代，德国水利工程专家在环保主义的影响下提出对河道的整治必须实现植物化与生物化，主张将植物作为水利工程材料应用到护岸工程中。1990年，英国水利工程专家提出土壤生物工程，主张在局部范围内用活的植物代替固体无机物，从而部分恢复河岸的生态环境，同时防止坡面遭受侵蚀。1990年代，日本在东京、京都等城市修建“多自然型河道”，从此，生态护岸正式登上舞台。
生态护岸，描述的是将河岸部分恢复到自然状态的人工护岸工程；在生态护岸中大量使用植物作为工程材料，并利用植物对坡面的覆盖来保持岸坡稳定，利用植物根系来降低土壤孔隙水压，从而加固土层。生态护岸实现了水体、土体与植物之间的相互融合，改变了传统的固体无机物护岸工程结构；生态护岸不仅具有一定的生态功能，而且具有较好的防汛功能、水土保持功能，并可以调节水温，改善水质，维护河道多样性，还在一定程度上恢复了河岸的自然景观[2]；因此，我们可以认为：生态护岸的出现，是否定之否定规律在护岸工程发展历程中的体现。
2 生态护岸的相关研究
自“生态护岸”概念提出后，便受到了发达国家水利工程专家的重视；相关研究迅速发展起来。在日本，水利工程专家提出修建“多自然型河川”；在美国，专家们为生态护岸工程构建了数学模型，引入各种参数深入研究植物茎高与波浪高度之间的相互关系。
近年来，国内水利工程领域对生态护岸逐渐重视，相关的研究也逐渐活跃起来。2017年，水利专家在山东省主要河流上就“生态护岸是否可以有效护岸抗冲”，以及“生态护岸与传统护岸工程的护岸抗冲能力孰高孰下”两个课题进行了的调查研究，专家们深入研究了数十处传统护岸工程（主要为木桩抛石护岸与现浇混凝土框格护坡）与数处生态护岸工程（包括生物毯护岸工程、生态袋护岸工程、覆盖草坪的联锁式砌块、覆盖草坪的格宾石笼斜坡护岸、现浇绿化混凝土框格护坡、预制生态混凝土六角块斜坡护岸），结果发现：
传统护岸工程：
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此次调查研究充分说明：生态护岸工程的抗冲刷流速明显高于传统护岸工程（覆盖草坪的联锁式砌块、覆盖草坪的格宾石笼斜坡护岸抗冲剧流速均达到6.0m/s，现浇混凝土框格护坡抗冲剧流速仅为3.5m/s），而生态护岸工程的土壤含水率又低于传统护岸工程（预制生态混凝土六角块斜坡护岸中的土壤含水率仅为9.1%，木桩抛石护岸工程中的土壤含水率高达29.1%）因此，生态护岸工程的确具有一定的护岸抗冲能力[3]。
2018年，湖北省水利专家使用多普勒声谱测速仪，就“河岸植被高度、密度与水流流速之间的关系”进行了一次精密的模拟试验。首先选择三种不同长度（分别为5cm长、15cm长、45cn长）的塑料草，然后在水槽内放置一块模板，设定水槽水深为30cm。模板放置完毕后，在模版上分别插入181根5cm长塑料草、68根15cm长塑料草和46根45cm长塑料草，打开水槽入口，令水流流入水槽，同时启动多普勒声谱测速仪，测定模板上塑料草各个相对水深位置的水流流速，结果如下图所示。
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Fig.1 Flow velocity distribution in different depths of water when plastic grass with different height is inserted into the formwork
此次模拟试验说明：随着河岸植被高度、密度的逐步增长，植被底部位置的水流流速明显减慢。因此，水利专家提出应在生态护岸上种植大面积速生草本植物（如香根草）。
3 生态护岸在水利工程中的应用
生态护岸在发达国家水利工程建设中早已得到大规模的应用。在瑞士苏黎世州河川保护工程中，专家指导工人拆除了混凝土护岸，改建成柳树与自然石护岸，并建立了鱼道，在几年时间内恢复了河川的生态环境；在日本东京千鸟渊河川工程中，专家们通过块石堆积，并使用大量植物纤维创造出植物护岸，又在河川两岸种植大量樱花树，将千鸟渊河川打造成世界驰名的赏樱圣地；在德国，专家们提出“莱茵河行动计划”，将莱茵河水泥堤岸改为网格混凝土夹带草皮的生态河堤，恢复了莱茵河两岸储水湿润带。
在我国，也出现了一批生态护岸工程。2011年，宿迁在城区段航道整治工程中修建生态护岸，在低水位与常水位间滩面、水下边坡上种植2～5米的芦苇带，并铺设块石护面；在常水位以上修建直立式低挡墙，在河岸侧种植灌乔木，在宽阔地带设置人工湿地，有效净化了窄城区段航道水质，并为市民打造了亲水景观。
2011年，专家们在长江监利段（包括的岳阳、观音洲等地）选择了16个坡边，进行了一次大范围的生态护岸试验。此次生态护岸试验的项目包括：在混凝土砌块间种植草本植物、在抛石缝间种植草本植物，等等。半年后，专家们评估了此次试验的效果，发现生态护坡的耐久性可达到50年（部分生态护坡的耐久性甚至超过50年），并可以降低土壤盐碱化程度，提升滨河生物生存空间的丰富度。
在武汉江滩公园护坡，多年来铺设了大面积的植草连锁砖，并种植了大量的花卉、灌木，不仅打造了美丽的江滩自然景观，而且起到了很好的蓄水、防坡效果。2020年夏季，武汉遭遇特大洪水，江滩公园完全封闭，但却没有出现任何险情，这充分说明生态护岸具有良好的防洪功能。
4 展望生态护岸未来的发展
当前，我国正在推进经济增长方式转型，并在加快建设“环境友好型、资源节约型”社会。而生态护岸工程符合生态、环保理念，因此，生态护岸工程在可预见的将来必将得到较快的发展。——虽然生态护岸具有天然河岸的部分特征与部分功能，但生态护岸并非天然河岸，而是人类打造的护岸工程。因此，未来发展生态护岸的关键，在于平衡生态护岸工程的护坡、防汛功能与生态功能、景观功能，并在生态护岸工程的基础上重新创造河岸生态系统。
5 结束语
现代水利工程是工业革命与时代发展的产物，因此，水利工程技术必须主动适应时代的发展，进行调整创新。而生态护岸工程，便是是水利工程技术与环保主义交融形成的产物。生态护岸工程符合新时期的发展理念，必将在未来迎来一轮高速发展。
参考文献
[1] 朱志泉.水利工程建设中生态护岸设计分析[J].大众标准化,2020(06):40+42.
[2] 苏福,吕永兴.内河航道几种生态护岸型式的特点分析[J].珠江水运,2020(01):86-87.
[3] 宋精华.生态型护岸在水利工程设计中的应用探究[J].科学技术创新,2018(18):109-110.
[1 作者简介：张恩继（1989-），男，汉族，甘肃庆城人，工程师，主要从事土地工程、旱区节水灌溉等相关研究。
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