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【摘 要】从生态护岸的必要性出发,综述了国内外生态护岸的研究现状,给出了生态堤岸的发展趋势和应用前景。对城市生态堤岸规划和设计有着重要的实践意义。
【关键词】生态;护岸;人文
1 绪论
目前,城市河流形态单一,“直线化”、“平面化”严重,面临着河流水环境质量恶劣,河流生态系统损坏严重,河流断流,河道萎缩,河道景观缺乏等诸多严重问题。只有从生态的角度恢复和重建生态系统,才能从根本上解决城市河道的水环境、水生态、水景观问题。从生态系统的角度考虑河道修复,建设生态河堤也必将成为城市河道整治发展的主要方向,也是“工程水利”向“生态水利”发展的趋势所在。
2 国内外研究现状
2.1国外的研究
国外在这方面的研究比国内起步要早,早在 20 世纪30 年代起,西方国家把河流治理重点放在污水处理和河流水质保护上。1938 年德国的Seifert 首先提出“近自然河溪治理”的概念,指出治理工程应在实现传统河流治理的各种功能(比如防洪、供水、水土保持等)的基础上,达到接近自然的目的。与此同时,很多西方国家对破坏河流自然环境的做法进行了反思,开始有意识的着手对遭受破坏的河流自然环境重新进行修复。河流生态修复意识逐渐在世界范围广为传播。
20 世纪50 年代德国正式创立了“近自然河道治理工程”,提出了河道的整治要符合植物化和生命化的原理。Schlueter认为近自然治理的目标首先要满足人类对河流利用的要求,同时要维护或创造河流的生态多样性。
20世纪60年代就出现了连锁型干垒挡土块并得到了广泛应用,自嵌式植生挡土块作为一种新型护岸材料是对它的引进和创新,目前已开始在我国水利工程中有了应用。
20世纪 70 年代美国就开始投资 5 亿美元恢复入湖河道Kissimmee河,而同时,法国、英国、瑞士、芬兰等欧洲国家也大规模开展河道生态修复与功能重建工程。
20 世纪80 年代后期,西方国家开展了河道的生态整治工程的实践,如美国已在密西西比河、伊利诺伊河和凯斯密河,实施了生态恢复工程及密苏里河的自然化工程等。日本在20 世纪90 年代初开展了“创造多自然型河川计划”,提倡凡有条件的河段应尽可能利用木桩、竹笼、卵石等天然材料来修建河堤,并将其命名为“生态河堤”。为挽救城市河流的生态,堤坝不再用水泥板修造,而是改用天然石块铺陈,还给草木自然生长的空间。
2.2国内的研究
我国在河流生态修复方面的研究工作起步较晚,尚处于学习引进国外先进经验的阶段,近年来我国兴起了河流生态修复的研究和应用推广热潮。
在河道护岸过程中,传统的硬质堤岸常产生破坏生态的后果。例如,成都市府南河工程是目前国内最大的生态环境治理工程。此城市河流改造项目是以城市河流治理开始进行综合性整治项目,在截污、清淤、底泥处理、两岸绿化等方面做了不少工作。
近几年来,国内许多省市在生态护岸的研究上作了许多尝试,例如,成都府南河望江公园自然型护岸工程,黑龙江省富锦市松花江堤防工程,水位多变情况下中山岐江公园的亲水生态护岸工程,都取得了较好的效果。特别是在城市河道治理中积累了一定的经验,如上海市在普陀的横港河、松江新城的张家浜、青浦赵巷的老崧塘等进行了生态护岸的建设,取得了良好的社会和生态效益。《上海市河道生态整治实施导则》(试行)规定,在保证河道行洪泄洪功能的同时,应因地制宜,采用自然生态型护岸。重要的防洪排水河道,若必须采用非自然型护岸,在进行河道生态整治设计时,应同时采取生态措施,为恢复河道自然生态创造条件。对于已经裁弯取直和硬化底、岸的河道应考虑采取措施,逐步进行生态恢复。岸线除紧邻建筑和防洪需要外, 应尽量保持或修复其自然生态属性。
根据《上海市河道生态整治实施导则》(试行)第十五条,建设自然生态型护岸应采取以下措施:
(1) 生态护岸型式和结构应积极借鉴成功的传统治河方法和经验,在满足行洪和水土保持要求的条件下,适当采用抛石、蛇笼、石笼、填梢沉梢等传统工程措施,结合植物生态修复工程方法进行建设;
(2) 材料的选用应根据该地区的气象、气候和立地条件,选择具发达根系的植物种类,进行护坡固土;优先应用水力喷草、土工材料绿化网、绿化混凝土、水泥生态种植基、土壤固化剂等新技术和新材料。
(3) 对于非自然生态型护岸,可以采用整体复式断面,进行垂直绿化。在有条件的河段,设置人工河湾、建设滨水公园等。
在宁波市河道治理中采用了自然生态工法,使河道整治融入生态理念。首先从设计入手,河道设计是否满足生态要求,应是一个水工设计人员所应该考虑的;其次懂得如何灵活应用自然生态工法,这对整个城市和乡村河道断面设计将起着重要作用。 如,化工区排水河道断面,采用蜂巢格网工法,即以钢丝复合材料编织成笼形,内装石渣或卵石等,作为边坡、挡墙,两岸搭配植草、植栽,并在软土地基上不做任何地基处理情况下建造自然生态型高挡墙获得成功。另外,在宁波市各级河道整治中应用最广的是河岸绿化和环境护岸工法,目前,所有的河道两岸均采用不同风格的河道绿化方案,部分河道还进行了专门绿化景观设计,使河道成为城市的一道亮丽的风景线。
目前,生态护岸的结构型式有多种,如:
①格笼挡土墙(crib retaining wall)
将木块制成的条块排成井字形,内部填满块砾石,利用格笼内部块砾石的重量,抵抗土压作用力量的一种挡土墙。内部填充的块砾石透水性良好,坡面渗水涌水或滨水地区使用效果显著。建议每层高度3m以下,总高度不得超过6m。
②砌石墙
在坡面上切出宽0.5~1.0M的水平阶段,于离外缘0.1~0.2M处砌块石,斜率为1:0.3~0.5,高度0.5~1.0M,背后填充混合肥料的砂土,并栽植苗木的工法称的。地表只铺贴草皮而有崩塌危险或岩石露出形成凹凸不平的地方,适用本法。
③板状栅(plate hurdle works)
为防止崩坍土砂后坡面流失,利用松木桩加松木隔栅进行固岸,通常设置在坡脚,耐久性良好。
④格网工法(boxes & mattress)
以钢丝复合材料编织成笼形,内装块石或不溶于水等,作为边坡、档墙或软基安全防护的应用。搭配植草、植栽,适用性较广、安全性较好。
⑤亲水护岸工法(amenity embankment)
河川、湖沼、海岸等的护岸不只着眼于治水、利水机能,同时具有亲水性的休闲空间而设置阶梯状缓坡。
⑥柳枝条法(wicker works)
将萌芽力强的柳树类枝条,切成30~100cm埋入土中,由其萌芽恢复植生的方法。
3发展趋势和应用前景
随着我国经济水平的不断提高,人们对生活质量要求也不断提高,人们将与河流和谐共处趋势。人们在与河流相处的过程中,将呈现以下发展趋势:
(1)从生态系统角度考虑河道的修复工作,生态河堤建设是未来发展的主流;
(2)融合其他学科,以流域为单位考虑大范围河道整治工作;
(3)人文因素考虑得更多,“以人为本”的理念更为突出;
(4)水文化建设更为重要,突显当地风土人情;
(5)借鉴城市建设史和城市水利发展史上先进的治水思路和治水理念,为河道生态和景观建设服务。
生态护岸是生态河流的重要组成部分。当今绝大多数护岸是传统的“三面光”护岸或非生态护岸,虽然满足防洪、排涝等要求,但与“生态河流,景观河流,人文河流”的理念想去甚远。随着经济的发展、生活水平和技术水平的提高,生态护岸必将取代传统护岸,成为人们喜见乐闻的护岸形式。
参考文献:
[1]蒋屏.河道生态治理工程——人与自然和谐相处的实践.中国水利水电出版社,2003
[2]高甲荣,1999,近自然治理—以景观生态学为基础的荒溪(野溪)治理工程,北京林业大学学报,21(1):80-85。
[3]董哲仁.生态水工学的理论框架[J].水利学报,2003,(1):1—6.
【关键词】生态;护岸;人文
1 绪论
目前,城市河流形态单一,“直线化”、“平面化”严重,面临着河流水环境质量恶劣,河流生态系统损坏严重,河流断流,河道萎缩,河道景观缺乏等诸多严重问题。只有从生态的角度恢复和重建生态系统,才能从根本上解决城市河道的水环境、水生态、水景观问题。从生态系统的角度考虑河道修复,建设生态河堤也必将成为城市河道整治发展的主要方向,也是“工程水利”向“生态水利”发展的趋势所在。
2 国内外研究现状
2.1国外的研究
国外在这方面的研究比国内起步要早,早在 20 世纪30 年代起,西方国家把河流治理重点放在污水处理和河流水质保护上。1938 年德国的Seifert 首先提出“近自然河溪治理”的概念,指出治理工程应在实现传统河流治理的各种功能(比如防洪、供水、水土保持等)的基础上,达到接近自然的目的。与此同时,很多西方国家对破坏河流自然环境的做法进行了反思,开始有意识的着手对遭受破坏的河流自然环境重新进行修复。河流生态修复意识逐渐在世界范围广为传播。
20 世纪50 年代德国正式创立了“近自然河道治理工程”,提出了河道的整治要符合植物化和生命化的原理。Schlueter认为近自然治理的目标首先要满足人类对河流利用的要求,同时要维护或创造河流的生态多样性。
20世纪60年代就出现了连锁型干垒挡土块并得到了广泛应用,自嵌式植生挡土块作为一种新型护岸材料是对它的引进和创新,目前已开始在我国水利工程中有了应用。
20世纪 70 年代美国就开始投资 5 亿美元恢复入湖河道Kissimmee河,而同时,法国、英国、瑞士、芬兰等欧洲国家也大规模开展河道生态修复与功能重建工程。
20 世纪80 年代后期,西方国家开展了河道的生态整治工程的实践,如美国已在密西西比河、伊利诺伊河和凯斯密河,实施了生态恢复工程及密苏里河的自然化工程等。日本在20 世纪90 年代初开展了“创造多自然型河川计划”,提倡凡有条件的河段应尽可能利用木桩、竹笼、卵石等天然材料来修建河堤,并将其命名为“生态河堤”。为挽救城市河流的生态,堤坝不再用水泥板修造,而是改用天然石块铺陈,还给草木自然生长的空间。
2.2国内的研究
我国在河流生态修复方面的研究工作起步较晚,尚处于学习引进国外先进经验的阶段,近年来我国兴起了河流生态修复的研究和应用推广热潮。
在河道护岸过程中,传统的硬质堤岸常产生破坏生态的后果。例如,成都市府南河工程是目前国内最大的生态环境治理工程。此城市河流改造项目是以城市河流治理开始进行综合性整治项目,在截污、清淤、底泥处理、两岸绿化等方面做了不少工作。
近几年来,国内许多省市在生态护岸的研究上作了许多尝试,例如,成都府南河望江公园自然型护岸工程,黑龙江省富锦市松花江堤防工程,水位多变情况下中山岐江公园的亲水生态护岸工程,都取得了较好的效果。特别是在城市河道治理中积累了一定的经验,如上海市在普陀的横港河、松江新城的张家浜、青浦赵巷的老崧塘等进行了生态护岸的建设,取得了良好的社会和生态效益。《上海市河道生态整治实施导则》(试行)规定,在保证河道行洪泄洪功能的同时,应因地制宜,采用自然生态型护岸。重要的防洪排水河道,若必须采用非自然型护岸,在进行河道生态整治设计时,应同时采取生态措施,为恢复河道自然生态创造条件。对于已经裁弯取直和硬化底、岸的河道应考虑采取措施,逐步进行生态恢复。岸线除紧邻建筑和防洪需要外, 应尽量保持或修复其自然生态属性。
根据《上海市河道生态整治实施导则》(试行)第十五条,建设自然生态型护岸应采取以下措施:
(1) 生态护岸型式和结构应积极借鉴成功的传统治河方法和经验,在满足行洪和水土保持要求的条件下,适当采用抛石、蛇笼、石笼、填梢沉梢等传统工程措施,结合植物生态修复工程方法进行建设;
(2) 材料的选用应根据该地区的气象、气候和立地条件,选择具发达根系的植物种类,进行护坡固土;优先应用水力喷草、土工材料绿化网、绿化混凝土、水泥生态种植基、土壤固化剂等新技术和新材料。
(3) 对于非自然生态型护岸,可以采用整体复式断面,进行垂直绿化。在有条件的河段,设置人工河湾、建设滨水公园等。
在宁波市河道治理中采用了自然生态工法,使河道整治融入生态理念。首先从设计入手,河道设计是否满足生态要求,应是一个水工设计人员所应该考虑的;其次懂得如何灵活应用自然生态工法,这对整个城市和乡村河道断面设计将起着重要作用。 如,化工区排水河道断面,采用蜂巢格网工法,即以钢丝复合材料编织成笼形,内装石渣或卵石等,作为边坡、挡墙,两岸搭配植草、植栽,并在软土地基上不做任何地基处理情况下建造自然生态型高挡墙获得成功。另外,在宁波市各级河道整治中应用最广的是河岸绿化和环境护岸工法,目前,所有的河道两岸均采用不同风格的河道绿化方案,部分河道还进行了专门绿化景观设计,使河道成为城市的一道亮丽的风景线。
目前,生态护岸的结构型式有多种,如:
①格笼挡土墙(crib retaining wall)
将木块制成的条块排成井字形,内部填满块砾石,利用格笼内部块砾石的重量,抵抗土压作用力量的一种挡土墙。内部填充的块砾石透水性良好,坡面渗水涌水或滨水地区使用效果显著。建议每层高度3m以下,总高度不得超过6m。
②砌石墙
在坡面上切出宽0.5~1.0M的水平阶段,于离外缘0.1~0.2M处砌块石,斜率为1:0.3~0.5,高度0.5~1.0M,背后填充混合肥料的砂土,并栽植苗木的工法称的。地表只铺贴草皮而有崩塌危险或岩石露出形成凹凸不平的地方,适用本法。
③板状栅(plate hurdle works)
为防止崩坍土砂后坡面流失,利用松木桩加松木隔栅进行固岸,通常设置在坡脚,耐久性良好。
④格网工法(boxes & mattress)
以钢丝复合材料编织成笼形,内装块石或不溶于水等,作为边坡、档墙或软基安全防护的应用。搭配植草、植栽,适用性较广、安全性较好。
⑤亲水护岸工法(amenity embankment)
河川、湖沼、海岸等的护岸不只着眼于治水、利水机能,同时具有亲水性的休闲空间而设置阶梯状缓坡。
⑥柳枝条法(wicker works)
将萌芽力强的柳树类枝条,切成30~100cm埋入土中,由其萌芽恢复植生的方法。
3发展趋势和应用前景
随着我国经济水平的不断提高,人们对生活质量要求也不断提高,人们将与河流和谐共处趋势。人们在与河流相处的过程中,将呈现以下发展趋势:
(1)从生态系统角度考虑河道的修复工作,生态河堤建设是未来发展的主流;
(2)融合其他学科,以流域为单位考虑大范围河道整治工作;
(3)人文因素考虑得更多,“以人为本”的理念更为突出;
(4)水文化建设更为重要,突显当地风土人情;
(5)借鉴城市建设史和城市水利发展史上先进的治水思路和治水理念,为河道生态和景观建设服务。
生态护岸是生态河流的重要组成部分。当今绝大多数护岸是传统的“三面光”护岸或非生态护岸,虽然满足防洪、排涝等要求,但与“生态河流,景观河流,人文河流”的理念想去甚远。随着经济的发展、生活水平和技术水平的提高,生态护岸必将取代传统护岸,成为人们喜见乐闻的护岸形式。
参考文献:
[1]蒋屏.河道生态治理工程——人与自然和谐相处的实践.中国水利水电出版社,2003
[2]高甲荣,1999,近自然治理—以景观生态学为基础的荒溪(野溪)治理工程,北京林业大学学报,21(1):80-85。
[3]董哲仁.生态水工学的理论框架[J].水利学报,2003,(1):1—6.