近些年，為促進河流生態(tài)的健康穩(wěn)定，生態(tài)護岸的概念逐漸興起，本文將從生態(tài)護岸的建設(shè)緣由、原則、類型、技術(shù)、應(yīng)用以及目前存在的一些問題等方面對生態(tài)護岸進行簡述。
目前，河流生態(tài)已成為社會關(guān)注的熱點，在環(huán)境生態(tài)治理過程中，河岸的治理是不可忽視的重要領(lǐng)域。河岸帶通常是指高低水位之間的河床以及高水位之上直至河水影響完全消失為止的區(qū)域。作為陸地生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)之間的生態(tài)交錯帶, 河岸帶具有明顯的邊緣效應(yīng), 由于該區(qū)域河水侵蝕劇烈、空間異質(zhì)性高, 物質(zhì)、能量和信息的流動與交換頻繁, 使得河岸帶具有較高的生物群落多樣性和生產(chǎn)力。河岸生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接依賴于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度以及系統(tǒng)內(nèi)物種的多樣性，但該系統(tǒng)屬于水陸生態(tài)系統(tǒng)的過渡區(qū)域，對外界環(huán)境條件變化十分敏感，極易受到自然力以及人為活動的干擾，且遭受破壞之后的自然恢復(fù)過程漫長。
一、為什么要建生態(tài)護岸?
在提倡人與自然和諧相處的今天，河流生態(tài)問題備受關(guān)注，然而在傳統(tǒng)河流整治工程中：1)比較片面強調(diào)防洪、排水;2)人工河道的建設(shè)以直線或折線居多;3)為便于計算，增強輸水能力和易于施工等，將河流橫斷面幾何規(guī)則化(如梯形、矩形等);4)為減少滲漏、提高岸坡抗沖性、抗侵蝕性及耐久性等，材料的特點以硬質(zhì)化和糙率小為主(如光潔的水泥護岸、砌石等硬質(zhì)材料)。這些工程措施改變了河流自然狀態(tài)下的主流、淺灘和急流相間的格局，可能使棲息于河流中的水生動植物喪失生存條件，破壞生物多樣性，損壞河流與河岸生態(tài)系統(tǒng)的健康。
20世紀末，許多發(fā)達國家如瑞士、德國、日本、韓國、美國等已經(jīng)相繼開展了河流生態(tài)修復(fù)的研究，而河流護岸作為水陸交錯的過渡地帶，是河流生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，因此也成為了重點研究領(lǐng)域。生態(tài)護岸的建設(shè)將使河岸生態(tài)系統(tǒng)具備保持水土、調(diào)節(jié)徑流、涵養(yǎng)水源、凈化水體、提供生物棲息地等多重功能，這不僅涉及水利工程學，還融合了環(huán)境科學、生物科學、生態(tài)學、美學等多個學科，生態(tài)護岸的建設(shè)是我國生態(tài)環(huán)境治理中不可或缺的一環(huán)。
二、生態(tài)護岸設(shè)計要遵循哪些原則?
生態(tài)護岸基本設(shè)計原則主要有六個：1)安全穩(wěn)定性原則：生態(tài)護岸應(yīng)能夠承受住洪水沖刷、風雨侵蝕、冰凍干旱等自然力的荷載, 有效地發(fā)揮其防洪固岸的作用;2)經(jīng)濟有效性原則：護岸型式和材料的選擇應(yīng)遵循風險最小、效益最大的原則, 多方位考慮經(jīng)濟、環(huán)保和有效等因素，如充分利用河流生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)規(guī)律，可以大幅增強經(jīng)濟有效性;3)生態(tài)持續(xù)性原則：在規(guī)劃設(shè)計過程中，應(yīng)進行相關(guān)水文分析，了解當?shù)亓髁?、水量和水位的周期和隨機變化, 確定水位變幅范圍, 針對不同的環(huán)境選擇不同的植物種類，在材料選擇上, 也應(yīng)該選擇多孔、透水的材料, 不能隔絕水體、土體和生物之間的相互聯(lián)系, 保證生態(tài)的可持續(xù)性;4)因地制宜性原則：結(jié)合當?shù)氐淖匀坏乩憝h(huán)境、風土人情等設(shè)計出和諧的護岸，如種植當?shù)匾延械闹参?、?yōu)選當?shù)靥烊唤ú牡?5)空間異質(zhì)性原則：由于生物群落多樣性與非生物環(huán)境的空間異質(zhì)性存在正相關(guān)關(guān)系，而河流的渠道化和非連續(xù)化會使河流生態(tài)退化，所以空間異質(zhì)化的適當提高，如允許平面曲折蜿蜒，橫斷面采用自然斷面等，有助于提高河流生態(tài)水平;6)景觀親水性原則：建筑物的布置應(yīng)考慮人們的休閑、娛樂和親水需求，營造人水和諧的自然空間，將河道景觀與周圍景觀融為一體, 在結(jié)構(gòu)設(shè)計上可設(shè)置臺階、親水平臺等。
三、生態(tài)護岸的主要類型有哪些?
傳統(tǒng)護岸工程主要采用砌石、鋼筋混凝土等硬質(zhì)材料，而生態(tài)型護岸則采用天然石材、植物、木材、多孔性混凝土等材料。根據(jù)護岸材料中天然材料占的比重，可將生態(tài)型護岸分為自然原型護岸、自然型護岸和多自然型護岸三大類。
自然原型護岸：在河岸上直接種植適宜的植物，僅靠植被固土護坡。如水生植物護岸、植草護岸、防護林護岸、植物纖維墊護岸等。
自然型護岸：在種植植被的同時，在坡腳利用木材、石材等天然材料進行護底，以增強岸坡的穩(wěn)定性。主要護岸形式包括柵欄護岸、生態(tài)壩護岸、砌石護岸、石籠護岸等。
多自然型護岸：采用鋼筋混凝土、金屬格籠等人工材料進一步增強植被護岸的抗沖刷能力，注重安全性能，防護效果好，軟硬景觀結(jié)合，具備一定的親水和景觀功能，但景觀性較自然原型和自然型護岸稍差，工程量大且投資較高，可用于沖刷較大的河段。常見的形式有三維植被網(wǎng)護岸、框架覆土復(fù)合型護岸、生態(tài)混凝土護岸、生態(tài)型擋土墻、土工復(fù)合材料護岸、聯(lián)鎖混凝土塊護岸等。
四、生態(tài)護岸技術(shù)有哪些?
實際工程中，為了兼顧生態(tài)護岸的安全穩(wěn)定和生態(tài)景觀等功能，通常需要在植被固坡的基礎(chǔ)上，與其他工程技術(shù)措施結(jié)合，按照工程措施的不同，主要有3 類: 傳統(tǒng)護岸技術(shù)、土工材料復(fù)合種植技術(shù)、新型植被生長基質(zhì)。
傳統(tǒng)護岸技術(shù)：1)植草護坡技術(shù)：利用植物根系的加筋作用，有效提高迎水坡面的抗侵蝕性，減少土壤流失，改善土壤結(jié)構(gòu)，維護岸坡的生態(tài)功能。2)河岸防護林技術(shù)：沿河岸種植樹木或竹子，形成河岸防護林。樹體對水流的阻滯作用，可以減輕河岸的侵蝕和沖刷，減少土壤流失，樹木發(fā)達的根系，對土壤具有改良作用，增加了有機質(zhì)的含量，增強了土壤的持水性。3)木樁植被復(fù)合護岸：沿河岸向岸坡底部打入圓木樁，抵擋水流對河岸的沖刷，在上部土坡種植適宜的植被，可很好的滿足防洪及生態(tài)的要求，適用于自然原型河道的生態(tài)修復(fù)工程。4)預(yù)制混凝土連鎖塊體結(jié)構(gòu)：連鎖塊體結(jié)構(gòu)抗沖刷能力強，塊體空心處有腐殖土可供植被生長，結(jié)構(gòu)整體性好，可用于沖刷嚴重的河岸。5)網(wǎng)石籠結(jié)構(gòu)護岸：利用鐵絲網(wǎng)籠裝碎石、肥料和種植土組成復(fù)合種植基，表面可植草綠化，通常做成砌體的擋土墻形式或臺階狀護岸，抗沖刷性能好且應(yīng)用靈活，可用于流速較大的河段。
土工材料復(fù)合種植技術(shù)：1)生態(tài)袋護岸技術(shù)：在袋中裝入腐殖土等適宜植物生長的基質(zhì)，在坡腳利用石籠進行防沖加固，形成穩(wěn)定的柔性生態(tài)護岸。生態(tài)袋具有良好的透水性，對坡面變形具有很好的適應(yīng)性，可用于地形坡度變化較大的河道。2)土工格室生態(tài)護岸技術(shù)：在岸坡上鋪設(shè)土工格室，并填充腐殖土、碎石、草種等混合材料，在格室內(nèi)植草或扦插活枝條形成植被覆蓋層。3)三維植被網(wǎng)技術(shù)：在岸坡表面覆蓋土工合成材料，三維植被網(wǎng)與土壤組成的立體網(wǎng)墊結(jié)構(gòu)，植物根系從中穿過并與網(wǎng)格和土壤牢固結(jié)合，形成具有自身生長能力的岸坡防護系統(tǒng)，具有很好的穩(wěn)定性和抗沖刷性。
新型植被生長基質(zhì)的開發(fā)：1)生態(tài)混凝土：生態(tài)混凝土主要由多孔混凝土、表層土、保水性材料等構(gòu)成，具有較好的透水透氣性能，表面可種植植被，彌補了普通混凝土護岸在生態(tài)景觀方面的缺陷，同時抗壓抗沖刷性較強。2)水泥生態(tài)種植基：主要由土壤、水泥、河砂、肥料、有機質(zhì)等組成，并加入稻草秸稈等形成多孔性材料，構(gòu)建的三相結(jié)構(gòu)體可提供良好的植被生長環(huán)境。3)土壤固化劑技術(shù)：在土壤中加入特殊的固化劑，經(jīng)過物理化學反應(yīng)，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高了土體的強度及密實度，既能保證岸坡植被的生長又可以提高岸坡穩(wěn)定性。
五、生態(tài)護岸有哪些應(yīng)用呢?
日本在上世紀90年代開展了創(chuàng)造多自然河力計劃, 并推出了植被型生態(tài)混凝土護岸技術(shù);美國曾采用可降解生物纖維編織袋裝土構(gòu)建成臺階岸坡并種植植被, 實踐表明這種工程技術(shù)具有可靠的抗洪水能力;英國采用了近自然河道設(shè)計技術(shù), 拆除以往護岸工程上使用的硬質(zhì)材料, 建設(shè)生態(tài)型護岸工程。
我國許多省市在城市河道生態(tài)修復(fù)的研究上也積累了一定的技術(shù)手段以及工程實踐經(jīng)驗。例如北京轉(zhuǎn)河的生態(tài)改造工程、成都府南河望江公園自然型護岸工程、中山岐江公園親水護岸工程。在廣州, 城市河道護岸建設(shè)多采用無砂混凝土植草皮、多邊形預(yù)制混凝土塊網(wǎng)格草皮以及三維土工網(wǎng)墊植草皮護坡等方式作為護岸。這些工程實踐在遵從我國特定國情的基礎(chǔ)上, 借鑒了各國“多自然型河流治理法”的有益經(jīng)驗, 在滿足護岸工程穩(wěn)定性、安全性的基礎(chǔ)上獲得了良好的景觀及生態(tài)效果。
六、生態(tài)護岸技術(shù)發(fā)展存在什么問題?
就當前的技術(shù)而言, 生態(tài)護岸技術(shù)在應(yīng)用上仍然存在一些局限性, 不能完全取代硬質(zhì)護岸, 對于河水沖刷強度高、水勢多變的地段, 硬質(zhì)護岸防洪固坡的作用是不容否定的。因此在不得已使用硬質(zhì)護岸的情況下, 一般可在原有護岸的基礎(chǔ)上按生態(tài)護岸方法進行一定程度的生態(tài)修復(fù)。
生態(tài)護岸的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究仍然有待推進：國內(nèi)外關(guān)于生態(tài)護岸的研究成果多集中在護岸建造方法、結(jié)構(gòu)學及工程安全性方面的研究, 而從生態(tài)系統(tǒng)層次上對其截留降解污染物、提高河流自凈能力、生物多樣性維護、增氧、改善小氣候、防治水土流失、岸坡植被的演替等生態(tài)學內(nèi)容的研究仍需深入。
生態(tài)護岸的景觀建設(shè)與可持續(xù)利用管理仍需加強：河岸生態(tài)系統(tǒng)與周邊的林地、農(nóng)田、城鎮(zhèn)在更大的景觀尺度上構(gòu)成了一個完整的生態(tài)系統(tǒng)，其中包括了生物、水文和人造工程設(shè)施等因素，應(yīng)當在空間上將生態(tài)護岸工程建設(shè)從某條特定河流、特定河段向地域、流域擴展，時間上需要進行長期的時間監(jiān)測, 并通過對比工程實施前后河段地貌、生態(tài)、水文等各項特征數(shù)據(jù)進行評估以檢驗其有效性。同時后續(xù)的配套管理及維護措施應(yīng)當跟上, 保證工程的運行穩(wěn)定。
生態(tài)護岸材料以及植被品種的選擇仍需研究：研制兼顧高強度、高滲透性的生態(tài)護岸材料以及護岸結(jié)構(gòu)形式, 在防洪固堤、生態(tài)效益和景觀效果之間找到一個合適平衡點將是今后研究的一個方向。此外，植物材料是生態(tài)護岸成功運行的關(guān)鍵生態(tài)要素, 因此選取適宜在當?shù)厣L的植物類群是構(gòu)建生態(tài)護岸的一個重要環(huán)節(jié)。然而目前對于護岸植物根系材料力學特性和根土復(fù)合體形成及作用機制方面的研究成果遠滯后于工程的應(yīng)用需求，因此今后需進一步加強對植被根系與岸坡土體或其載體之間相互作用關(guān)系以及構(gòu)建模式的研究。
生態(tài)護岸綜合評價標準的研究仍需深入：雖然目前針對生態(tài)護岸已有不少的評價指標和參數(shù)，但缺乏兼顧護岸安全和生態(tài)系統(tǒng)健康的綜合指標。因此有必要提出合理而全面的綜合評價指標體系, 構(gòu)建可操作的綜合評價模型, 對其生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益以及災(zāi)害風險等進行全面評估, 進而為生態(tài)護岸的建設(shè)、管理和決策提供科學依據(jù)。