趙 健,胡 鋼,高華斌,吳永妍,劉 巍,錢 萍
(長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,湖北 武漢 430010)
長(zhǎng)江中下游干堤總長(zhǎng)3 576 km,保護(hù)著中下游12.6萬km2的國(guó)土面積。自1998年大洪水后,國(guó)家在長(zhǎng)江干流堤防建設(shè)了大量硬質(zhì)護(hù)坡,提高了堤防的防洪能力,有效保障流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人民財(cái)產(chǎn)安全。通過長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)踐,硬護(hù)坡雖然可保護(hù)堤身不被水流沖刷,但也阻斷了水體與近岸陸地土壤之間的聯(lián)系,使得水生植物不能生長(zhǎng),水生動(dòng)物也失去了棲息空間,導(dǎo)致河道岸坡的生態(tài)功能遭到破壞[1-2]。堤防已成為長(zhǎng)江綠色生態(tài)廊道建設(shè)的短板,亟需對(duì)長(zhǎng)江堤防進(jìn)行生態(tài)復(fù)綠研究。
目前,越來越多的國(guó)家逐漸認(rèn)識(shí)到河流岸線生態(tài)的重要性,通過一系列的生態(tài)化改造技術(shù),逐步恢復(fù)河道岸線的生態(tài)功能[3]。當(dāng)前,已有相關(guān)學(xué)者對(duì)城市河道硬質(zhì)護(hù)岸的生態(tài)修復(fù)進(jìn)行了相關(guān)研究并取得了一定成果[4-5],但堤防硬護(hù)坡生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域的相關(guān)成果較少。
黃岡長(zhǎng)江干堤位于長(zhǎng)江中游左岸湖北省黃岡市境內(nèi),全長(zhǎng)108.57 km,其中位于黃岡城區(qū)的長(zhǎng)江干堤是黃岡市歷年防洪的重點(diǎn)和關(guān)鍵,保護(hù)著黃州城區(qū)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。1998年大洪水過后,國(guó)家對(duì)長(zhǎng)江堤防進(jìn)行了整險(xiǎn)加固,實(shí)施了大量的預(yù)制混凝土塊的硬質(zhì)護(hù)坡。經(jīng)多年運(yùn)行后,受混凝土老化、破壞及水流沖刷等因素影響,硬質(zhì)護(hù)坡普遍出現(xiàn)表面風(fēng)化、蜂窩馬面、坡面顏色加深變黑等現(xiàn)象,局部硬護(hù)坡出現(xiàn)塊體破損、丟失。
從硬護(hù)坡現(xiàn)狀可以看出,硬護(hù)坡阻斷了水體與近岸陸地土壤之間的聯(lián)系,同時(shí)傳統(tǒng)的預(yù)制混凝土塊護(hù)坡使得項(xiàng)目區(qū)堤防呈現(xiàn)“光禿禿、冷冰冰”的形象特征,硬護(hù)坡坡面呈現(xiàn)凹凸不平、顏色變深等外觀特征,硬護(hù)坡成為黃岡市黃州城區(qū)綠色生態(tài)廊道上的一道道“補(bǔ)丁”,破壞了黃岡城區(qū)綠色生態(tài)廊道的整體景觀效果,亟需對(duì)堤防硬護(hù)坡進(jìn)行生態(tài)復(fù)綠。
本文以黃岡城區(qū)堤防硬護(hù)坡生態(tài)復(fù)綠為例,對(duì)聯(lián)鎖式生態(tài)護(hù)坡方案進(jìn)行了研究,可為長(zhǎng)江沿線的其他生態(tài)復(fù)綠工程具有典型示范作用。
目前,常見的河道護(hù)坡復(fù)綠結(jié)構(gòu)形式多樣,適用條件與范圍各不相同,需要根據(jù)擬研究區(qū)域的具體情況,科學(xué)選擇岸線復(fù)綠結(jié)構(gòu)型式。巖石或混凝土坡面的生態(tài)護(hù)坡方法主要有植被型混凝土護(hù)坡、現(xiàn)澆框格生態(tài)混凝土護(hù)坡、聯(lián)鎖式生態(tài)護(hù)坡、鉸接式生態(tài)護(hù)坡等。
黃岡城區(qū)堤防硬護(hù)坡復(fù)綠方案,對(duì)于景觀性和抗水流沖擊性能要求較高。植被混凝土生態(tài)護(hù)坡[6]施工工序多、難度大,施工較為不易,且抗水流沖擊能力還有待進(jìn)一步驗(yàn)證;鉸接式生態(tài)護(hù)坡[7]施工工序多,造價(jià)較貴;現(xiàn)澆框格混凝土護(hù)坡[8]需做降堿處理,如果降堿處理不好,對(duì)植物生長(zhǎng)會(huì)造成不利影響;聯(lián)鎖式生態(tài)護(hù)坡[9]施工較為簡(jiǎn)便,抗水流沖擊能力強(qiáng),復(fù)綠效果較好。以上各復(fù)綠方案的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍見表1。綜合各因素考慮,黃岡城區(qū)堤防硬護(hù)坡生態(tài)復(fù)綠選擇聯(lián)鎖式生態(tài)護(hù)坡方案。聯(lián)鎖式護(hù)坡結(jié)構(gòu)見圖1。
表1 各生態(tài)復(fù)綠方案優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍
注:① 大孔及相鄰兩塊聯(lián)鎖塊形成連接孔可作為植生孔使用,也可加入級(jí)配碎石起到消能的作用;② 坡度較陡時(shí)小孔插錨固棒,連接聯(lián)鎖塊與土體,使結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固;③ 楔形榫槽增加聯(lián)鎖功能,防止護(hù)坡塊向不同方向發(fā)生位移;④ 周邊槽形可消散水流、波浪中的部分能量,滯留水體的雜質(zhì)顆粒,減少淤泥產(chǎn)生;⑤ 相鄰兩塊并排形成5°V型槽,適應(yīng)坡面不均勻沉降,減少塊體損壞。圖1 聯(lián)鎖式護(hù)坡結(jié)構(gòu)示意Fig.1 Schematic of interlocking slope protection structure
堤防硬護(hù)坡生態(tài)復(fù)綠建設(shè)方案需要綜合考慮堤防硬護(hù)坡材料、堤身防滲措施、堤防所在河段河勢(shì)特點(diǎn)、城區(qū)段綠化及景觀需求和適生植物的生態(tài)學(xué)特性等因素,在優(yōu)先確保堤防安全的前提下,建設(shè)自然生態(tài)型護(hù)坡。主要遵循以下原則。
(1) 以堤防安全為前提,確保河道行洪安全。硬護(hù)坡復(fù)綠方案要綜合考慮長(zhǎng)江干流河段特點(diǎn),設(shè)計(jì)方案應(yīng)滿足設(shè)計(jì)洪水條件下堤防的防沖抗沖要求,以確保堤防自身安全及河道行洪安全。
(2) 維持原硬護(hù)坡完整性,不進(jìn)行大范圍拆除。只拆除破損硬護(hù)坡,再進(jìn)行生態(tài)復(fù)綠;對(duì)坡面硬護(hù)坡完整性較好的坡面,則直接在硬護(hù)坡上進(jìn)行生態(tài)復(fù)綠。
(3) 生態(tài)功能優(yōu)先,為生物營(yíng)造多樣性環(huán)境條件。遵循生態(tài)適應(yīng)性,以耐旱、耐瘠、耐淹的鄉(xiāng)土植物為主,注重暖季型草與冷季型草結(jié)合,進(jìn)行先鋒物種與主導(dǎo)物種的搭配,建立起具有改善水質(zhì)、保護(hù)原生物種種群的水生生物生態(tài)系統(tǒng),將河道堤防建設(shè)成為水陸生態(tài)系統(tǒng)之間直接相互作用的載體。
黃岡城區(qū)堤防位于長(zhǎng)江干流,在汛期長(zhǎng)期受水流沖刷,因此硬護(hù)坡生態(tài)復(fù)綠方案需具有較強(qiáng)的抗水流沖刷穩(wěn)定性;同時(shí)考慮到該區(qū)域位于黃岡主城區(qū),需具有較好的生態(tài)復(fù)綠效果。經(jīng)過綜合比選,選擇聯(lián)鎖式生態(tài)護(hù)坡方案,具體方案如下。
(1) 為了不對(duì)原來堤防的防滲體系造成破壞,保留原有堤防的硬護(hù)坡結(jié)構(gòu),并在堤防硬護(hù)坡的表面澆筑混凝土格構(gòu)。混凝土格構(gòu)厚35 cm,格構(gòu)梁間排距4 m×4 m。
(2) 為防止混凝土格構(gòu)發(fā)生滑動(dòng),在堤防硬護(hù)坡坡腳處澆筑混凝土腳槽。腳槽混凝土寬100 cm,高47 cm,混凝土標(biāo)號(hào)C25。
(3) 在混凝土格構(gòu)內(nèi)攤鋪拌有草種的營(yíng)養(yǎng)土,營(yíng)養(yǎng)土厚35 cm,營(yíng)養(yǎng)土外包土工布。
(4) 將10 cm厚的聯(lián)鎖式生態(tài)磚平鋪于土工布和格構(gòu)上,聯(lián)鎖式生態(tài)磚孔縫中充填外包土工布的營(yíng)養(yǎng)土及草籽。
(5) 狗牙根和高羊茅抗旱性能良好且耐淹性能好,能適應(yīng)黃岡地區(qū)夏季高溫干旱及洪水淹沒的特點(diǎn)。同時(shí)選擇黑麥草作為先鋒物種,將先鋒草種和后期草種進(jìn)行搭配,高羊茅、狗牙根和黑麥草的播種比例控制為7∶2∶1。堤防硬護(hù)坡生態(tài)復(fù)綠結(jié)構(gòu)見圖2,構(gòu)造示意見圖3。
圖2 堤防硬護(hù)坡生態(tài)復(fù)綠結(jié)構(gòu)示意Fig.2 Schematic of ecological restoration of the hard slope protection of embankment
圖3 復(fù)綠結(jié)構(gòu)構(gòu)造示意(尺寸單位:cm)Fig.3 Detail drawing of ecological restoration structure
硬護(hù)坡生態(tài)復(fù)綠的主要施工內(nèi)容包括坡面清理、破損硬護(hù)坡拆除及修復(fù)、基礎(chǔ)及格構(gòu)混凝土澆筑、水泥砂漿勾縫、營(yíng)養(yǎng)土攤鋪、土工布鋪設(shè)和連鎖式生態(tài)磚鋪設(shè)[10]。以上施工內(nèi)容均為常規(guī)施工內(nèi)容,施工難度較小,施工技術(shù)較為成熟。
本文研究的硬護(hù)坡生態(tài)復(fù)綠技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于黃岡城區(qū)堤防硬護(hù)坡生態(tài)復(fù)綠。堤防硬護(hù)坡生態(tài)修復(fù)前,受到風(fēng)化及水流侵蝕的影響,坡面蜂窩馬面及混凝土顏色加深的現(xiàn)象非常嚴(yán)重,景觀性較差,見圖4(a)。采用硬護(hù)坡生態(tài)復(fù)綠技術(shù)后,堤防硬護(hù)坡表面實(shí)現(xiàn)了植草復(fù)綠,堤防恢復(fù)了原有的生態(tài)屬性,見圖4(b)。
圖4 硬質(zhì)護(hù)坡生態(tài)化改造前后對(duì)比Fig.4 Comparison chart before and after ecological restoration of hard slope protection
根據(jù)測(cè)算,黃岡城區(qū)堤防硬護(hù)坡復(fù)綠新增了60 874 m2的坡面綠地面積,擴(kuò)大了生態(tài)容量,促進(jìn)了黃州城區(qū)長(zhǎng)江岸線生態(tài)資源恢復(fù)和功能改善,增強(qiáng)了生態(tài)系統(tǒng)的水土保持等功能;復(fù)綠形成的坡面植草能起到吸收有害氣體、吸附粉塵的作用,改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境;硬護(hù)坡復(fù)綠后的堤防還可將河流生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)系起來,有利于維持和形成多種多樣的生境組合,為生物的生長(zhǎng)、昆蟲和鳥類的棲息、魚類的繁殖提供了有利的水邊環(huán)境,保護(hù)了河道系統(tǒng)的生物多樣。
黃岡城區(qū)堤防硬護(hù)坡的生態(tài)復(fù)綠,將原來僅具防洪功能的灘岸空間打造成為具有良好景觀風(fēng)貌的城市濱江生態(tài)空間。黃岡長(zhǎng)江岸線作為黃岡市新的城市名片,將極大提升黃岡市的整體形象。
針對(duì)長(zhǎng)江堤防硬護(hù)坡亟需進(jìn)行生態(tài)復(fù)綠的問題,本文以黃岡城區(qū)堤防硬護(hù)坡生態(tài)復(fù)綠為例,對(duì)聯(lián)鎖式生態(tài)護(hù)坡技術(shù)進(jìn)行了分析。該復(fù)綠技術(shù)能夠有效抵抗水流沖刷,復(fù)綠草種搭配合理,堤防生態(tài)復(fù)綠效果好。同時(shí)該生態(tài)復(fù)綠技術(shù)的施工方案和施工技術(shù)較成熟,施工難度較小。聯(lián)鎖式生態(tài)護(hù)坡技術(shù)能夠極大提高堤防硬護(hù)坡生態(tài)復(fù)綠水平,是針對(duì)堤防硬護(hù)坡復(fù)綠的合理、高效、可行的生態(tài)修復(fù)方案。