论文部分内容阅读
摘要：传统的护岸工程着力于运用水泥、沥青、混凝土、石料等硬性材料，偏重于结构安全和经济，但易对自然环境、生态平衡带来负面影响。生态护岸工程兼顾结构安全性和生态环境，顺应人与自然和谐共处的要求。文章在浙江“生态省”建设的大背景下，指出生态护岸设计在衢江航道建设的应用。
关键词：衢江航道；生态护岸；应用
中图分类号：S891文献标识码： A
根据浙江省《生态功能区划暂行规程》和生态环境特点，衢江流域属于浙西北山地丘陵生态区和浙西南山地生态区。该区域是我省重要的江河源头保护区和以森林为主体的绿色屏障，要严格保护森林生态系统和珍稀野生生物栖息地，以自然为主恢复退化的草、灌、林植被或生态系统，科学治理水土流失，积极防治地质灾害。
图1 项目示意图
衢江航道（衢州段）全长57.5km，从上到下依次规划建設塔底枢纽、安仁铺枢纽、红船豆枢纽以及小溪滩枢纽，四个梯级全部建成后水位将得到全线衔接，可通行500吨级船舶。该航道以发电和航运并举，兼顾防洪、发电、灌溉、排涝及旅游事业等，达到水资源综合利用的目的。
在当前建设资源节约型、环境友好型社会及发展低碳经济的大环境下，内河水运运能大、能耗低、占地少、污染轻等优势已得到了社会的普遍认识。衢江航道在构建生态型航道，实现护岸结构耐久性与生态型的有机结合，是航道设计和建设的发展方向。
1 生态护岸概念及其内涵
所谓生态护岸，就是综合考虑“水安全、水环境、水资源、水景观”各方面的协调，在满足防洪、排涝等需求的同时，充分考虑生态效应，将河堤由过去的混凝土构筑物改造成适合生物生长的、水体、土体和植物（或生物）相互涵养的仿自然状态的护岸。生态护岸是一个体统，其含义包含两方面：首先是护岸的水运工程效益，其次是生态效益。顾名思义，通航、行洪、排涝功能是生态护岸的基本属性，要保证岸坡的稳定性、耐久性，以及防止坡岸的水土流失；其次，生态护岸是个开放式的系统，是介于陆地与水体之间的过渡地带，是典型的生态交错区，是连接水生生态系统和陆地生态系统，进行物质、能量、信息等沟通和交流的桥梁与纽带。生态护岸作为水—陆交错带的一种类型，一般可以划分为3个区域：①陆向辐射区，该区域是指没有被水淹没，但是受水体影响，土壤水分间隙性饱和的地段，植物以中生或耐水湿的乔木或灌木成分为主，一般乔木是该区域的建群种；②水位变幅区，该区域是指水间隙性淹没的地段，土壤水分常年处于饱和状态，植物以耐水、湿生的草本植物、灌木与乔木成分为主，一般灌木或湿生植物为该区域的建群种；③水向辐射区，该区域是指长期被水淹没的地段，一般水深在2米以内，植物组成以浮水植物、挺水植物以及部分沉水植物为主，一般以挺水植物为建群种。
生态护岸设计的基本理念是与自然生态相作用和相协调，将生态设计理念引入航道建设中，能保证航道在满足航运功能的前提下，最大限度保护水岸生态环境、保持生态平衡，营造自然、和谐的水岸环境，促进内河水运的可持续发展。
2 传统护岸
传统护岸工程是遵循用最经济断面输送最大水流量的原则。在结构设计和材料选择上追求断面渠化和较小的水力糙率，在使用功能上侧重防洪固岸，因此在一定程度上破坏了河流的自然功能。传统护岸工程具有防洪、排涝、引水和航运等基本功能。目前，传统护岸工程结构型式可分为直立式、斜坡式或斜坡式与直立式组合的混合式结构型式。传统护岸大量使用石块、钢筋混凝土等直立式结构，虽然有助于保护岸坡的结构稳定、防止水土流失以及防洪排涝，但是却导致传统护岸被完全人工化、渠道化，同时也割裂了水体与土壤的关系，破坏了航道的资源功能和生态功能，同时也破坏了航道的生物链，导致生态环境恶化
3本工程护岸设计原则
针对本工程的特点，护岸工程设计考虑以下原则：
⑴根据河岸动力作用和船行波特点进行防护；
⑵结构型式采用生态型、亲水性护岸；
⑶与邻近地区建筑物和环境相协调；
4本工程护岸的布置及结构设计
⑴ 平面布置
航道护岸工程的目的是防止船行波对岸坡冲刷、维护航道的水深、防止水土流失和保护农田为出发点。护岸的平面布置必须因地制宜，综合考虑，既保护岸坡、减少土地损失，又要经济合理、方便施工，尽量少征地、少拆迁、少筑围堰。本次设计中护岸平面布置考虑以下原则：
① 根据衢江航道河面宽、边滩多的特点，对于岸坡距航道中心线大于100m，边滩发育好，船行波作用影响小的岸段，原则上不建护岸。
② 对河面宽较窄或航道靠近岸边的岸段，堤岸为自然土坡的岸段新建护岸。
③ 对不同地段因地制宜，采用合适的护岸型式。
⑵ 高程设计
根据船行波影响范围、护岸的使用情况和《港口及航道护岸工程设计与施工规范》（JTJ300-2000），确定护岸顶高程为高于设计最高通航水位1m，护岸基础顶标高一般设置在设计最低通航水位以下1.0m，新开挖航道护岸基础顶标高设置同设计航道底高程。
⑶护岸结构设计
按不同区域航道岸坡防护断面结构采用雷诺护垫护岸以及混凝土护岸两种结构形式。雷诺护垫护岸，用经过特殊防腐处理的低碳钢丝，采用六边形双绞合方式编制而成的结构，在内部充填卵砾石，薄片状斜护岸护底称为雷诺护岸。这种护岸材料本身是透水的，使得自然界中的水体依然能够相互交换。适宜自然生物的繁衍栖息，能迅速恢复被工程破坏的环境，同时又可根据河流水流速的分布和组成雷诺护坡卵砾石粒进行抗冲刷计算。使其有足够的抗冲刷能力保护岸、坡稳定。
雷诺护垫护岸护脚采用金属网箱，顶面高程放置于设计最低通航水位下1m，防止坡脚冲刷；对原河道岸坡进行坡面平整、回填，坡面采用金属网垫护面，坡比为1：2，下垫反滤土工布一层，护面顶高出设计最高通航水位1m。金属网箱及金属网格内回填粒径、级配较好的砂砾石（见图1）。
图2 雷诺护垫护岸
图3 混凝土护岸
衢江航道护岸建设长度为48.3Km，其中10Km考虑到汛期洪水的冲刷采用了混凝土护岸，其余均为雷诺护垫护岸。
表1 雷诺护垫护岸造价（1Km）
项目名称 单位 工程量 单价 合价
砂砾石回填 m3 9856 12.46 122806
生态格网护坡 m3 4020 310 1246200
生态格网网箱 m3 1000 310 310000
砂砾石垫层（厚20） m3 2680 66.17 177336
土工布300g/m2 m2 35574 13.93 495546
细部结构 m3 10567 0.65 6869
小计 2358756
表2 混凝土护岸造价(1Km)
项目名称 单位 工程量 单价 合价
砂砾石回填 m3 9856 12.46 122806
C20砼大方脚 m3 1000 425 425000
C20砼护坡(厚30cm) m3 4020 490 1969800
砂砾石垫层（厚20） m3 2680 66.17 177336
细部结构 m3 10567 0.65 6869
小计 2701810
比较上述两种护岸造价，每公里节约34万元。生态护岸实施长度为38.3公里，衢江生态航道建设节省造价约1300万元，生态价值更是不可估量。
5 结语
生态护岸是在传统护岸基础上的改进，是护岸的基本功能的延伸。它不单纯局限于新型环保材料或技术的应用，也同样重视发掘传统人工材料和技术的生态功能和改进传统的护岸方法，在设计或施工中更多地顾及环境及生物的需求。随着我省“生态省”的建设，生态航道建设应逐步推广。
参考文献：
1.JTJ300-2000 港口及航道护岸工程设计与施工规范
2.刘厚昌.传统护岸与生态护岸的比较与展望.现代交通技术，2011年12月
3.丁永和. 生态设计理念在盐河航道中的应用和研究.水运工程，2011年9月
关键词：衢江航道；生态护岸；应用
中图分类号：S891文献标识码： A
根据浙江省《生态功能区划暂行规程》和生态环境特点，衢江流域属于浙西北山地丘陵生态区和浙西南山地生态区。该区域是我省重要的江河源头保护区和以森林为主体的绿色屏障，要严格保护森林生态系统和珍稀野生生物栖息地，以自然为主恢复退化的草、灌、林植被或生态系统，科学治理水土流失，积极防治地质灾害。
图1 项目示意图
衢江航道（衢州段）全长57.5km，从上到下依次规划建設塔底枢纽、安仁铺枢纽、红船豆枢纽以及小溪滩枢纽，四个梯级全部建成后水位将得到全线衔接，可通行500吨级船舶。该航道以发电和航运并举，兼顾防洪、发电、灌溉、排涝及旅游事业等，达到水资源综合利用的目的。
在当前建设资源节约型、环境友好型社会及发展低碳经济的大环境下，内河水运运能大、能耗低、占地少、污染轻等优势已得到了社会的普遍认识。衢江航道在构建生态型航道，实现护岸结构耐久性与生态型的有机结合，是航道设计和建设的发展方向。
1 生态护岸概念及其内涵
所谓生态护岸，就是综合考虑“水安全、水环境、水资源、水景观”各方面的协调，在满足防洪、排涝等需求的同时，充分考虑生态效应，将河堤由过去的混凝土构筑物改造成适合生物生长的、水体、土体和植物（或生物）相互涵养的仿自然状态的护岸。生态护岸是一个体统，其含义包含两方面：首先是护岸的水运工程效益，其次是生态效益。顾名思义，通航、行洪、排涝功能是生态护岸的基本属性，要保证岸坡的稳定性、耐久性，以及防止坡岸的水土流失；其次，生态护岸是个开放式的系统，是介于陆地与水体之间的过渡地带，是典型的生态交错区，是连接水生生态系统和陆地生态系统，进行物质、能量、信息等沟通和交流的桥梁与纽带。生态护岸作为水—陆交错带的一种类型，一般可以划分为3个区域：①陆向辐射区，该区域是指没有被水淹没，但是受水体影响，土壤水分间隙性饱和的地段，植物以中生或耐水湿的乔木或灌木成分为主，一般乔木是该区域的建群种；②水位变幅区，该区域是指水间隙性淹没的地段，土壤水分常年处于饱和状态，植物以耐水、湿生的草本植物、灌木与乔木成分为主，一般灌木或湿生植物为该区域的建群种；③水向辐射区，该区域是指长期被水淹没的地段，一般水深在2米以内，植物组成以浮水植物、挺水植物以及部分沉水植物为主，一般以挺水植物为建群种。
生态护岸设计的基本理念是与自然生态相作用和相协调，将生态设计理念引入航道建设中，能保证航道在满足航运功能的前提下，最大限度保护水岸生态环境、保持生态平衡，营造自然、和谐的水岸环境，促进内河水运的可持续发展。
2 传统护岸
传统护岸工程是遵循用最经济断面输送最大水流量的原则。在结构设计和材料选择上追求断面渠化和较小的水力糙率，在使用功能上侧重防洪固岸，因此在一定程度上破坏了河流的自然功能。传统护岸工程具有防洪、排涝、引水和航运等基本功能。目前，传统护岸工程结构型式可分为直立式、斜坡式或斜坡式与直立式组合的混合式结构型式。传统护岸大量使用石块、钢筋混凝土等直立式结构，虽然有助于保护岸坡的结构稳定、防止水土流失以及防洪排涝，但是却导致传统护岸被完全人工化、渠道化，同时也割裂了水体与土壤的关系，破坏了航道的资源功能和生态功能，同时也破坏了航道的生物链，导致生态环境恶化
3本工程护岸设计原则
针对本工程的特点，护岸工程设计考虑以下原则：
⑴根据河岸动力作用和船行波特点进行防护；
⑵结构型式采用生态型、亲水性护岸；
⑶与邻近地区建筑物和环境相协调；
4本工程护岸的布置及结构设计
⑴ 平面布置
航道护岸工程的目的是防止船行波对岸坡冲刷、维护航道的水深、防止水土流失和保护农田为出发点。护岸的平面布置必须因地制宜，综合考虑，既保护岸坡、减少土地损失，又要经济合理、方便施工，尽量少征地、少拆迁、少筑围堰。本次设计中护岸平面布置考虑以下原则：
① 根据衢江航道河面宽、边滩多的特点，对于岸坡距航道中心线大于100m，边滩发育好，船行波作用影响小的岸段，原则上不建护岸。
② 对河面宽较窄或航道靠近岸边的岸段，堤岸为自然土坡的岸段新建护岸。
③ 对不同地段因地制宜，采用合适的护岸型式。
⑵ 高程设计
根据船行波影响范围、护岸的使用情况和《港口及航道护岸工程设计与施工规范》（JTJ300-2000），确定护岸顶高程为高于设计最高通航水位1m，护岸基础顶标高一般设置在设计最低通航水位以下1.0m，新开挖航道护岸基础顶标高设置同设计航道底高程。
⑶护岸结构设计
按不同区域航道岸坡防护断面结构采用雷诺护垫护岸以及混凝土护岸两种结构形式。雷诺护垫护岸，用经过特殊防腐处理的低碳钢丝，采用六边形双绞合方式编制而成的结构，在内部充填卵砾石，薄片状斜护岸护底称为雷诺护岸。这种护岸材料本身是透水的，使得自然界中的水体依然能够相互交换。适宜自然生物的繁衍栖息，能迅速恢复被工程破坏的环境，同时又可根据河流水流速的分布和组成雷诺护坡卵砾石粒进行抗冲刷计算。使其有足够的抗冲刷能力保护岸、坡稳定。
雷诺护垫护岸护脚采用金属网箱，顶面高程放置于设计最低通航水位下1m，防止坡脚冲刷；对原河道岸坡进行坡面平整、回填，坡面采用金属网垫护面，坡比为1：2，下垫反滤土工布一层，护面顶高出设计最高通航水位1m。金属网箱及金属网格内回填粒径、级配较好的砂砾石（见图1）。
图2 雷诺护垫护岸
图3 混凝土护岸
衢江航道护岸建设长度为48.3Km，其中10Km考虑到汛期洪水的冲刷采用了混凝土护岸，其余均为雷诺护垫护岸。
表1 雷诺护垫护岸造价（1Km）
项目名称 单位 工程量 单价 合价
砂砾石回填 m3 9856 12.46 122806
生态格网护坡 m3 4020 310 1246200
生态格网网箱 m3 1000 310 310000
砂砾石垫层（厚20） m3 2680 66.17 177336
土工布300g/m2 m2 35574 13.93 495546
细部结构 m3 10567 0.65 6869
小计 2358756
表2 混凝土护岸造价(1Km)
项目名称 单位 工程量 单价 合价
砂砾石回填 m3 9856 12.46 122806
C20砼大方脚 m3 1000 425 425000
C20砼护坡(厚30cm) m3 4020 490 1969800
砂砾石垫层（厚20） m3 2680 66.17 177336
细部结构 m3 10567 0.65 6869
小计 2701810
比较上述两种护岸造价，每公里节约34万元。生态护岸实施长度为38.3公里，衢江生态航道建设节省造价约1300万元，生态价值更是不可估量。
5 结语
生态护岸是在传统护岸基础上的改进，是护岸的基本功能的延伸。它不单纯局限于新型环保材料或技术的应用，也同样重视发掘传统人工材料和技术的生态功能和改进传统的护岸方法，在设计或施工中更多地顾及环境及生物的需求。随着我省“生态省”的建设，生态航道建设应逐步推广。
参考文献：
1.JTJ300-2000 港口及航道护岸工程设计与施工规范
2.刘厚昌.传统护岸与生态护岸的比较与展望.现代交通技术，2011年12月
3.丁永和. 生态设计理念在盐河航道中的应用和研究.水运工程，2011年9月