生態(tài)治河堤岸模式淺析

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簡介： 隨著我國經濟社會的發(fā)展，人們對生存環(huán)境的要求越來越高，對城市河道環(huán)境的期望值也越來越高?，F在城市河道的治理過程中，由于比較片面地強調防洪、排水，忽略了河道的其他功能，致使河道越挖越寬、越深、越修越直，而河水越來越臭、越臟，同時由于市民環(huán)境意識不強，河道管理力度不夠，致使河邊雜草叢生，垃圾成堆，城市河道成了臭水溝。當自然界開始以不同方式對人類進行報復時，人們開始反思自己的行為，而作為園林工作者我們不禁自問：我們習以為常的做法中哪些是不正確的，應該怎樣改造？
關鍵字：生態(tài)治河 治河模式 堤岸模式

1、生態(tài)治河

　　1.1 什么是生態(tài)治河

　　所謂生態(tài)，就是指有生命的，適合生存的狀態(tài)，這種狀態(tài)既要適合人類的生存，也必須保持動物、植物的多樣性。人類與多種動物、植物互相依存，才可能呈現一種生機勃勃的景象。而任何人造的生硬、呆板的環(huán)境，都不可能實現這種生物的多樣性，其生命力是有限的。對于河流來說，要提供這樣一種生態(tài)環(huán)境，其水流必須是清潔的，這是保證動植物生存的基本條件；其流勢必須是自然的，蜿蜒曲折，既有淺灘，也有深潭，時快時慢，時動時靜；河中要有供植物扎根的土壤，河岸要創(chuàng)造保持空氣、水分流通、交換的利于植物生長的環(huán)境。同時這種多生物形態(tài)的河道必須能夠抵御洪水的沖刷，完全沒有防護功能的天然河道亦不能滿足要求。根據這些思想，我們必須對那些已變成臭水溝、垃圾場、排水渠的城市河道進行第二次改造，使其回歸自然，重新發(fā)揮其在城市總體生態(tài)環(huán)境中不可替代的作用。隨著人們環(huán)境意識的不斷提高，城市污水治理步伐不斷加快，也為生態(tài)治河的實踐提供了基本保證。

　　1.2 生態(tài)治河的歷史

　　生態(tài)治河古已有之，盡管當時人們并沒有將這種實踐活動冠之以“生態(tài)”這一19世紀才出現的專有名詞。在中國，早在周代，已有溝渠堤岸植樹的制度；戰(zhàn)國時，《管子》主張“大者為之堤，小者為之防……樹以荊棘，以固其地，雜之以柏楊，以備決水”；明代劉天和總結堤岸植柳經驗，歸納為“植柳六法”。20世紀早期，用捆扎的樹枝穩(wěn)固斜坡的技術，控制沿黃河的洪水和侵蝕。在歐洲，特別是德國，生態(tài)治河方法（主要是生物工程技術）的運用，有150多年的歷史。美國有記載的生物工程的運用，開始于20世紀20～30年代，常用于穩(wěn)固河流堤岸，伐木道和修復斜坡。二戰(zhàn)后，隨著技術的進步、新的坡地穩(wěn)固結構和擒住控制方法的發(fā)展，這一方法幾被遺忘。

　　從20世紀70年代開始，人們日益關注河流系統(tǒng)生態(tài)及水文功能的喪失及其產生的嚴重后果，生態(tài)設計方法被重新認識。由于它能夠提供侵蝕控制的技術、基于環(huán)境的設計和美學上愉悅的形態(tài)，目前已在一些發(fā)達國家中的河流堤岸穩(wěn)固工程中被廣泛使用。

　　2、生態(tài)治河的功能

　　2.1 生態(tài)治河水邊植物的功能

　　水邊植物的功能大致可分為以下五種：

　?。?）作為動物棲息環(huán)境的功能水邊將水域和陸地兩個完全不同的環(huán)境連接起來，在水邊生存著水域里的魚類和昆蟲，也生存著陸地的鳥類、昆蟲類、哺乳類動物類、爬蟲類以及在水域和陸地都能生存的兩棲動物，形成了豐富的生態(tài)系統(tǒng)。

　?。?）景觀功能由于靜水域和動水域的水邊植物形態(tài)不同，構成不同的景觀。

　?。?）凈化水質的功能當今，人們對水質的惡化越來越擔心，正在進行大量的有關這方面的試驗和研究。

　?。?）保護河岸的功能利用植物進行護岸的方法已有多年的歷史。近年來，在許多建造自然型的河流工程中得到進一步肯定。

　?。?）資源供給功能自古以來，水邊植物就一直被作為生活用品及食物。

　　3、生態(tài)治河兩種堤岸設計方法的比較

　　3.1 慣用設計方法

　　河流的堤岸部分是水陸交錯的過渡地帶，具有顯著的邊緣效應。這里有活躍的物質、養(yǎng)分和能量的流動，為多種生物提供了棲息地。自然狀態(tài)下的堤岸往往物種豐富、生產力高。

　　當河流被渠化或硬化后，許多對生態(tài)起重要作用的自然要素消失了。河道拉直會提高流速，造成許多對水際和水生棲息地起到關鍵作用的深槽、淺灘、沙洲和河漫灘的消失（圖1）。河道硬化則破壞了河岸與河床之間在水文和生態(tài)上的聯(lián)系，破壞了可以降低水溫的植被，使其不再能發(fā)揮截留雨水，穩(wěn)固堤岸，過濾河岸地表徑流，凈化水質，減少河道沉積物的作用。同時，河岸生物的多樣性也在降低。

　　慣用設計方法還可能造成沖刷與侵蝕問題的轉移。這種方法通常只針對特定的地段，企圖用渠化或硬化的方法將河流的形式與過程隔離開來，結果往往適得其反。渠化減少了河流蜿蜒度，硬化降低了堤岸粗糙度，二者都減弱了自然河流削減流水能量的能力，對下游造成了更嚴重的侵蝕。

　　另外，慣用方法設計的堤岸有一定的使用年限，需要定期維護，不斷修復。這會給地方財政造成經濟上的負擔。

　　在景觀形象方面，設計嚴格按照規(guī)范的要求，形式千篇一律，很少考慮地域的特點和實際情況，常流河與季節(jié)性河一視同仁，南方與北方幾無區(qū)別。這類堤岸帶有明顯的人工痕跡，往往給人以單調、生硬的感覺，具有典型的工程技術特征。

　　慣用設計方法的優(yōu)點在于具有高度的精確性和可靠性，防護效果立竿見影，因此大受業(yè)主青睞。另外，經過結構設計的堤岸具有比自然河岸大得多的抗流水沖刷的能力，因此，適合于洪水暴發(fā)頻繁，持續(xù)時間長，侵蝕嚴重的河段。

　　a 平面圖　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　b剖面圖

　　圖1 人工渠化造成河流自然要素喪失

　　慣用設計方法的優(yōu)點在于具有高度的精確性和可靠性，防護效果立竿見影，因此大受業(yè)主青睞。 另外，經過結構設計的堤岸具有比自然河岸大得多的抗流水沖刷的能力，因此，適合于洪水暴發(fā)頻繁，持續(xù)時間長，侵蝕嚴重的河段。

　　3.2 生態(tài)設計方法

　　自然有一定的抗干擾和自我修復的能力，運用自然本身的能力來處理人與自然的關系是生態(tài)治河的根本思路。生態(tài)治河堤岸的設計方法不同于慣用的用人工的結構和形式來取代自然的方法，而是用自然的結構和形式來順應自然的進程。其優(yōu)點有：

　?。?）將河岸與河道在生態(tài)上聯(lián)系起來，實現物質、養(yǎng)分、能量的交流。

　?。?）為生物提供棲息地。

　?。?）植物根系可固著土壤，枝葉可截留雨水，過濾地表徑流，抵抗流水沖刷，從而起到保護堤岸、增加堤岸結構的穩(wěn)定性、凈化水質、涵養(yǎng)水源的作用，而且隨著時間的推移，這些作用被不斷加強。

　?。?）以自然的外貌出現，容易與環(huán)境取得協(xié)調。

　?。?）造價較低，也不需要長期的維護管理。

　　生態(tài)治河方法堤岸的局限性在于：

　　（1）選用的材料及建造方法不同，堤岸的防護能力相差很大，需要運用多學科知識認真分析，這就為設計人員提出了更大的挑戰(zhàn)。

　?。?）建造初期若受到強烈干擾，則會影響到以后防護作用的發(fā)揮。

　?。?）不能抵抗高強度、持續(xù)時間長的流水沖刷，因此常需和其他設計方法協(xié)調使用。

　?。?）需要大量運用植物材料時，施工有一定的季節(jié)限制，常限于植物休眠的季節(jié)。

　?。?）目前這一方法還沒有得到廣泛的認同，業(yè)主往往會傾向于更為保險的慣用的設計途徑。

　　以上問題有的是方法本身固有的，具有普遍性，有的則是受客觀條件影響形成的，具有特殊性。堤岸建設相關人員應該清醒地意識到生態(tài)治河堤岸方法的優(yōu)點和局限性，以使物盡其用。

　　4、當今城市河流生態(tài)治河堤岸的模式

　　城市河流生態(tài)治河堤岸的設計也要遵守生態(tài)設計通常的4條原則：地方性、保護與節(jié)約自然資本、讓自然做功和顯露自然，主要體現在對地域氣候環(huán)境，河流地質地貌，水文變化的適應，對河流生態(tài)環(huán)境的考慮，對堤岸地形的處理和對筑堤材料的選擇和構造方式方面。按所用主要材料的不同，可分為剛性堤岸、柔性堤岸和剛柔結合型堤岸。

　　圖2 剛性堤岸-1　　　　　　　圖3 剛性堤岸-2　　　　　　　　　圖4 剛性堤岸-3

　　圖5 剛性堤岸-4；圖6 種植植物的堆石；圖7 與植物結合使用的插孔式混凝土塊
圖8 自然原型堤岸示意圖圖；9 河岸地帶劃分圖

　　4.1 剛性堤岸

　　主要由剛性材料如塊石、混凝土塊、磚、石籠、堆石等構成，但建造時不用砂漿，而是采用干砌的方式，留出空隙，以利于河岸與河道的交流，利于濱河植物的生長。隨著時間的推移，堤岸會逐漸呈現出自然的外貌（圖2、3）。

　　另一種處理方式是，將堤岸沿經過改造的臺階式地形分級設置，臺階面可種植植物，也可作為休息或散步的場所。與上一種方式相比，這種結合地形的方法需要有足夠的用地（圖4、5）。

　　剛性堤岸可以抵抗較強的流水沖刷，能在短期內發(fā)揮作用，且相對占地面積小，適合于用地緊張的城市河流。其不足之處在于可能會破壞河岸的自然植被，導致現有植被覆蓋和自然控制侵蝕能力的喪失。同時人工的痕跡也比較明顯。

　　4.2 柔性堤岸

　　可分為兩類：自然原型堤岸和自然改造型堤岸。自然原型堤岸是直接將適于濱河地帶生長的植被種植在堤岸上。利用植物的根、莖、葉來固堤。自然改造型堤岸主要用植物切枝或植株將其與枯枝及其他材料相結合。來防止侵蝕，控制沉積。同時為生物提供棲息地，柔性堤岸的建設常與生物工程，生物技術侵蝕控制，生物穩(wěn)固或土壤生物工程等專業(yè)術語聯(lián)系在一起。這些方法技術是目前河流景觀建設。包括堤岸建設中發(fā)展最為迅速的領域，本文將在以下的章節(jié)中詳細敘述這部分內容。

　　4.3 剛柔相結合型堤岸

　　剛柔結合型堤岸綜合了以上兩種方法的優(yōu)點。具有人工結構的穩(wěn)定性和自然的外貌。見效快，生態(tài)效益好。剛性和柔性的材料占有同等重要的地位，二者結合的方式很多。以下為常見的兩種類型：

　?。?）種植植物的堆石將由大小不同的石塊組成的堆石置于與水接觸的土壤表面。再把活體切枝插入石堆中使斜坡更加穩(wěn)定，根系可提高強度。植被可遮蓋石塊。使堤岸外貌更加自然（圖6）。

　　（2）與植物結合使用的插孔式混凝土塊將預制的混凝土塊以連鎖的形式置于岸底的淺渠中。再將植物切枝或植株扦插于混凝土塊之間和堤岸上部。其上覆土壓實，再播種草本植物（圖7）。

　　5、柔性堤岸類型

　　5.1 自然原形堤岸

　　適于用地充足，岸坡較緩，侵蝕不嚴重的河流。最接近自然狀態(tài)下的河岸，生態(tài)效益最好。在這種類型的堤岸設計中，植物選擇是關鍵性的問題。其次是河岸地形，可順應原地形，也可做適當的改造（圖8）

　　5.2 自然改造型堤岸

　　現在自然型堤岸的設計要從操作方法、造價與強度、適用范圍和特性等多方面考慮。下文將簡要介紹各種自然改造堤岸類型。

　　5.2.1 堤岸構成

　　按照相對高程、洪水頻率和持續(xù)時間的影響?？蓪⒑影秳澐譃椴煌牡貛В▓D9）：

　?。?）岸底帶河床與常水位之間的部分。

　　（2）水岸交錯帶 洪水位與常水位之間的部分。

　　（3）堤岸帶洪水位與岸頂之間的部分。

　?。?）岸頂帶堤岸帶以外的部分。

　　5.2.2 類型簡介

　　（1）樹樁將活的、易生根的樹木切枝直接插入土壤中，利用根系固著土壤，枝葉削減流水能量，適合于水岸交錯帶和堤岸帶。

　　（2）柴龍將活體切枝系成圓柱狀的柴捆，順等高線方向置于岸坡上的淺渠內，適合于堤岸帶。

　?。?）樹枝壓條將活體切枝以交叉或交疊的方式插入土層中，適合于水岸交錯帶和堤岸帶。

　?。?）枝條捆包將樹枝壓條、木樁和壓緊的回填土結合使用，適合于水岸交錯帶和堤岸帶。

　?。?）植被格將活體切枝層間的土壤用自然或合成的織物材料包裹，與樹枝壓條結合使用，適合于岸底帶和水岸交錯帶。

　　（6）木籠墻將原木聯(lián)鎖放置呈箱形，內部回填適宜的材料和活體切枝層，切枝在木籠內生根并伸入岸坡，適合于岸底帶。

　　（7）樹枝沉床將帶有分枝的活體切枝順斜坡方向放置，形成沉床，切枝被切的一端插入坡腳保護結構中，適合于水岸交錯帶。

　　（8）樹木鋪面用纜索將一連串完整的枯樹捆在一起，鉚入河岸，適合于岸底帶。

　?。?）原木與根系填料鋪面將原木與根系填料鉚入河岸，為生物提供棲息地，適合于岸底帶和水岸交錯帶。

　　（10）休眠樹干將樹干以正方形或三角形的形式種植在堤岸上，適合于水岸交錯帶。

　?。?1）棕纖維卷用棕絲細繩將棕纖維系成圓柱形結構物。在河流形成階段置于坡腳，適合于岸底帶和水岸交錯帶。

　　6、結語

　　目前，河流景觀建設，特別是城市河流景觀建設，在中國正方興未艾，在發(fā)達國家中也是一個久盛不衰的話題?；仡櫚l(fā)達國家河流景觀建設的歷史，隨著人們環(huán)境意識的普遍增強，重視河流景觀的生態(tài)功能已成為一個時代的呼喚，河流景觀建設的生態(tài)設計方法也已得到了空前的重視和發(fā)展。他山之石可以攻玉，借鑒發(fā)達國家已經形成的成熟的理念和做法，可以使我們少走彎路，搭上隆隆前進的生態(tài)建設之車。

　　中國有幾千年的河流景觀生態(tài)建設的歷史，有寶貴的經驗可供當代人借鑒，加快河流生態(tài)建設的步伐是對中國傳統(tǒng)優(yōu)秀文化的繼承和發(fā)揚，也是順應歷史發(fā)展的必由之路。

　　參考文獻：

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