河道生态建设技术研究

健康和自我维持的河流生态系统为人类提供重要的社会产品和生态服务功能，已成为现实社会可持续发展的重要因素。近年来人们广泛认识到传统的河流治理工程（如仅侧重于防洪、排涝、水运、灌溉等功能）对河流生态环境造成的负面影响（如河流的各种生态过程遭到破坏、河流水体污染严重等）。因此，河道生态建设是融现代水利工程学、环境科学、生物科学、生态学、美学等学科为一体的水利工程。它是采取各种措施使受损河流尽可能恢复至近自然状态，以及实现其生态服务功能为目的的。 　　 　　 　　

1.植物措施的护坡原理 　　 　　

植物措施护坡主要是利用植物的降雨截留、径流延滞、土壤增渗、蒸腾、土层固结、根系土壤的增强、土壤湿度调节、土体支撑和拱顶、负重和风力传递等作用来保护坡岸的稳定，恢复河道的生态功能和生物多样性。 1.1水土流失的控制作用 　　造成水土流失的主要自然因素为降雨和风力。树叶和地面凋落物部分，可用吸收雨滴降下的能量，减少地表土壤飞溅损失；植物位于地表的部分可过滤地表径流中的沉积物，同时植物的茎、叶部分可增加地表粗糙度，从而延缓地表径流速度；植物及其凋落物可提高土壤的孔隙率和渗透性，增加降雨渗入量，从而涵养水源和延缓径流产生洪峰的时间。植物及其凋落物通过蓄水作用而增加土壤湿度，从而降低了风力对土壤地表的影响。 1.2土壤的加固和稳定作用 　　植物对边坡的加固作用主要是通过根来起作用的。植物能够降低土壤空隙的压力，吸收土壤水分，增强土壤颗粒之间的粘附力。例如，禾草、豆科植物和小灌木在地下0.75~1.50 m深处有明显的土壤加强作用，树木根系的锚固作用可影响到地下更深的岩土层。大量实验证明沙土中生长少量根就能显著提高沙土的抗剪强度，根的直径越细，其抗拉强度越高。另外，植物躯干、根系对边坡土壤的锚固和抗滑作用，植物对土壤水分的蒸发蒸腾作用减小土壤孔隙水压力而利于边坡的稳定等。 　　1.3生态修复和水质净化作用 　　河岸带植物群落在生态环境修复和水质净化方面具有十分重要的作用。岸边带生态系统具有廊道功能、缓冲功能和植被护岸功能，如岸边带的植被吸收可以控制水体污染物质的输入和输出；岸边带还可以稳定堤岸，促进岸边的水土保持，为水生生物提供一个繁衍生息的场所，提高水域和陆地的生物多样性，使整个水陆系统保持良好的生态连续性，提高水体自净能力。 　　 　　2.植物措施的类型 　　 　　

2.1单纯植物护坡技术 　　单纯植物护坡是河道生态建设中全部采用植物进行保护岸坡的技术。该技术主要用于修复那些岸坡较缓、土壤侵蚀不严重的河流。 　　2.1.1乔灌草结合护坡技术乔灌草结合护坡技术是指从河道坡脚至坡顶依次种植沉水植物、浮叶植物、挺水植物、湿生植物（乔灌草）等一系列护坡植物，形成多层次生态防护，兼顾生态功能和景观功能。挺水、浮叶以及沉水植物，能有效减缓波浪对坡岸水位变动区的侵蚀。坡面常水位以上种植耐湿性强、固土能力强的草本、灌木及乔木，共同构成完善的生态护坡系统，既能有效地控制土壤侵蚀，又美化河岸景观。全系列生态护坡技术主要应用在那些出现表层土壤侵蚀、植被稀少、景观要求较高的河段。例如，李小平和张利权在浦东机场镇河道中采用沉水植物菹草、挺水植物茭白和菖蒲、湿生植物结缕草、垂柳和杞柳进行河道修复工程，10个月后发现土壤剪切力和生物多样性都得到明显改善；刘娜娜等分析了中山岐江公园亲水生态湖岸建设中实施乔灌草结合技术改造后，生态环境得到改善，生物多样性明显提高。 　　2.1.2活枝扦插技术利用可以生根的植物活枝直接扦插或按压进入坡岸土壤。活枝生根后，将坡岸土壤颗粒连固在一起，同时吸收多余的土壤水分。该方法扦插速度快，并可以与其他植物措施（如活枝捆栽方法等）联合使用。其生态效果为强化土壤表面侵蚀控制，与周边植被一起改善植物自然定居的环境，创建坡岸两侧的生物栖息地。该技术适用于生态问题比较简单，水力学问题不大的河段。 　　2.2植物工程复合方法 　植物工程复合方法是生物技术与工程技术相结合的复合式生态护坡技术。这种生态护坡技术强调活性植物与工程措施相结合，技术核心是植生基质材料，依靠锚杆、植生基质、复合材料网和植被的共同作用，达到对坡面进行绿化和防护的目的。该技术主要用于修复那些侵蚀非常严重、出现整体滑塌的陡坡。　　2.2.1土工布―灌木层插和石笼―灌丛层插土工布是水利上常用的固坡结构，每一层土工布都包裹一层土壤，将可生根的灌木柳枝水平栽插在两层土工布之间的土坡中，就形成了土工布―灌木层插的复合式土壤生物工程固坡结构。此方法的种植过程比简单灌丛层插要复杂，成本较高；但可构造一个全新结构的、具有很好固土效果、抗冲刷性能强的生态坡岸，恢复冲蚀比较严重的凹岸生态环境。　　2.2.2三维植被网护岸技术原用于山坡中公路路坡的保护，现在也被用于河道岸坡的防护。它是以热塑性树脂为原料，经挤出、拉伸焊接、收缩等一系列工艺制成的两层或多层表面呈凸凹不平网袋状的层状结构孔网，网底层为一个高模量基础层，采用双向拉伸技术，具有一定的弹性和强度，可防止植被网变形，并能有效防止水土流失。网表面为一个起泡层，蓬松的网袋内有较大的容土空间，植草覆盖率高，这种三维结构保证了草籽更好的与土壤结合。根据岸坡地形地貌、土质和区域气候等特点，在岸坡表面覆盖一层三维植被网，并按一定的组合与间距种植多种植物，通过植物的生长达到根系，加强根茎叶防冲蚀的目的，可在坡面形成茂密的植被覆盖，在表层形成盘根错节的根系，有效抑制暴雨径流对边坡的侵蚀，增加土体的抗剪强度，大幅度提高岸坡的稳定性和抗冲刷能力。 　　 　　

3.展望 　　 　　

河道恢复是动态的、易受植物群落演替特征和恢复力影响的过程，因此要经历较长时间，但是往往工程实施后缺乏长期监测，这可为河道的适应性管理和其它工程项目的实施提供重要的科学依据；不同地区河道重建中适宜乔灌草种类的选择与最佳搭配；河道植物（木本植物和草本植物）的固坡作用和水土流失控制中的作用机理，以及实施植物措施后对提高生态系统的生物多样性、生境改善、降低面源污染入河等的经济学问题等；河道建设项目以及不同河道工程中成功利用植物措施的全面评价方法体系的构建；生态河道建设中联合使用植物措施与工程方法，将监测、模型模拟和生态评价有机结合，实现河道的建设与管理的数字化。另外，河道生态建设是综合性科学，应加强各学科之间的合作与交流，进行大尺度（遥感和地理信息系统）上的定量研究。