1、河道生态修复及几个问题的初探 沈承秀（1965）女 高级工程师 主要从事水工防渗、生态防渗以及河湖综合治理工作。摘要：本文对河道生态修复的必要性及它的主要措施，生态护岸的类型、材料作了介绍，提出了河道生态修复与现有建设成果、防渗防冲与透水透气、行洪与种植、绿化与硬化等之间的矛盾和问题，并作了初步的探讨。目的是抛砖引玉，引起当前河道生态修复规划设计中需要深入思考、探讨，并解决这些问题。关键词：河道生态修复 生态护岸的类型与材料 矛盾和问题1 河道生态修复的必要性11 河道生态修复的定义和主要措施河道修复是指使用工程的、生态的或是综合的措施，使河流恢复因人类活动的干扰而丧失或退化的全部或部分自然功
2、能，这些功能例如：保持水土，调节小气候，维护生物的多样性，保持和谐自然的风景和环境等。河道生态修复的工程措施是指通过建设的方法消除那些与生态环境不协调或有害的存在，例如：污水处理，底泥清除疏浚，人工湿地，引水调控等；生态措施是指通过生态构建方法，在修复区域内有重点、分层次的进行生态修复，例如：天然湿地的修复，生态护岸、护坡，生物措施，进行生态移民等。1.2 河流型态的自然性和人为性众所周知，由水流通过对泥沙的侵蚀、搬运和堆积，形成蜿蜒曲折的自然河流，形成了河流的浅滩、深潭、弯道、落差等独特的多样性的型态。在平面上，它是蛇形的、多弯的；在断面上，它也是不规则、不对称的。河流的这些型态结构由于大自
3、然的冶炼，更有利于稳定、消能、净化水质、保护生物的多样性以及降低洪水的灾害性和突发性，更具有其原有的种种自然功能。然而，人类为了生存，为了发展，却按自己的意志去“改造自然” ，全世界约有 60以上的河流已被人类进行了人工改造，包括筑坝拦截河流，筑堤约束河流，对弯道进行裁弯取直，对河槽进行护坡护底，许多河道被渠化，于是在平面上河道变成了直线化，在断面上河道变成了几何规则化，河床与边坡硬质化，河流在纵向和横向均变成不连续。这些人为导致的变化使河流型态多样性大大降低，引起生物群落多样性下降，从而影响了河流生态系统的健康，反过来又影响了人类自身的利益。1.3 河道生态修复的重点河岸带河岸带是指高低水位
4、之间的河道以及高水位以上直至河水影响完全消失为止的地带，也可以泛指一切邻近河流、湖泊、池塘、湿地等水体，且有显著资源价值的地带。河岸生态系统是联系陆地和水生两大类生态系统的纽带，边缘效益显著，对河流变化极为敏感，所以它是河流生态修复的重点。在传统的水利工程设计思想影响下，河道的护岸、护坡工程主要考虑工程结构的安全性及耐久性，故多采用砌石、混凝土或钢筋混凝土等硬材料，这样河道的硬化就隔断了水生态系统和陆地生态系统的联系，改变了自然河岸的生态功能和结构，破坏了河流的生态过程，从而导致河流自身净化能力和恢复能力的降低，水体污染严重，鱼类等水生物栖息地消失等一系列问题。1.4 河道生态修复的必要性综上
5、所述，因人类活动造成了河流生态系统的连续性遭到破坏，水生态系统孤立化，水循环短路化、绝缘化，从而导致了水生态、水环境恶化，为了纠正人类活动中的偏差和错误，为了社会经济的可持续发展，河道生态修复必须提到日程上来，成为今后河道整治的主要内容。2 河岸生态修复的种类和材料2.1 河岸生态修复的种类河道断面大致可以分为 U 型、梯形、矩形、复式等几种类型， U 型断面一般为天然河道的断面，不规则、不对称；梯形及复式断面具有边坡；矩形断面河岸为直墙。根据上述“ 河岸带 ”的概念，河岸生态修复应当包括护岸、护坡乃至护底、护脚，对于有堤防的河道，也应包括堤防。故此，目前已有“生态护坡” 、“生态护岸”、 “
6、生态堤防”种种称谓，其实都是河岸生态修复的内容。仅以 “护岸”为例列举其不同种类：护岸种类可以分为非生物材料护岸及植物（生物）型护岸两大类，河岸生态修复应选择亲水性和透水性较强的非生物材料，以下是常用的几种：（1）天然材料护岸：包括木桩、竹笼、石笼、石积（无规则堆积）护岸等。（2）生态袋柔性护岸：是一种软体环保材料建造的，主要功能是取代传统的高耗能、高污染的钢筋、水泥、石块等硬体边坡。（3）绿化混凝土护岸：是一种无砂大孔混凝土，由粗砂砾料或碎石、水泥加混合剂压制而成，它既有透水透气性，又有较大的抗拔力，可以长草生根，满足植物生长。（4）土工合成材料护岸：例如三维土工网，三维植被网，土工织物袋，
7、土工格栅等。（5）格宾网护岸：是用金属丝编织成的六角形网眼网笼，内填块石，耐腐蚀、抗冲刷，柔韧性、高适应性强，具透水性，可种植物。（6）其他类型护岸：净水石笼护岸，结构有水体自净功能，适用于污水河道。生物护岸主要是植物护岸，有水生植物（如芦苇、水竹、水菖蒲等） ，湿地植物（如柳、杨、水杉、水松等） ，边坡植物（河道常水位以上种植，如簸箕柳、池杉等乔灌木） 。动物护岸也有，如萤火虫护岸，鱼巢护岸等。2.2 河岸生态修复的材料以上各种类型的护岸实际上是以材料分类的，以往涉及到使用的生态修复材料，除以上材料外，还有生态砖、鱼巢砖等构件；石笼席、天然材料垫、土工布包裹、土工格室、椰壳纤维棚、间插枝条、
8、木框墙等，至于植物品种就更多，要适合当地的土壤、气候、地下水质等因素，因地制宜的选择。3 河道生态修复中的几个问题河流是人类生存和发展必不可少的要素，是水环境的重要载体，也是自然环境的重要组成部分。千百年来人类为了生存和发展，一直朝着“除水害、兴水利”的目标努力，从大禹治水到李冰父子修建都江堰，都是我们引以为自豪、流传百世加以称赞的壮举，这就不能说人类就不能去改造自然，一动就破坏自然、破坏生态，而是要如何解决好改造自然和适应自然或融入自然这个矛盾的问题。传统的河道治理中，由于片面强调防洪、排涝或兴利输水，不考虑对水生态、水环境的影响，于是以筑堤修库、加固堤防、疏浚淤泥、硬化衬砌等手段为主，给河
9、道带上了沉重的“ 枷锁 ”和“盔甲”，本想一劳永逸，人定胜天，结果却适得其反，牺牲了河道可持续发展的空间，损伤了河道的健康，破坏了生态系统，污染了水环境，缩短了河流的生命，退化了河道应有的功能。这就当然要把河道生态修复作为人类当今的必然选择，这也是落实科学发展观、创建和谐社会，提倡以人为本、人与自然和谐相处的必由之路。但我们还必须解决好以下几个矛盾的问题，才能使今后的河道整治不犯错误或少犯错误。（1）河道生态修复与已有河道建设成果的矛盾建国五十多年来，我国在大、中、小河流上已经建设了许多水库、闸坝、堤防，进行了衬砌、护岸、险工加固、河床疏浚、裁弯取直、开辟渠道，新挖河道等一系列工程措施。这些已
10、有的工程在防洪、除涝、引水、通航、灌溉、发电等方面发挥了很好的功能，产生了巨大的效益，虽然这些设施有负面影响，也约束了河道生态修复，但绝不能简单地加以一概否定。用机械性的拆除以恢复生态，事实上在国外已经发生过，例如：美国在 2000 年拆除了赛特尔大坝，日本在境川把原来已经裁弯取直的河道重新恢复到原有样子，它们都过于依赖了人工的做法，忽略了经济、社会发展的影响，忽略了自我生态修复的能力，于是其可持续性遭到质疑，也应引以为戒。我国是发展中国家，资金少、起步晚，因此我们不可能回到原来的我们也说不清的生态目标，我们只能立足河流生态系统现状，积极创造条件，充分发挥生态系统的自我修复功能，尽量减少人为对
11、河流生态系统的胁迫，并尽可能地投入一部分资金，在河道综合治理的前提下更多地考虑河道生态修复。若是过于强调突出生态修复，忽视河道原有建设成果和功能，力图“ 创造 ”一个新的生态系统，那岂不又是一个 “改造自然”的新翻版。（2）防冲防渗与透水透气的矛盾河道两岸的堤岸对于防洪和输水都有至关重要的作用，当洪水发生时要求堤岸经得起冲刷，当河道输水时，要求不能渗漏流出堤岸以外，但河道生态修复却需要采用很多透水透气的生态材料去构筑堤岸，以便种树植草，有利于植物生长，这自然是相互矛盾的。为此，在生态护岸设计时，一定要首先考虑堤防的牢固及岸坡的稳定，尽量把生态材料及植物栽种设计在正常水位以上，在石笼、生态砖、鱼
12、巢砖等结构附着的土坡下，为了防止水流和波浪的淘刷，要设计反滤层，对有防渗要求的部位，可以采用既能防渗又能种植的膨润土防水毯。膨润土防水毯(土工合成材料粘土衬垫 GEOSYNTHETICS CLAY LINER)简称GCL，是一种新型环保生态复合防渗材料，它由二层土工合成材料间夹封优质防渗钠基膨润土，通过针刺复合而成。根据工程需要，还可以在防水毯上粘复HDPE 膜，以适应特殊环境的铺设。本产品整体稳定性好，抗拉强度高，中间夹封的防渗膨润土属无机材料，吸水后高度膨胀，形成不透水的凝胶防渗体，渗透系数510-11m/s,具有如下特性：密实性：钠基膨润土在水压状态下，形成隔水膜。本产品在 5mm 厚的
13、情况下，它的渗透系数是 510-11m/s 以下，相当于 1m 厚压实粘土的抗渗效果；柔韧性：本产品具备很好的柔韧性，可适应于不同地形，特别是沉降造成的变形；自保性：遇水后，钠基膨润土颗料膨胀率可达 15 倍左右，而且不怕冻胀破坏，具有较高抗拉强度，同时具有自我修补 2mm 裂缝的修复能力，从而继续保持其防水能力。它是目前市场上唯一一种可以用钉子钉的防水材料；结合性：由于它是土工聚合体，增加了磨擦力，提高了与地基和保护层的结合能力；耐久性：因为钠基膨润土是天然无机矿物质，不会出现老化、腐蚀现象，耐久性很强，据测试本防水材料的正常使用寿命可达 50 年以上；环保性：由于原材料为天然无机材料，生产
14、过程也有严格的环保管理和测试，本产品对人体和环境无害，属于新型环保防水材料；易施工：本产品可直接在潮湿土层基面上施工，将本产品覆盖铺设，其上加盖土石类保护层即可完工，施工简单，工期短；性价比高：本产品价格适中，而且施工方便快捷，造价低，性能远高于其他防水材料。基于以上特点，膨润土防水毯现已广泛应用于各项工程项目中，其中典型的工程案例有：奥运龙形水系防渗工程、北京清河导流渠和仰山大沟环境治理防渗工程、北京元大都遗址公园水景防渗工程、郑州郑东新区 CBD 中心湖防渗工程、太原汾河城市河道整治二期防渗工程、北京大兴新凤河河道治理防渗工程、北京平谷将军关河道治理防渗工程等。（3）行洪与种植的矛盾对有防
15、洪功能的河道，传统的理念是河滩地与堤岸上是不允许种植的，不要说是树木、灌木，就是滩地上的高杆农作物（如玉米、高粱等）都视为阻碍行洪应当清障的。现在生态修复要种草、种树、种乔木、种水生植物岂不矛盾？解决此矛盾可有多种处理方法，但最根本的原则应当是保证行洪河道在其防洪标准下有足够的行洪断面。例如：我国黄河郑州河段就种植有 500m 宽的防浪林，它既是保证大堤安全防止波浪冲刷的防护工程，也是恢复黄河生态、绿化黄河、防风固沙的生态工程，因为该处堤距平均在 10km 左右，防护林宽度只占两岸堤距 5，不会对 3km 宽的排洪河槽有什么影响。又如德国的莱茵河，沿河森林茂密、湿地发育、水质清澈，许多河段没有
16、堤防或只有自然生态的堤岸，一些沿河城市只有临时的防洪护岸设施，只有当预报上游来洪水时，才设置临时堤防防洪。此外，国外还多采取退堤、拆堤给河流以空间等措施，结合洪水管理来协调防洪与生态修复的矛盾。这些新的理念和方法都是可供我们借鉴的。（4）绿化与硬化的矛盾一些河段，特别是城市河道已经形成硬护岸，多为混凝土护岸、护坡或浆砌石挡土墙，为了美化城市，营造景观，需要种树、种花、种草，可是岸边已成硬化堤岸，两岸空间又很狭小，在这种情况下，一是改造河岸、设置亲水平台或台阶，二是利用大型盆土、槽土进行美化环境的种植，在有空间的堤防之外增加绿化带等补救措施，可以缓解矛盾。除上述矛盾外，还有土壤种植与河岸稳定，堤防坚固与生态构件松散体护岸，河道中壅水与效能、凹岸淘刷与凸岸淤积、险工防护与深潭浅滩的形成之间等等矛盾，都是在生态河道修复中需要考虑和解决的问题，也是河道整治规划设计中需要解决的一系列新课题，本文仅是抛砖引玉，提出问题以便与同仁深入探讨并解决之。
