传统的河道整治,一般采用单纯的工程措施护坡,主要有浆砌或干砌块石护坡、现浇混凝土护坡、预制混凝土块体护坡等,护砌形式多为梯形或矩形断面,有些甚至是全断面衬砌。这些结构形式的传统护坡,在保持坡岸的结构稳定、防止水土流失以及防洪排涝等方面,起到了一定的作用,但却对景观、环境和生态产生了不同程度的负面影响。而目前采用的生态型护坡一般是采用植物护坡或植物与工程措施相结合的复合护坡。因为植被的存在,恢复了护坡应具备的生态学功能,相对于传统护坡有了较大改善。
以抛石、砌石、混凝土块、现浇混凝土、铰链混凝土及土工模袋等为材料的光洁、硬质传统护坡,岸坡没有植物作为屏障,会使岸边的垃圾以及地表径流带来的污染物轻易进入水体,加速水体水质的恶化,造成污染。而生态护坡所用材料一般为天然石、木材、植物、多孔渗透性混凝土及土工材料,因为植被能够滞纳垃圾和颗粒物质,过滤来自高地以及地表径流中的污染物,起到保护河道水体的作用。土壤生物工程柴笼、灌丛垫和传统的植草护坡对悬浮固体和营养盐的截留率达到80%以上。
另外,寸草不生的传统硬质护岸,破坏了水体-土壤-生物之间的物质和能量循环体系,不利于具有净水功能的水生生物的生长,削弱了水体的自净能力。生态护坡所采用的植被以及新型材料加强了护坡的透水性和透气性,在一定程度上保持了水体-土壤-生物之间的物质和能量循环,保护了水体的自净能力。
传统护坡增强了对光照的吸收,导致水体温度变化过大,不利于维持水中生态平衡。水温的变化过大,不利于对温度敏感物种的生存;对鱼类产卵产生较大的负面影响,因为鱼类的正常繁殖对温度的反应非常敏感;在高温季节,还会孳生传染病菌。而引入植被、灌木或森林的生态护坡在调节光照吸收和防止水温变化过大方面起到了一定的作用,因此,从这个层面上说,生态护坡在一定程度上改善了水生生态系统的平衡。
混凝土和砂石修葺的传统护坡岸线平行,岸坡硬化,断面形态规则,断面尺寸沿程不变。这种设计在一定程度上加快了水体的流速,加大了水流冲刷力度,水中一些生物会被水流冲走,使水中生物减少,岸上又缺乏天然植物,直接影响沿河野生物种,如水鸟等的生存。据统计,目前河道衬砌后,沿河生物种类减少了70%以上,而水生生物也只相当于原来的50%,加之河道的裁弯取直、横断面的几何规则化,使自然河流系统中河床的异质性不复存在,许多水生生物无法安身,不能形成多种多样的生境组合。生态护坡岸线蜿蜒自如,岸坡近天然态,断面形态具有多样性、自然性、透水性,有利于维持河道水体的原有流速,同时也为各种生物的生长、昆虫和鸟类的栖息、鱼类的繁殖提供了有利的水边环境,保护了河道系统的生物多样性。
过去没有绿色的传统护坡,使河道失去了原有的生机。而增加了绿色的生态护坡,恢复了护坡的绿色景观,满足了现代人回归自然的追求。生态型护坡是在传统型护坡基础上的改进,不单纯局限于新型环保材料或技术的应用,同样重视发掘传统人工材料和技术的生态功能以及改进传统的护坡方法,在设计和施工中更多地顾及环境和生物的需求。因此,生态型护坡既源于传统型护坡,又有别于传统型护坡,是护坡工程发展的崭新阶段。
河流生态系统是一个开放式的系统,它与周围其他生态系统之间存在着频繁的物流、能流以及信息流交换。其中与陆地生态系统的相互作用最为显著,水体中很多生物的物质和能量源都来自于陆地生态系统。而河流与陆地之间主要是通过护坡相互作用的,护坡以及河堤绿化带将两者紧密地联系起来,它是河流生态系统与陆地生态系统进行物质、能量、信息交换的一个重要过渡带,成为两者之间相互作用的重要纽带和桥梁。因此,在河流整治中应注重人与水和谐相处和强化自然的治水新理念,即河流堤岸建设既要使堤岸、护坡发挥出水利工程泄洪、排涝、蓄水等功效,还要注重与周围生态环境相融合,实现人和自然的协调发展。生态护坡处于河流生态系统和陆地生态系统的交错带,具有明显的边缘效应,它在满足河流泄洪、排涝以及稳定堤岸的同时,对于维持河床稳定、增加动植物物种种源、提高生物多样性和生态系统生产力、提高河流自净能力、改进邻近地区的微气候、开展休闲娱乐活动等方面均有重要的现实意义和潜在价值。
然而,作为一种新技术,生态护坡技术的发展还不完善,存在着一定的不足之处:
(1)植被的生长发育有极大的时空变化限制。由于水流不断对岸坡坡脚进行冲刷,极易导致岸坡土壤流失,从而影响岸坡上植物的生长。
(2)植物种植季节、种植位置受到一定的限制。植物种植下限受水位限制,如果下限设置在水中太低,一些植物不易成活;如在水面以下的坡面上种植,则需植物具有较好的耐水性。
(3)对施工人员的技术要求较高。施工前必须对施工人员进行一定的技术培训。
(4)目前的生态护坡设计中,仅仅考虑了护坡上的植物,忽略了动物及微生物的存在,没有将生态护坡作为一个完整的、多样的、动态性的生态系统,忽略了其真正的意义。在生态护坡的设计中,要对其结构、材料、布置方式比例等进行实地验证,以获取丰富的经验。为了做好生态护坡设计,还要对河道现状进行深入调查论证,分析其利弊,以提出具有针对性的设计方案。