第 1 章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
水利工程基础设施的快速发展，必然会破坏建设区原来的表土层和原生态植被群落，导致出现大量的次生裸地或建设严重的水土流失和土地沙化现象的发生。拒不完全统计，我国大约有80%的城市河道已经受到不同程度的污染，由此造成的直接经济损失就高达377亿元。据1999年全国环境状况公报可知：我国流经城市的河段普遍受到严重的污染，141个国控城市河段中，就大约有63.8%的河段处于Ⅴ类至劣Ⅳ类水质[1].
长期以来，河道传统护岸方式对河道本身的功能，如行洪、排涝、蓄水等一直受到重视，为了完成上述功能，河道护岸结构也比较坚硬，其主要考虑的是河道的行洪速度、河道冲刷、水土保持等。因此，河道的护岸结构主要采用浆砌石或干砌石护坡，现浇混凝土护坡，预制混凝土块体护坡，或现在比较常用的土工模袋混凝土护坡等结构。传统的护岸结构因采用刚性材料衬砌，不仅景观效果差，而且混凝土的水化反应、碳化反应及各种添加剂（如早强剂、抗冻剂、膨胀剂等）对水质和水环境有不良的影响；传统的的护岸结构对河道坡面采取了封闭的形式，使河道的环境条件模式化、生物种类单一化，对河流生态环境产生不良的影响；人们长期生活在这种灰色、生硬、没有活性的环境中，人们的身心健康也会遭受到侵害。河道本身也失去了原有的水环境和水边环境的功能，所以说，传统护岸技术对人类的生活环境造成非常大的影响[2].
传统护岸结构带来的环境问题越来越受到人们的重视，国内外的工程技术人员开始研究生态型护岸技术，生态护岸是指恢复后的自然河岸或具有自然河岸“可渗透性”的人工护岸。它拥有渗透性的自然河床与河岸基底，丰富的河流地貌，可以充分保证河岸与河流水体之间的水分交换河调节功能，同时具有一定的抗洪强度。
1.2 河道生态护岸国内外研究现状
1.2.1 国外发展现状
国外生态型护岸技术研究和应用的比较早，20世界50年代，在莱茵河的治理中就提出了“近自然河道治理工程”,认为河道的整治要符合植物化和生命化的原理，在莱茵河上进行了用芦苇和柳树生物护岸实验，获得较好的效果[3].加拿大、日本曾采用芦苇进行生物护坡，均取得了比较好的效果。美国和欧洲一些国家较为常用的技术是“土壤生物工程”护岸技术，美国新泽西州曾采用该生物护岸，用可降解生物纤维编织袋装土，形成形成台阶岸坡并种植植被，也取得了不错的效果[4].
德国工程技术人员认为河流近自然治理要在满足人类对河流合理利用的前提下，保护或促进河流的生物多样性，并将生物护岸法进一步发展、丰富为“多自然型河道生态修复技术”,拆除原来硬化的混凝土护岸，利用当地生长良好的草皮、树种和自然岩石护岸，给河道中当地鱼类等提供繁殖、生存空间，将等宽直线河道改为宽度自然变化，具有深潭和浅滩相间的弯曲的蛇形河道，尽可能让河流保持原有的自然状态。
日本是生态设计用于水利工程的较好的国家。日本生态护岸技术的发展已有半个多世纪的历史，并提出“新水”的概念，并且在生态护岸方面做了大量的实践；在第9次治水计划中，日本对5700公里的河流采用多个自然型河流治理法进行治理，其中2300km采用植物堤岸，1400公里采用石块和木材护岸，使用了多种生态护岸材料并提出了不同的生态护岸形式，主要包括自然型生态护岸、半自然型生态护岸与人工型生态护岸[5].日本在河道生态护岸方面形成了较为系统的生态护岸理论与多样的工程方法，如《河道计划研讨入门》、《护岸的力学方面设计法》、《生态型河流护岸工程指南》等均能代表日本在河道生态护岸工程实践的成果。
1.2.2 国内发展现状
在我国，河道治理中越来越多的堤防和护岸工程的结构设计中开始注重环境水利的设计理念，遵循生态治理的理念，在吸收国外河道治理生态护岸研究成果的基础上，河道生态型护岸工程也在我国取得了初步的应用。如上海市的河道生态绿化护坡将岸坡防护和景观设计进行了有机结合；永定河、潮白河等进行了生态护坡示范工程研究；广西漓江进行了生态护岸实验等[6].
根据河流冲刷情况、防护对象和危险程度等因素，具体可分为自然护岸、人工自然护岸、抗冲护岸三种不同的护岸类型。自然护岸主要采用喜水特性的植被，由它们的发达根系来稳固堤岸， 以保持自然堤岸特性，并采用天然石材、木材固岸护脚。人工自然护岸是在自然型植被护堤的基础上，增加夹杂营养成份的生态混凝土、新型土工织物等人工措施，在增强抗冲刷能力同时，提高坡面的绿化率。在水流冲刷严重的部位，则采用抗冲加筋生态袋、干砌块石、格宾石笼、金刚网笼等天然、生态材料护砌形成的抗冲护岸。
1.3 河道生态护岸结构及其建造技术概述
生态护岸可以归纳为自然护岸、人工自然护岸、抗冲护岸以及原护岸生态改造四种类型。其中后三种生态护岸形式需要设计护岸结构，并适用特定的技术建造。人工自然护岸在自然型植被护堤的基础上，还采用天然石材、木材护底，如在坡脚设置各种种植包、采用石笼或木桩等护岸，斜坡种植植被，实行乔灌结合，固堤护岸。在此基础上，再采用钢筋混凝土等材料，确保大的抗洪、抗冲刷能力。
具体的做法包括铁丝网与碎石复合种植基、土工材料固土种植基等。抗冲生态护岸是一种既能够满足抵御水流冲刷，又能够适用地基沉降变形，还可以提供植物生长的条件、维护自然生态环境、改善生态和景观的护岸形式。主要采用抗冲加筋生态袋、格宾石笼、金刚网笼等天然、生态材料护砌，形成抗冲护岸。大型河流和中小河流中水流流速较大和水流冲刷严重的部位，可采用抗冲生态护岸技术。原护岸生态改造是指对河道原有护岸进行生态改造。主要包括两种型式，分别为浆砌石挡墙式护和浆砌方块石斜坡式护岸绿化改造。主要通过拆除原有挡墙上层，垒砌生物袋，再种植草皮、蔓藤等绿色植物。
1.4 本论文的工作及研究目的
不同结构形式的生态护岸设计内容不同、施工建造技术不同，施工质量控制要点不同，进而使得单位工程的进度与造价均有较大的差别。河道治理需要结合局部的地形地貌、因地制宜，能够施工的时间受季节限制，本文依托大沽河综合治理工程，在有限的施工期限里选择抗冲能力、施工进度、工程造价均合适的生态护岸型式，并在施工过程中控制施工质量是研究的重点内容。
长期以来护岸工程在设计和施工中多采用已有的工程实践和经验，而生态护岸技术综合了生态、经济、社会和景观等多种功能，是囊括了园林、生物、环境工程、土木工程等多学科的一门交叉学科，并且因护岸材料、结构形式多种多样，受局部地域和气候的影响，分析和评价不同的生态护岸形式在大沽河综合治理工程中的建造技术与使用效果，对在青岛地区推广适宜的生态护岸形式有非常重要的示范作用。
1.5 本章小结
随着社会和经济的快速发展，由于人类活动的影响，河道受到不同程度的破坏，导致河道功能减退，水质下降、环境恶化，生态系统遭到破坏。随着生态环境越来越受到人们的重视，传统的河道护岸方式对环境的不利影响也逐渐受到人们的重视。在护岸工程的设计和实施过程中更加注重对环境的影响，尽量避免破坏自然生态系统的平衡，保护河道周边环境，改善河道流域生态等功能，从而起到促进整个河道流域的经济、社会的发展的积极推动作用[7].
本章首先分析河道生态护岸国内外研究现状，指出生态型护岸技术研究和应用在国外和国内均有较大的进展，生态护岸已成为目前国内外护岸型式的发展方向。其次介绍了目前常用的河道生态抗冲护岸结构的构造及建造技术，本论文的主要工作是分析和评价不同的生态护岸形式在青岛大沽河综合治理工程中的建造与使用效果。
