生态型河道石笼护岸技术关键问题探析

引言

河流生态系统健康是流域可持续发展的重要基础。传统刚性护岸结构虽能有效防洪固岸，却割裂了水陆生态联系，导致生境破碎化与生物多样性下降。在此背景下，生态型河道石笼护岸技术因其兼具工程安全性与生态亲和性而备受关注。该技术以金属网笼填充天然石料构成柔性结构体，其内部孔隙为水体交换、植物生长及小型生物栖息提供了空间。然而，技术推广中仍面临生态功能弱化、结构耐久性不足、后期管护缺失等挑战。因此，深入剖析其关键技术问题，对推动该技术的科学应用与效能提升具有迫切现实意义。本文围绕生态型石笼护岸的核心技术环节展开探讨，以期为工程实践提供系统性指导。

一、生态功能实现机理与技术适配性

生态型石笼护岸的核心价值在于超越单纯防护功能，实现生态修复目标。其生态功能源于独特的孔隙结构体系：多孔介质形成的微地形差异可诱导生态位分异，促进物种多样性；孔隙间的毛细作用与气体交换调节局部温湿度，为两栖类及底栖生物创造适宜的生存环境；同时，石料表面附着的生物膜加速水体中有机质降解，提升自净能力。该结构允许水流渗透交换，促进水陆物质能量循环，为微生物、水生昆虫及小型动物提供庇护所与繁殖场。孔隙尺度与空间分布的合理性直接影响生物可利用性，过小的孔隙易被泥沙淤塞，削弱水文连通性；过大的孔隙则降低结构稳定性，需通过实验与模拟优化孔隙梯度配置。此外，网笼表面及石缝为先锋植物定植创造基础条件，植被根系可进一步加固岸坡并增强景观效果。技术适配性要求根据河道水文特征、岸坡地质条件及生态修复目标，科学设计石笼结构形式与布局方式。例如，高流速区需采用重型网笼与锚固技术强化结构稳定性，同时嵌入大粒径石料减少水流剪切力对孔隙生态的破坏；生态敏感区则需侧重孔隙连通性与植被配置，如采用阶梯式石笼组合增强纵向生境连续性，或预留浅滩区促进挺水植物群落发育。忽视区域差异性将导致生态功能与工程需求错配，甚至因局部水力条件改变引发河床侵蚀或沉积失衡等次生问题。

二、材料选择与结构设计优化

材料性能与结构设计是保障工程耐久性和生态有效性的物质基础。金属网材需具备高强度、耐腐蚀及抗变形能力，优先选用高锌铝合金覆塑钢丝或环氧涂层钢丝，其抗腐蚀寿命可达 50 年以上，显著降低全周期维护成本；镀层工艺与材质选择直接影响结构寿命。填充石料应满足级配合理、抗风化、无污染等要求，避免选用易溶蚀的石灰岩或含硫化物矿岩，防止水质碱化或重金属析出；其粒径分布需兼顾结构密实度与孔隙率平衡，建议采用 40% 大粒径石料（ >150mm ）构成骨架， 60% 中小粒径填充孔隙，形成稳定多级配体系。结构设计优化需统筹力学稳定性与生态需求。网笼单元尺寸、组合形式及堆叠方式需经水动力模型与土体应力耦合验算，针对弯曲河段采用弧形网笼单元减少水流冲击应力集中；确保抗冲刷抗滑移性能。同时，设计应预留足够的生态空间：在临水侧网面增设可降解纤维种植袋，内置缓释肥基质加速植被定植；优化表层石料粒径以利种子滞留，或分层填充腐殖土与砾石混合层促进深根植物发育。创新性做法包括在石笼内部预埋蜂窝状生态模块，引导根系网络化生长，增强结构整体性与固碳能力。

三、施工工艺与质量控制要点

施工环节是将设计理念转化为实体工程的关键，其质量直接影响技术效果。基础处理须彻底，确保承载层稳固平整，避免不均匀沉降导致结构变形。石笼组装应规范，网片连接强度须达标，防止使用中松脱解体。石料填充需分层进行，人工配合机械确保密实均匀，避免局部空洞引发结构失稳，同时需保护网面镀层免受机械损伤。重点控制填充密实度与孔隙分布的均匀性，这是维持结构整体性与生态功能的基础。施工过程需最大限度减少对河道原生植被与底质的扰动，完工后及时清理场地，减少施工活动对水体的二次污染。

四、生态协同与生物栖息地营建

石笼护岸的生态价值提升需主动构建多要素协同机制。核心在于利用并强化其多孔介质特性，模拟自然河岸生境。可通过策略性调整局部石料组成与堆砌方式，形成光照、湿度梯度差异的小环境，为不同生态位物种提供选择空间。植被恢复是生态协同的关键纽带。优先选用乡土湿生、水生植物，采取扦插、播种或预植草皮等方式，促进植物在石缝间自然繁衍。植被选择需考虑根系固土能力、景观季相变化及对野生动物的饲用价值。此外，可在石笼结构外侧或后方回填改良土壤，种植灌木以增强纵向生态廊道功能，或设置人工鱼巢、昆虫旅馆等辅助设施，丰富生物多样性。

五、长期维护管理与风险防控

生态型石笼护岸并非一劳永逸，其长效性依赖于科学的运维体系。维护管理需贯穿全生命周期。初期需监测植被成活率及生长态势，及时补植并清除入侵物种。定期巡查结构完整性，关注网材锈蚀、石料流失或局部变形迹象，尤其洪水过后须全面检查。生态功能评估应常态化，监测孔隙淤堵程度、水体交换效率及指示物种活动状况，据此调整管理措施。风险防控重点在于预见性处理潜在问题，如极端水文事件前的结构加固、针对网材腐蚀的阴极保护技术应用、以及建立生态基流保障机制防止植被干旱死亡。建立动态维护档案，为技术优化积累数据支撑。

结论

生态型河道石笼护岸技术通过孔隙结构调控与生态空间营建，实现了防洪安全与生态修复的双重目标。研究表明：技术内核在于协同力学稳定性与生态功能——孔隙体系促进水陆物质循环和生物栖息，植被恢复强化岸坡结构与生物多样性；材料与结构设计需统筹耐久性与生态适配性，优选耐蚀网材与级配石料，创新植入生态模块以引导根系发育；精细化施工是质量保障基石，基础处理、石料填充及孔隙控制直接影响工程可靠性；长效运维机制是可持续性的关键，需建立涵盖结构监测、植被管护及生态功能评估的动态管理体系。未来应深化孔隙生态耦合机制研究，开发智能监测与低干预维护技术，推动该技术向生态化、智能化方向进阶发展。

参考文献：

[1]唐鹏华.浅析护岸工程中水下石笼施工技术的创新[J/OL].中文科技 期刊数据库（全文版）工程技术,2023(4)[2023-04-01].

[2]张丹丹.义县防洪治理工程格宾石笼生态护岸技术的应用[J].地下水,2021,43(02):230-232.

[3]陈畅.生态联合挡墙石笼护岸技术在中小河流治理中的应用[J].黑龙江水利科技,2022,50(11):135-138.

[4]王建伟.铁丝石笼护岸技术在冲刷严重河段的应用与效果分析[J/OL].中文科技期刊数据库（引文版）工程技术,2024(10)[2024-10-01].

[5]高彦君.格宾石笼生态护岸技术在滹沱河防洪整治工程中的应用[J].水科学与工程技术,2021,(06):73-75.

[6]马玉军,张勇,李俊,等.高寒地区石笼护岸破坏形式及机理[J].科技创新与应用,2020,(02):41-42.