淺析河道生態(tài)護坡
摘 要： 生態(tài)類護坡體現(xiàn)了“人與自然和環(huán)境協(xié)調發(fā)展”的理念。人與自然同在, 工程建設與生態(tài)保護相結合, 是現(xiàn)代水利應樹立的基本理念。本文介紹了河道生態(tài)護坡的基本要求，分析了河道生態(tài)護坡的技術措施。
關鍵詞：河道 ， 生態(tài)護坡 ， 技術措施
生態(tài)類護坡不僅能滿足河道岸坡的穩(wěn)定性和河道防洪排澇的基本功能, 而且日益融入城市園林景觀、 生態(tài)保護、 建筑藝術等多種內(nèi)容, 體現(xiàn)了“人與自然和環(huán)境協(xié)調發(fā)展”的理念。人與自然同在, 工程建設與生態(tài)保護相結合, 是現(xiàn)代水利應樹立的基本理念。生態(tài)護坡的正確應用,可實現(xiàn)安全護砌與生態(tài)保護的結合, 解決護砌材料劣化人類生存環(huán)境問題,是對傳統(tǒng)護砌材料于技術的重大變革, 符合生態(tài)保護與水利可持續(xù)發(fā)展的策略。
一、河道生態(tài)護坡的基本要求
1、邊坡穩(wěn)定
雖稱生態(tài)護坡, 但其根本還是一種護坡, 還是要以滿足河道在設計流速水流沖刷下, 具有足夠的抗沖刷能力, 邊坡要具有足夠的穩(wěn)定性。
2、當?shù)厝〔?/p>
設計應因地制宜, 在對當?shù)刈匀画h(huán)境充分了解的基礎上, 進行與當?shù)刈匀画h(huán)境相和諧的設計。根據(jù)當?shù)貙嶋H情況, 盡量選取當?shù)夭牧稀?植物和建材, 使生態(tài)護坡與當?shù)刈匀粭l件相和諧。
3、保護與節(jié)約自然資源
盡可能減少能源、土地、水、生物資源的使用, 提高使用效率。利用原有材料, 包括植被、 土壤、 磚石等服務于新的功能, 可以大大節(jié)約資源和能源的耗費。
4、回歸自然
自然生態(tài)系統(tǒng)為維持人類生存和滿足人類需求, 需要提供各種的過程, 就是生態(tài)系統(tǒng)的服務。生態(tài)護坡應本著取之自然、 用之自然、 回歸自然的原則。
二、河道生態(tài)護坡的技術措施
在科學技術飛速發(fā)展的今天， 新型材料和新技術必將作為河道護坡和護岸結構改造的主要源泉。在國內(nèi)和國外相繼出現(xiàn)了一批用于生態(tài)方面的材料和技術， 如植被草、 水力噴播植草技術、 土工材料綠化網(wǎng)、 植被型生態(tài)混凝土、生態(tài)格網(wǎng)等等。雖然它們起源時不一定用于河道護坡和護岸結構方面，但在河道護坡使用上可以借鑒和參考。下面介紹幾種生態(tài)護坡技術。
1、植物護坡
發(fā)達根系固土植物在水土保持方面有很好的效果，國內(nèi)外對此研究也較多， 采用發(fā)達根系植物進行護坡固土，既可以達到固土保沙， 防止水土流失， 又可以滿足生態(tài)環(huán)境的需要， 還可以進行景觀造景。植物護坡技術常用于河道岸坡及道路路坡的保護，國內(nèi)很多河道治理及道路建設中都使用了這一技術， 如在吉林省西部嫩江流域治理工程中， 吉林省水土保持科學研究所許曉鴻、 王躍邦、 劉明義等人提出了以當?shù)氐呐Ｃ荨?早熟禾、 翦股穎等 8 種草本植物為護坡植物， 河柳等灌木為迎水坡腳防浪林的植物護坡技術。
固土植物可根據(jù)該地區(qū)的氣候選擇較為適宜的植物品種， 一般考慮以下條件： ①對土質要求不高， 適應氣候條件強。 耐酸、 耐堿、 耐寒冷、 耐高溫、 耐干旱等， 生長能力強。 ②根系發(fā)達， 莖干低矮、 枝葉茂盛、 生長快、 綠期長， 能夠迅速覆蓋地表。③生根性強， 成活率高， 并能夠吸收深層水分和養(yǎng)分，有效固土。④ 價格低廉、 管理粗放、 無須養(yǎng)護、 無病蟲害與雜草競爭性強。目前， 我國植物護坡工程中， 常用的植物可以分為冷季型和暖季型。冷季型的植物主要有： 高羊茅、 多年生黑麥草、 細弱翦股穎、 無芒雀麥、 草地早熟禾白三葉、 紅三葉、百脈根等; 暖季型的主要有： 百幕大(狗芽根)、 馬尼拉、野牛草、假儉草等。 種草應考慮混播。 播種方法主要包括： ①人工種植或移植法; ②草皮卷護坡法; ③水力噴播法等。近年來， 一些發(fā)達國家， 利用水力噴播的方法在人們常規(guī)方法難以施工的坡面上植草坪。水力噴播植草技術是指以水為載體，將經(jīng)過技術處理的植物種子、 木纖維、 粘合劑、 保水劑、 復合肥等材料混合后， 經(jīng)過噴播機的攪拌， 噴灑在需要種植草坪的地方，從而形成初級生態(tài)植被的綠化技術。與傳統(tǒng)植草方法比， 有可全天候施工， 速度快， 工期短的優(yōu)勢; 成坪快， 減少養(yǎng)護費用; 不受土壤條件差、 氣象環(huán)境惡劣等影響。
城市河道用植物護坡也存在一些問題。護坡當年易被雨沖刷形成深溝， 護坡效果差， 影響景觀。長期浸泡在水下、行洪流速超過 3m/s 的土堤迎水坡面和防洪重點地段(如河流彎道)不適宜植草護坡。
2、三維植被網(wǎng)護坡
三維植被網(wǎng)技術原先多用于山坡及高速公路路坡的保護， 現(xiàn)在也開始被用于河道岸坡的防護。它是主要利用活性植物并結合土工合成材料，在坡面構建一個具有自身生長能力的防護系統(tǒng)，通過植物的生長對邊坡進行加固的一門新技術。根據(jù)岸坡地形地貌、 土質和區(qū)域氣候等特點， 在岸坡表面覆蓋一層土工合成材料并按一定的組合與間距種植多種植物， 通過植物的生長達到根系加筋、 莖葉防沖蝕的目的，可在坡面形成茂密的植被覆蓋， 在表土層形成盤根錯節(jié)的根系， 有效抑制暴雨徑流對邊坡的侵蝕， 增加土體的抗剪強度，減小孔隙水壓力和土體自重力， 從而大幅度提高岸坡的穩(wěn)定性和抗沖刷能力。土工網(wǎng)對減少岸坡土壤的水分蒸發(fā)， 增加入滲量有較好的作用。三維植被網(wǎng)護坡技術綜合了土工網(wǎng)和植物護坡的優(yōu)點， 起到了復合護坡的作用。邊坡的植被覆蓋率達到 30%以上時， 能承受小雨的沖刷， 覆蓋率達80%以上時能承受暴雨的沖刷。待植物生長茂盛時， 能抵抗沖刷的徑流流速達 6m/s， 為一般草皮的 2 倍多。 同時， 由于土工網(wǎng)材料為黑色的聚乙烯， 具有吸熱保溫的作用， 可促進種子發(fā)芽， 有利于植物生長。
這種護坡形式雖然比單純植物護坡抗雨水沖刷效果好，但還不能完全應用到堤防迎水坡面。以后又有進一步發(fā)展，用混凝土、 石籠等做成外框來增加坡面穩(wěn)定性， 但還是難以長時間抵御較大洪水侵蝕。
3、植被型生態(tài)混凝土護坡
植被型生態(tài)混凝土是日本首先提出的，并在河道護坡方面進行了應用。近幾年，我國也開始進行植被型生態(tài)混凝土的研究。北京在公路部門進行過類似的研究試驗。 吉林省水利實業(yè)公司使植被型生態(tài)混凝土構件化， 并在實際工程中進行了應用。
植被型生態(tài)混凝土由多孔混凝土、 保水材料、 緩釋肥料和表層土組成。多孔混凝土由粗骨料、 水泥、 適量的細摻和料組成， 是植被型生態(tài)混凝土的骨架。保水材料以有機質保水劑為主， 并摻入無機保水劑混合使用， 為植物提供必需的水
分。表層土鋪設于多孔混凝土表面， 形成植被發(fā)芽空間，減少土中水分蒸發(fā)，提供植被發(fā)芽初期的養(yǎng)分和防止草生長初期混凝土表面過熱。很多植被草都能在植被型生態(tài)混凝土上很好生長， 實驗過程中， 紫羊毛、 無芒雀麥表現(xiàn)出優(yōu)異的耐寒性能。
在城市河道護坡或護岸結構中可以利用生態(tài)混凝土預制塊體進行鋪設， 或直接作為護坡結構， 既實現(xiàn)了混凝土護坡，又能在坡上種植花草， 美化環(huán)境， 使硬化和綠化完美結合。植被型生態(tài)混凝土具有較好的抗沖刷性能， 上面的覆草具有緩沖性能。由于草根的“錨固”作用， 抗滑力增加， 草生根后，草、 土、 混凝土形成一體， 更加提高了堤防邊坡的穩(wěn)定性，經(jīng)實測，對邊距 45cm 的六角形綠化混凝土孔構件，原重量30kg， 長草生根后拔起力達到 160kg。
多孔混凝土孔隙率高達 40%以上， 表面等效孔徑 2 cm～3cm， 孔隙自構件頂表面可蜿蜒通至地面， 在堤防護坡工程中，受水位驟降的影響較小; 在季節(jié)性寒冷地區(qū)， 有利于排出和降低被保護土內(nèi)含水量， 減少凍害破壞。
多孔混凝土具有較高透氣性，在很大程度上保持了被保護土與空氣間的濕、 熱交換能力。
植被型生態(tài)混凝土構件厚度與單塊幾何尺寸， 可以按照《堤防工程設計規(guī)范》(GB50286-98)有關規(guī)定計算。由于草根的“錨固”作用， 將會使上述計算結果更加趨于安全。
4、生態(tài)格網(wǎng)
生態(tài)格網(wǎng)是將抗腐蝕、耐磨損、高強度的低碳重鍍鋅鋼絲、鍍鋁鋅鋼絲(95%鋅、5%鋁，即GALFAN鍍層鋼絲)或包覆聚氯乙烯(PVC)的以上同質鋼絲，采用機器編織成雙絞或五絞狀、六邊形網(wǎng)目的網(wǎng)片。目前該項技術產(chǎn)品在美國和歐洲有相應的標準。
根據(jù)工程設計要求制作、組裝成箱籠并裝入塊石等填充料后連接成一體的結構，用做堤防、路基防護工程的新技術。主要用于河流護坡，泥石流的防治，山體滑坡的治理，公路、鐵路路基的防護同時實現(xiàn)植被綠化、生態(tài)環(huán)境保護。目前該技術成功運用于部分河道和公路工程中。
生態(tài)格網(wǎng)護坡結構的主要優(yōu)點
(1)適應性強：生態(tài)格網(wǎng)工藝以鋼絲網(wǎng)箱為主體，為一柔性結構，能適應各種土層性質并與之較好的結合，能很好的適應地基變形。
(2)透水能力強：生態(tài)格網(wǎng)工藝可使地下水以及滲透水及時的從結構填石縫隙中滲透出去，能有效解決孔隙水壓力的影響，利于岸(堤、路、山)坡的穩(wěn)定。
(3)結構整體性強：生態(tài)格網(wǎng)網(wǎng)片是由機械編織成雙絞、蜂巢形孔網(wǎng)格，即使一兩條絲斷裂，網(wǎng)狀物也不會松開。有其他材料不能代替的延展性，大面(體)積組裝，不設縫，整體性強。
(4)施工方便易組合：可根據(jù)設計意圖，工廠內(nèi)制成半成品，施工現(xiàn)場能組裝成各種形狀。
(5)耐久性好：生態(tài)格網(wǎng)網(wǎng)絲經(jīng)雙重防腐處理，抗氧化作用強，抗腐耐磨，抗老化，使用年限長。生態(tài)格網(wǎng)材料有相應的防腐蝕試驗要求和標準。
(6)美化環(huán)境、保持生態(tài)：網(wǎng)箱砌體石縫會被土填充(人工或自然)，植物會逐漸長出，實現(xiàn)工程措施和植物措施相結合，亦綠化美化景觀，形成一個柔性整體護面，回復建筑的自然生態(tài)。結構填充料之間的縫隙可保持土體與水體之間的自然交換功能，同時也利于植物的生長，實現(xiàn)水土保持和自然生態(tài)環(huán)境的統(tǒng)一。
參考文獻：
[1] 王駿. 城市河道整治中的生態(tài)護坡結構探討[J]. 中國西部科技, 2011,(01) .
[2] 彭攀,吉順莉. 生態(tài)護坡在城市河道整治中的應用[J]. 珠江現(xiàn)代建設, 2011,(02) .
[3] 王凱浩,張靜文. 生態(tài)護坡技術在城市河道整治中的應用[J]. 水利水電工程設計, 2011,(01) .
[4] 曹仲宏,徐澤. 現(xiàn)代城市河道生態(tài)護坡淺談[J]. 城市道橋與防洪, 2011,(02) .
[5] Ghislain Brunet. Randall Shuey stream stabilization with vegetated gabion weirs. Land and Water.2006(5):21-26
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
