浅析河道生态护坡

摘　要： 生态类护坡体现了“人与自然和环境协调发展”的理念。人与自然同在, 工程建设与生态保护相结合, 是现代水利应树立的基本理念。本文介绍了河道生态护坡的基本要求，分析了河道生态护坡的技术措施。

关键词：河道 ， 生态护坡 ， 技术措施
　　生态类护坡不仅能满足河道岸坡的稳定性和河道防洪排涝的基本功能, 而且日益融入城市园林景观、 生态保护、 建筑艺术等多种内容, 体现了“人与自然和环境协调发展”的理念。人与自然同在, 工程建设与生态保护相结合, 是现代水利应树立的基本理念。生态护坡的正确应用,可实现安全护砌与生态保护的结合, 解决护砌材料劣化人类生存环境问题,是对传统护砌材料于技术的重大变革, 符合生态保护与水利可持续发展的策略。
　　一、河道生态护坡的基本要求
　　1、边坡稳定
　　虽称生态护坡, 但其根本还是一种护坡, 还是要以满足河道在设计流速水流冲刷下, 具有足够的抗冲刷能力, 边坡要具有足够的稳定性。
　　2、当地取材
　　设计应因地制宜, 在对当地自然环境充分了解的基础上, 进行与当地自然环境相和谐的设计。根据当地实际情况, 尽量选取当地材料、 植物和建材, 使生态护坡与当地自然条件相和谐。
　　3、保护与节约自然资源
　　尽可能减少能源、土地、水、生物资源的使用, 提高使用效率。利用原有材料, 包括植被、 土壤、 砖石等服务于新的功能, 可以大大节约资源和能源的耗费。
　　4、回归自然
　　自然生态系统为维持人类生存和满足人类需求, 需要提供各种的过程, 就是生态系统的服务。生态护坡应本着取之自然、 用之自然、 回归自然的原则。
　　二、河道生态护坡的技术措施
　　在科学技术飞速发展的今天， 新型材料和新技术必将作为河道护坡和护岸结构改造的主要源泉。在国内和国外相继出现了一批用于生态方面的材料和技术， 如植被草、 水力喷播植草技术、 土工材料绿化网、 植被型生态混凝土、生态格网等等。虽然它们起源时不一定用于河道护坡和护岸结构方面，但在河道护坡使用上可以借鉴和参考。下面介绍几种生态护坡技术。
　　1、植物护坡
　　发达根系固土植物在水土保持方面有很好的效果，国内外对此研究也较多， 采用发达根系植物进行护坡固土，既可以达到固土保沙， 防止水土流失， 又可以满足生态环境的需要， 还可以进行景观造景。植物护坡技术常用于河道岸坡及道路路坡的保护，国内很多河道治理及道路建设中都使用了这一技术， 如在吉林省西部嫩江流域治理工程中， 吉林省水土保持科学研究所许晓鸿、 王跃邦、 刘明义等人提出了以当地的牛毛草、 早熟禾、 翦股颖等 8 种草本植物为护坡植物， 河柳等灌木为迎水坡脚防浪林的植物护坡技术。
　　固土植物可根据该地区的气候选择较为适宜的植物品种， 一般考虑以下条件： ①对土质要求不高， 适应气候条件强。 耐酸、 耐碱、 耐寒冷、 耐高温、 耐干旱等， 生长能力强。 ②根系发达， 茎干低矮、 枝叶茂盛、 生长快、 绿期长， 能够迅速覆盖地表。③生根性强， 成活率高， 并能够吸收深层水分和养分，有效固土。④ 价格低廉、 管理粗放、 无须养护、 无病虫害与杂草竞争性强。目前， 我国植物护坡工程中， 常用的植物可以分为冷季型和暖季型。冷季型的植物主要有： 高羊茅、 多年生黑麦草、 细弱翦股颖、 无芒雀麦、 草地早熟禾白三叶、 红三叶、百脉根等； 暖季型的主要有： 百幕大(狗芽根)、 马尼拉、野牛草、假俭草等。 种草应考虑混播。 播种方法主要包括： ①人工种植或移植法； ②草皮卷护坡法； ③水力喷播法等。近年来， 一些发达国家， 利用水力喷播的方法在人们常规方法难以施工的坡面上植草坪。水力喷播植草技术是指以水为载体，将经过技术处理的植物种子、 木纤维、 粘合剂、 保水剂、 复合肥等材料混合后， 经过喷播机的搅拌， 喷洒在需要种植草坪的地方，从而形成初级生态植被的绿化技术。与传统植草方法比， 有可全天候施工， 速度快， 工期短的优势； 成坪快， 减少养护费用； 不受土壤条件差、 气象环境恶劣等影响。
　　城市河道用植物护坡也存在一些问题。护坡当年易被雨冲刷形成深沟， 护坡效果差， 影响景观。长期浸泡在水下、行洪流速超过 3m/s 的土堤迎水坡面和防洪重点地段（如河流弯道）不适宜植草护坡。
　　2、三维植被网护坡
　　三维植被网技术原先多用于山坡及高速公路路坡的保护， 现在也开始被用于河道岸坡的防护。它是主要利用活性植物并结合土工合成材料，在坡面构建一个具有自身生长能力的防护系统，通过植物的生长对边坡进行加固的一门新技术。根据岸坡地形地貌、 土质和区域气候等特点， 在岸坡表面覆盖一层土工合成材料并按一定的组合与间距种植多种植物， 通过植物的生长达到根系加筋、 茎叶防冲蚀的目的，可在坡面形成茂密的植被覆盖， 在表土层形成盘根错节的根系， 有效抑制暴雨径流对边坡的侵蚀， 增加土体的抗剪强度，减小孔隙水压力和土体自重力， 从而大幅度提高岸坡的稳定性和抗冲刷能力。土工网对减少岸坡土壤的水分蒸发， 增加入渗量有较好的作用。三维植被网护坡技术综合了土工网和植物护坡的优点， 起到了复合护坡的作用。边坡的植被覆盖率达到 30%以上时， 能承受小雨的冲刷， 覆盖率达80%以上时能承受暴雨的冲刷。待植物生长茂盛时， 能抵抗冲刷的径流流速达 6m/s， 为一般草皮的 2 倍多。 同时， 由于土工网材料为黑色的聚乙烯， 具有吸热保温的作用， 可促进种子发芽， 有利于植物生长。
　　这种护坡形式虽然比单纯植物护坡抗雨水冲刷效果好，但还不能完全应用到堤防迎水坡面。以后又有进一步发展，用混凝土、 石笼等做成外框来增加坡面稳定性， 但还是难以长时间抵御较大洪水侵蚀。
　　3、植被型生态混凝土护坡
　　植被型生态混凝土是日本首先提出的，并在河道护坡方面进行了应用。近几年，我国也开始进行植被型生态混凝土的研究。北京在公路部门进行过类似的研究试验。 吉林省水利实业公司使植被型生态混凝土构件化， 并在实际工程中进行了应用。
　　植被型生态混凝土由多孔混凝土、 保水材料、 缓释肥料和表层土组成。多孔混凝土由粗骨料、 水泥、 适量的细掺和料组成， 是植被型生态混凝土的骨架。保水材料以有机质保水剂为主， 并掺入无机保水剂混合使用， 为植物提供必需的水 分。表层土铺设于多孔混凝土表面， 形成植被发芽空间，减少土中水分蒸发，提供植被发芽初期的养分和防止草生长初期混凝土表面过热。很多植被草都能在植被型生态混凝土上很好生长， 实验过程中， 紫羊毛、 无芒雀麦表现出优异的耐寒性能。
　　在城市河道护坡或护岸结构中可以利用生态混凝土预制块体进行铺设， 或直接作为护坡结构， 既实现了混凝土护坡，又能在坡上种植花草， 美化环境， 使硬化和绿化完美结合。植被型生态混凝土具有较好的抗冲刷性能， 上面的覆草具有缓冲性能。由于草根的“锚固”作用， 抗滑力增加， 草生根后，草、 土、 混凝土形成一体， 更加提高了堤防边坡的稳定性，经实测，对边距 45cm 的六角形绿化混凝土孔构件，原重量30kg， 长草生根后拔起力达到 160kg。
　　多孔混凝土孔隙率高达 40%以上， 表面等效孔径 2 cm～3cm， 孔隙自构件顶表面可蜿蜒通至地面， 在堤防护坡工程中，受水位骤降的影响较小； 在季节性寒冷地区， 有利于排出和降低被保护土内含水量， 减少冻害破坏。
　　多孔混凝土具有较高透气性，在很大程度上保持了被保护土与空气间的湿、 热交换能力。
　　植被型生态混凝土构件厚度与单块几何尺寸， 可以按照《堤防工程设计规范》(GB50286-98)有关规定计算。由于草根的“锚固”作用， 将会使上述计算结果更加趋于安全。
　　4、生态格网
　　生态格网是将抗腐蚀、耐磨损、高强度的低碳重镀锌钢丝、镀铝锌钢丝（95％锌、5%铝，即GALFAN镀层钢丝）或包覆聚氯乙烯（PVC）的以上同质钢丝，采用机器编织成双绞或五绞状、六边形网目的网片。目前该项技术产品在美国和欧洲有相应的标准。
　　根据工程设计要求制作、组装成箱笼并装入块石等填充料后连接成一体的结构，用做堤防、路基防护工程的新技术。主要用于河流护坡，泥石流的防治，山体滑坡的治理，公路、铁路路基的防护同时实现植被绿化、生态环境保护。目前该技术成功运用于部分河道和公路工程中。
　　生态格网护坡结构的主要优点
　　（1）适应性强：生态格网工艺以钢丝网箱为主体，为一柔性结构，能适应各种土层性质并与之较好的结合，能很好的适应地基变形。
　　（2）透水能力强：生态格网工艺可使地下水以及渗透水及时的从结构填石缝隙中渗透出去，能有效解决孔隙水压力的影响，利于岸（堤、路、山）坡的稳定。
　　（3）结构整体性强：生态格网网片是由机械编织成双绞、蜂巢形孔网格，即使一两条丝断裂，网状物也不会松开。有其他材料不能代替的延展性，大面（体）积组装，不设缝，整体性强。
　　（4）施工方便易组合：可根据设计意图，工厂内制成半成品，施工现场能组装成各种形状。
　　（5）耐久性好：生态格网网丝经双重防腐处理，抗氧化作用强，抗腐耐磨，抗老化，使用年限长。生态格网材料有相应的防腐蚀试验要求和标准。
　　（6）美化环境、保持生态：网箱砌体石缝会被土填充（人工或自然），植物会逐渐长出，实现工程措施和植物措施相结合，亦绿化美化景观，形成一个柔性整体护面，回复建筑的自然生态。结构填充料之间的缝隙可保持土体与水体之间的自然交换功能，同时也利于植物的生长，实现水土保持和自然生态环境的统一。
参考文献：
[1] 王骏. 城市河道整治中的生态护坡结构探讨[J]. 中国西部科技, 2011,(01) .
[2] 彭攀,吉顺莉. 生态护坡在城市河道整治中的应用[J]. 珠江现代建设, 2011,(02) .
[3] 王凯浩,张静文. 生态护坡技术在城市河道整治中的应用[J]. 水利水电工程设计, 2011,(01) .
[4] 曹仲宏,徐泽. 现代城市河道生态护坡浅谈[J]. 城市道桥与防洪, 2011,(02) .
[5] Ghislain Brunet. Randall Shuey stream stabilization with vegetated gabion weirs. Land and Water.2006(5):21-26