水利工程中的河道生態(tài)護坡施工技術(shù)

王瑞恭 孫延軍

摘 要：在良好的政策環(huán)境之下，我國國民經(jīng)濟發(fā)展態(tài)勢良好，近年來我國重視水利工程建設(shè)，河道生態(tài)保護建設(shè)已經(jīng)成為多方人士關(guān)注的焦點問題。無論是古代農(nóng)業(yè)社會發(fā)展還是現(xiàn)代工業(yè)社會發(fā)展，河道流向與人類生產(chǎn)生活一直息息相關(guān)，所以生態(tài)護坡至關(guān)重要，但是人類活動對河道產(chǎn)生的作用，特別是負面作用已經(jīng)不可忽視，河道護坡?lián)p壞加重，我國水利工程正在積極籌備河道護坡改善工作。本文重點討論河道生態(tài)護坡施工技術(shù)，旨在支持實踐，為我國水利工程及生態(tài)護坡建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：水利工程施工；河道生態(tài)護坡；研究現(xiàn)狀；功能意義

中圖分類號：TV861 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）21-0112-02

生態(tài)護坡技術(shù)作為生態(tài)河道工程的重要一環(huán)，對于維持水生態(tài)平衡具有重要的意義，受到以往建設(shè)理念和自然因素的影響，傳統(tǒng)的河道護坡技術(shù)在支持農(nóng)田灌溉和保護水土方面具有一定的成效，但是尚且存在一些功能缺失的問題，例如涵養(yǎng)水源、污水凈化、生態(tài)平衡等，這些也是生態(tài)護坡的應(yīng)有之意，應(yīng)納入生態(tài)護坡的功能目標之中。

1 生態(tài)河道防護

1.1 生態(tài)護坡概念簡述

“生態(tài)護坡”的內(nèi)涵范疇較為廣泛，目前學界對這一概念尚未形成統(tǒng)一的認識，簡單地將護坡理解為河道兩邊的植物綠化是不完整也是不正確的，除生物要素之外，生態(tài)還包括其他構(gòu)成要素。我們認為，生態(tài)護坡應(yīng)包含以下兩層含義：第一是護坡，尤其是針對那些水位變化較大的區(qū)域；第二為生態(tài)的保護；生態(tài)護坡應(yīng)為以上兩層含義的一個融合。具體而言，生態(tài)護坡有以下六個方面的含義：一是在保障河道泄洪排澇基本功能的條件下，防止河道邊坡的水土流失現(xiàn)象；二是生態(tài)護坡系統(tǒng)應(yīng)該具有開放性，同具體環(huán)境周圍的生態(tài)系統(tǒng)順利進行物質(zhì)的交換與循環(huán)；三是這一系統(tǒng)支持維持周邊生態(tài)環(huán)境的平衡狀態(tài)；四是生態(tài)護坡和水流二者間的作用， 在地表水流地下水流交換的過程中發(fā)揮媒介功能；五是作為水生態(tài)大系統(tǒng)中的重要組成部分，生態(tài)護坡系統(tǒng)必須要保持與其他生態(tài)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性；六是生態(tài)護坡還具有特定的可持續(xù)發(fā)展的功能。

1.2 河道生態(tài)護坡設(shè)計原則

生態(tài)護坡系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)首先滿足功能需求，即設(shè)計原則中第一位的應(yīng)為功能導向，以滿足系統(tǒng)必須功能為第一要務(wù)，在此基礎(chǔ)上還應(yīng)該兼顧經(jīng)濟原則、美觀原則。首先，就功能需求而言，生態(tài)護坡系統(tǒng)須把系統(tǒng)內(nèi)的動植物維持在具體的生態(tài)區(qū)域之內(nèi)，并且利用這些植被的根系來加固岸坡，提高其抗沖刷性能。就經(jīng)濟原則而言，則是在系統(tǒng)設(shè)計過程中還要兼顧成本投入，在保障系統(tǒng)功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)上控制造價。就美觀原則而言，則是將護坡工程融入美學意識，在護坡之外，將這一系統(tǒng)建設(shè)為一道風景線。具體而言，我們把生態(tài)護坡設(shè)計原則歸結(jié)如下：一是在建造過程之中需要考慮多種生物生存環(huán)境；二是重視岸坡及水利工程的基本功能需求，主要有排澇和灌溉；三是堅持經(jīng)濟原則，控制成本，加強科技因素的應(yīng)用以降低成本；四是控制剛性結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，重視生態(tài)護坡“軟建設(shè)”，遵循美觀原則，將系統(tǒng)與周圍環(huán)境融合起來；五是科學設(shè)計，通過進行水文分析，摸清河道水位變化規(guī)律，繼而選擇適合的生物；六是在材料選擇階段，充分利用自然環(huán)境及自然材料，防止在建設(shè)過程中產(chǎn)生二次污染；七是植物選擇過程中，考慮周圍居民的親水需求。

1.3 護坡栽種植物的選擇

我們在最終確定植物之前，必須要充分了解周圍環(huán)境中的植物種類及其特性，并且依據(jù)調(diào)研的結(jié)果形成報告，重點把握所選植物與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性，綜合考慮周圍環(huán)境安全性完成選擇：首先要考慮的是系統(tǒng)所在地區(qū)的氣候與氣象，保障植物生長環(huán)境；第二要考慮所選植物的生長土壤要求，最好選擇對土質(zhì)要求較低的植物；第三是可選擇周邊樹種，降低環(huán)境融合難度及對環(huán)境的影響；第四是關(guān)注樹種的抗蟲害能力；第五是選擇生命周期較長的植物；第六是兼顧美觀要素；第七是選擇易于管理的樹種；第八是兼顧經(jīng)濟效益，選擇市場性較好的樹種。

1.4 生態(tài)護坡建造結(jié)構(gòu)選擇

當前的生態(tài)護坡結(jié)構(gòu)可以根據(jù)是否加筋分為加筋和非加筋兩種結(jié)構(gòu)，在建設(shè)生態(tài)護坡系統(tǒng)的過程中，這兩種結(jié)構(gòu)能夠加強護坡傾斜角度的自由度，應(yīng)盡量降低硬質(zhì)材料的使用量，在布置生態(tài)袋的過程中可以選擇鑫三角結(jié)構(gòu)。通常而言，生態(tài)護坡系統(tǒng)包括生態(tài)袋、土工格柵以及其他輔助材料，其中生態(tài)袋一般PE材料，這種材料抗老化性強，且不降解可回收利用。生態(tài)袋內(nèi)的填充物可根據(jù)工程所在環(huán)境選擇，沒有特別的要求，在生態(tài)袋表面還可以通過種植植物來加強護坡的綠化效果，提高美感。總體來看，鑫三角結(jié)構(gòu)作為一種新技術(shù)呈現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢，實踐中也可以在結(jié)構(gòu)中設(shè)計適合的植物生長環(huán)境，加強該系統(tǒng)與周圍環(huán)境的融合效果。

2 河道生態(tài)護坡關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 土木材料復合種植基護坡

在現(xiàn)有的土木材料復合種植基內(nèi)，具有良好實用性的是土工網(wǎng)墊固土種植基，固土網(wǎng)墊具有一定的穩(wěn)定性，加之其良好的柔韌性和質(zhì)地，所以對沙土填充十分有利。網(wǎng)墊網(wǎng)孔可以為植物根系生長提供一定的空間，有利于植物的存活和生長。兒固土網(wǎng)墊的鋪設(shè)一般是人工完成，之后利用草籽加水力噴草技術(shù)，所以土木材料復合種植基已經(jīng)被多個工程采用。

2.2 植物護坡

大量實踐已經(jīng)證明，利用植被進行護坡是一種可行的方式，那些根系發(fā)達的植物對于預防水土流失現(xiàn)象，固土保沙具有顯著的作用。所以在我國多個地區(qū)的河道維護工程中都有應(yīng)用。需要注意的問題是，必須要調(diào)查了解工程環(huán)境中的氣候特點，并根據(jù)溫濕度及土質(zhì)選擇適合的植物，一般要選擇那些耐寒、耐堿，生命力頑強的植物類型。重視植物的綜合選擇，通過合理布置植物種類提高植物群落整體競爭力。目前的技術(shù)水平之下，水力噴播法受到了世界上多個國家和地區(qū)的歡迎，這一方法具有快速、經(jīng)濟的優(yōu)勢，不但能夠保證噴灑效果，保證均勻性，還可以節(jié)省投入降低成本，縮短工程周期。

2.3 植被型生態(tài)混凝土護坡

植被型生態(tài)混凝土護坡一般由四個部分構(gòu)成，分別是多孔混凝土、表層土層、保水材料、肥料，其中多孔作為這一護坡技術(shù)的基本框架，其材料主要是水泥、粗骨料，在選擇肥料時一般要選擇緩控釋的肥料，以加強植被型生態(tài)混凝土的韌度，保水材料則主要選擇機質(zhì)保水劑，以保障植物所需水分。一般要選擇幾種植被草并將其固定在生態(tài)混凝土上，充當河道護坡結(jié)構(gòu)，在發(fā)揮混凝土優(yōu)勢的同時實現(xiàn)護坡的綠化功能，可以融合生態(tài)目標與美化目標。

3 河道生態(tài)護坡的功能與意義

3.1 河道生態(tài)護坡防洪功能

在生態(tài)護坡工程實踐探索之中，生態(tài)護岸的施工技術(shù)不斷受到相關(guān)人員的關(guān)注，究其原因，在于生態(tài)護岸這一技術(shù)在防洪方面展示出來的強大潛力。生態(tài)護坡的優(yōu)勢在于它可以依照實際水文環(huán)境實施適應(yīng)性調(diào)整，可以對河道水循環(huán)施加一定的影響，應(yīng)對洪水問題時，大量的洪水可以儲存于生態(tài)護坡的植被之中，可以有效緩解洪峰，在一定程度上實現(xiàn)洪水延滯。反之，如果是面臨干旱的問題，生態(tài)護坡也可以把植被中存儲的水分滲入河道之中，在一定程度上緩解干旱問題。特別需要我們注意的是，這一護坡工程的實施重點是要選擇植被，重視起根系發(fā)達情況，保障調(diào)水功能，進而實現(xiàn)防洪抗旱的功能。

3.2 河道生態(tài)護坡生態(tài)功能

因為生態(tài)護坡中的植被通過與岸堤的結(jié)合會產(chǎn)生一個比較完整的河流生態(tài)系統(tǒng)，這一系統(tǒng)是介于陸地系統(tǒng)和水域系統(tǒng)兩個系統(tǒng)之間的一個中間區(qū)域，具有典型的過渡性。除了上文提及的防洪抗旱功能之外，這一系統(tǒng)還可以為水生生物創(chuàng)造一個適合生存的環(huán)境，特別是為水生生物提供食物，這就有利于維護生態(tài)護坡系統(tǒng)周圍水域中生物物種的多樣性，降低水利建設(shè)對生態(tài)系統(tǒng)的破壞與不利影響。植被覆蓋率較高的生態(tài)護坡對于水域生態(tài)中物種多樣性意義重大，所以在工程設(shè)計與施工中我們需注意植被密度，結(jié)合當?shù)貙嶋H情況選擇合適的方案。

3.3 河道生態(tài)護坡景觀功能

在生態(tài)護坡的實施中我們可以將其與景觀修復相結(jié)合，維持原有環(huán)境的平衡與美觀也是一項內(nèi)在的需求。為實現(xiàn)之一目的，在工程施工過程中從選材到設(shè)計就都要考慮整體效果，盡量使用周圍區(qū)域中的天然的施工材料，以降低系統(tǒng)同周圍環(huán)境的不和諧可能，提高項目與環(huán)境的融合效果，追求環(huán)境的和諧與美觀。同時，在保障系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，我們也要采取多種方式盡量避免過多的人工痕跡。

3.4 河道生態(tài)護坡自凈功能

生態(tài)護坡還有一個重要且必不可少的功能——自凈功能。生態(tài)護坡的自凈功能主要是指其對于周圍水域水質(zhì)的凈化作用，應(yīng)對污染物的進入如何通過系統(tǒng)內(nèi)的植被及水域內(nèi)的其他生物實現(xiàn)對污染物的消化，實現(xiàn)對細菌的吞噬，以提高水質(zhì)。

4 生態(tài)護坡在河道治理中的應(yīng)用

4.1 植物固土法的植被生態(tài)護坡

植物固土法即利用根系發(fā)達的植物以加強水土的加固，防止水土流失，涵養(yǎng)水源，提高環(huán)境水平，并且這種方式不但可以降低對原生生態(tài)環(huán)境帶來破壞的可能性及影響，還可以發(fā)揮美化環(huán)境的功能。但是這一方式的運用要特別重視植物的選擇，通過調(diào)查論證植物及生長環(huán)境，或者通過試驗的方法選擇適合環(huán)境的植物，同時，重視植物的混合搭配，提高整體競爭力，強化生態(tài)護坡效能。

4.2 采用土工材料的生態(tài)護坡

土工材料的生態(tài)護坡屬于一種復合的生態(tài)保護，將噴塑金屬網(wǎng)和碎石種植土壤二者融合起來，一方面利用噴塑金屬網(wǎng)良好的耐腐蝕性，另一方面種植基又能夠為水生環(huán)境中的植物群提供一定的生存環(huán)境，所以生態(tài)性顯著，這種方式的顯著優(yōu)勢在于系統(tǒng)對地基的適應(yīng)性較強，并且在完整性、柔性等方面也有一定的優(yōu)勢，特別是應(yīng)對水流速度較快的河道優(yōu)勢明顯。

4.3 草皮與土工材料相結(jié)合的生態(tài)護坡

將草皮和土工材料結(jié)合在一起的生態(tài)護坡，一般采用土工網(wǎng)墊和土工格這兩個方式，這兩種結(jié)構(gòu)都是選擇聚乙烯、聚丙烯等材料，土工網(wǎng)墊種植基還要再加上碎石、種植型土壤等營造一個適合植物生產(chǎn)的環(huán)境，然后種植草籽；而網(wǎng)墊層是多層的，層與層中間一般選擇熱熔焊完成加固工作，以維持一個穩(wěn)固的空間，為植被生長提供空間，在植被生長出來之后，就會同網(wǎng)墊層、土壤層融合為一體。

4.4 植被型多孔生態(tài)混凝土生態(tài)護坡

多孔生態(tài)混凝土也是由多種材料混合構(gòu)成的，一般常見的材料有粗骨料、爐渣等，且要加入一定量的保水材料和吸附材料來提高混凝土的吸水性能，把生態(tài)混凝土置于護坡之上，骨料創(chuàng)造的空隙就能創(chuàng)造出植物生長的空間，而這一生態(tài)護坡也可優(yōu)化土壤，加強土壤抗沖擊能力，達到固坡護坡的目標來保護河道。

此外，土壤固化劑、生態(tài)水泥等方式也是實踐中較為常見的護坡技術(shù)，未來隨著我國相關(guān)領(lǐng)域研究的深入與科技的發(fā)展，生態(tài)技術(shù)與河道護坡的融合將會發(fā)揮出更好的功能。綜上，河道治理需要充分掌握工程所在地的環(huán)境，結(jié)合實際情況選擇合適的技術(shù)方法，最終真正達到生態(tài)護坡的效果。

5 結(jié)語

傳統(tǒng)的河道護坡建設(shè)中硬質(zhì)護坡頗受青睞，但是目前硬質(zhì)護坡技術(shù)的多個弊端已經(jīng)慢慢顯示出來，這一技術(shù)已經(jīng)難以滿足當前及今后的河道治理需求。生態(tài)護坡技術(shù)具有獨特的優(yōu)勢，這一技術(shù)將河道附近的生命體融進一個完整的生態(tài)系統(tǒng)之下，十分有利于水資源環(huán)境的改善和水生態(tài)的平衡。這一技術(shù)與可持續(xù)發(fā)展觀的理念相符合，以構(gòu)建健康生態(tài)為目標，展示出了巨大的潛力，我們可繼續(xù)關(guān)注相關(guān)實驗并尋求生態(tài)護坡技術(shù)實施路徑研究。

參考文獻

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