淺談防洪工程的生態護坡

【摘 要】防洪工程中的堤防、河道護坡建設中，我們應 “尊重自然、恢復自然”，將生態護坡功能與工程功能及安全功能作同等考慮，選擇兼顧防洪、生態和節約的護坡型式。

【關鍵詞】護坡；生態；資源節約

防洪工程中的堤防、河道護坡是一項量大面廣的基礎設施，通過技術創新來選擇和確立兼顧防洪、生態和節約的工程護坡方式，是水利工程設計和防洪建設一大課題。下面從可持續發展、創新發展的角度對現代生態護坡工程談幾點認識。

1 防洪工程生態護坡的發展方向

人類在與江河長期斗爭的實踐中探索出了一些適應當地自然條件的河工建筑物模式。堤防、河道防洪護坡工程在同—河流的上游與下游、北方與南方、發達國家與發展中國家都有所不同，不同的時代人們對護坡的認識和要求也不相同。在人們對水環境要求越來越高、追求人與自然和諧相處的歷史條件下生態護坡日益受到重視。我國在20世紀90年代初出現了生態護坡的概念，1991年河道管理部門開始注意到生態護坡。21世紀隨著我國經濟發展，生態與環境惡化日益加重，特別是嚴重的水污染引發了新的治水理念變革，一些能減少水污染、與自然環境和景觀相適應的新型護坡不斷出現，相關研究不斷深入。

目前我國試驗推廣的生態護坡主要有：植被護坡、土工材料復合種植基護坡、植被型生態混凝土護坡和水泥生態種植基護坡。要正確把握生態護坡的生長習性，選擇適合本地自然條件的類型就需要明確生態護坡的本質和特點。

1.1 生態護坡并非與傳統護坡完全對立

一部分生態護坡是在傳統護坡基礎上發展而來，盡管國內外還沒有統一的定義，但區別很明顯：生態護坡較傳統護坡更具有自然生機，與周圍景觀相協調；具有一定的開放性，能保護生物的多樣性，較少改變河道生物棲息環境；以環保材料為主，多數為天然材料，對環境污染小。傳統護坡主要指砌石護坡和目前大量使用的預制混凝土塊。干砌塊石護坡隨著時間推移和大自然的自我修復，與自然界達成新的平衡，它上面也生長植被，具備生態護坡的特征，符合自然規律。我們不能把兩種護坡完全對立。

1.2 生態護坡不等于景觀護坡，景觀護坡受水位線限制

一般認為生態護坡即植被護坡，這一觀點不準確。觀察水庫或湖泊，可以發現其水面線與岸坡植被之間有一條明顯的水平分隔帶，這是水面線漲落造成的，植被一般在水面線之上。河道邊坡同樣如此，植被生長受水位、季節、溫度和雨量的影響，在河道邊坡上呈水平分布，與護坡材料相關。即使是天然土坡，在一定的高程之下也無法布置植被護坡，尤其是大江大河。景觀護坡（植被護坡）只是生態護坡的一種，它的修建必須首先考慮水位影響。

1.3 生態護坡不是解決河道污染的有效手段，其自然凈化河道的能力有限

人們最初設計生態護坡的目的之一是凈化河道，但這一構想幾乎無法實現。河流水體污染主要來自城市排污、農田化肥農藥、大氣酸雨，20世紀50年代以來發達國家都曾面臨水環境污染，沒有哪個國家主要依靠生態措施來減緩或消除水污染。建沒生態護坡不能夸大其自凈能力，更不能依靠它來治理污水。

1.4 生態護坡建設應適應我國自然條件和經濟社會發展

生態護坡是實現生態水利的一部分，其發展必須適應我國自然條件和經濟社會發展的需要。護坡首先要滿足防洪功能，不能因生態需求功能削弱其主導功能。生態護坡最重要的特征是恢復河流天然屬性：應盡量選擇石材、草皮等天然材料，少用水泥和人工合成材料。天然材料自然耐久性好、與河流不相排斥、即使發生化學反應也很漫長，而人工合成材料卻難以做到這一點；天然材料易在河道中形成新的自然平衡，較快恢復河道天然景觀。發達國家修建生態護坡的一些做法值得借鑒，但不能照搬，要進一步消化吸收。

2 建設資源節約型護坡

隨著我國經濟發展受資源約束的矛盾日益突出，一些主要原材料、能源、水、土地紛紛告缺，資源的利用和保護成為人們關注的焦點。如何節約資源以取得最佳收益值得探尋。

2.1 重視護坡工程的可行性研究，盡量減少硬化河道護坡

盡量避免河道混凝土護坡建后再拆，少建或用非工程措施解決。例如：河岸凹凸不平、邊坡抗沖刷能力強、數十年未發生崩岸的河段；岸灘較寬、邊坡平緩、植被生長良好的河段；土堤迎水面在特大洪水年份未發生浪坎、跌窩等險情的河段。當然河道岸坡硬化混凝土護坡對于防洪來說是有利的。近年來我國水利工程的生態與環境評估越來越受重視，須權衡利弊綜合分析。總之，對河道堤防護坡工程進行科學嚴謹的可行性研究，是實現資源節約的前提。

2.2 工程技術措施的思路要創新

要采用護坡來實現資源節約，必須在傳統的設計思路上開拓創新。首先要盡量減少不可再生資源的使用量，其次要考慮護坡的造價與使用年限。

2.2.1 盡量減少混凝土用量，優先采用天然石材。首先考慮營造“多自然河流”，其次在資源節約上也有其合理性。混凝土預制塊護坡與砌塊護坡比較如下：

（1）耐久性。河道堤防護坡破壞主要有脫落、塌陷、滑動、鼓脹、崩塌和剝蝕。除剝蝕外，其他破壞類型無明顯差別，都可通過日常維修解決。通過多年的觀察，兩類護坡材料的耐久性不同。天然塊石耐久性優異：護坡工程常用的巖石有石英砂巖、片麻巖、正長巖等，抗壓強度80～500mpa，表面致密，水與石料間的分解、溶蝕和沖刷作用極其漫長。預制混凝土塊護坡耐久性不高：我國現階段大量使用的預制混凝土六角塊一般采用c15或c20標號，抗壓強度15～20mpa，相當于1：3.5的水泥砂漿包裹碎石。在生產預制混凝土過程中，水泥硬化后的水泥石在正常情況下有較好的耐久性。但與流動的河水、含硫酸鹽、鎂鹽或碳酸的污水長期接觸時，混凝土就會發生軟水腐蝕、硫酸鹽或溶解性化學腐蝕，強度下降。低于c20標號的混凝土水泥含量較少，混凝土漿中多余水分蒸發而留下的氣孔、水泥漿泌水形成的毛細管子及骨料下部的水囊，內部易形成孔隙，混凝土腐蝕加快。

（2）經濟性。目前采用的預制c15混凝土六角塊護坡，其鋪砌定額直接費約45元／m3（不含墊層費用，包括預制12cm厚混凝土六角塊、成品運輸、鋪砌）、相同價格無法買到塊石，把塊石單價提高到120元／m3，其成本與混凝土六角塊護坡相同。干砌塊石護坡厚度為25cm，其使用年限遠大于12cm厚的混凝土塊護坡，長遠看來其經濟性比混凝土護坡好。

（3）節能性。從護坡塊石（粗料石）與預制混凝土塊的生產過程看，前者耗費能源少。預制混凝土塊：塊石破碎—碎石—加水泥拌合—混凝土預制塊，其中水泥生產大量耗能。塊石：人工或機械加工塊石（粗料石）、天然塊石可循環使用，而人工預制混凝土塊不易做到，在重視循環經濟的今天，采用天然石材更具優勢。

2.2.2 提高預制混凝土構件的強度

在一些平原地區由于天然石材匱乏，運輸成本過高或城市景觀建設的需要只能采用混凝土預制件來鋪砌護坡。這種情況可以將混凝土預制塊標號提高到c25，增強混凝土密實性，使得其表面和內部具有更多封閉孔隙來阻止環境水侵入，從而保證混凝土塊具有更好的抗侵蝕性，雖然增加了修建成本，但是使用年限的加長使護坡的年分攤成本變小。

3 防洪護坡創新中應重視的幾個問題

3.1 政策支持。長期的防洪工程中人們已習慣于建設傳統護坡，新技術和創新成果的推廣必然會遇到各種阻力。因此必須要有一定的政策支持，才能確保新一代護坡技術的廣泛推廣。

3.2 既重視具體設計，又重視宏觀視野。護坡設計看似簡單，但要做出符合我國經濟社會發展和時代要求的優秀方案，必須要將工程師、藝術家、經濟師和環境保護部門的思維溶于一體。具體設計中應對我國發展中遵循的模式、能源消耗、礦產總量和污染排放處置等都要有一定的了解。

3.3 重視科技創新。護坡是一種技術含量相對較低的水利工程，大量采用國外產品經濟上極不合算。因此我們要重視科技創新，充分調動水利科技工作者的積極性，開發出具有自主知識產權的新一代護坡產品。

3.4 材料的創新是關鍵。河道堤防護坡工程建設耗廢大量的塊石、混凝土預制塊或其他材料，占總費用的比例較大。因此要將護坡工程技術發展的切入點定在半成品生產創新上，加快開采、加工、運輸各環節配套升級，制定既開放競爭又保證規模生產的產業政策。

4 結束語

生態護坡工程的適用性、經濟性和質量效果符合我國可持續發展的理念，值得普遍推廣應用。正確的決策依賴于相關的科學研究，針對生態護坡難點問題有必要加大科研投入，開展系列研究，樹立“尊重自然、恢復自然”的理念，將生態護坡功能與工程功能及安全功能同等考慮，使護坡工程與周圍環境融為一體。