河道生態(tài)護坡的重點技術和功能評估

樊柳鳳

（西安市藍田縣水務局，陜西 西安 710500）

近年來，隨著我國城鎮(zhèn)建設的快速發(fā)展，經(jīng)濟水平和物質(zhì)水平提升的同時人們也越來越注重生態(tài)系統(tǒng)保護，追求在經(jīng)濟發(fā)展的基礎上創(chuàng)新保護措施，達到人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展的目的。所謂生態(tài)護坡，指滿足水資源、水環(huán)境、水景觀等各方面協(xié)調(diào)的同時考慮生態(tài)效應，將適合生物生長、水體和土體及植物生長的仿自然狀態(tài)的護坡代替?zhèn)鹘y(tǒng)的混凝土構(gòu)筑物，使其發(fā)揮河道基本功能時促進生態(tài)環(huán)境的發(fā)展。

表1 土壤生物工程植物生長量和生物量

圖1 土壤抗剪強度、含水率

1 生態(tài)護坡相關概述

1.1 功能

生態(tài)護坡是綜合工程力學、土壤學、生態(tài)學和植物學等學科的基本知識對斜坡或邊坡進行支護，以此形成由植物或工程植物組成的綜合護坡系統(tǒng)的護坡技術。應追求以下三種功能：（1）防止水土流失：能降低坡體孔隙水壓力，控制土粒流失，截留降雨。（2）護坡功能：植被的淺根有加筋作用，深根有錨固作用。（3）改善環(huán)境功能：被破壞的生態(tài)環(huán)境都通過植被修復，減少光污染，降低噪音，保障行車安全，促進有機污染物的降解，凈化空氣。

1.2 類型

（1）客土植生植物護坡：將抗蒸騰劑、團粒劑、保水劑、粘合劑、緩釋復合肥、泥炭土、腐殖土等一系列材料制作成客土并經(jīng)過專用機械攪拌后吹附到坡面上，從而形成一定厚度的客土層。優(yōu)點：有較好的抗旱性、客土與坡面的結(jié)合牢固、機械化程度高、施工簡單、植被防護效果好，適用于風化巖及硬質(zhì)土砂地，道路邊坡等。缺點：不適用已經(jīng)長期受到浸水的地區(qū)，要求邊坡穩(wěn)定和坡度大。

（2）生態(tài)袋護坡：利用人工造土工布料制作成生態(tài)袋，植物在裝有土的生態(tài)袋中生長，這是一種修復環(huán)境和邊坡的護坡技術。優(yōu)點：對結(jié)構(gòu)基本不會產(chǎn)生滲水壓力，有很好的水環(huán)境和潮濕環(huán)境的適用性，施工方便快捷。缺點：整體穩(wěn)定性較差，受控制環(huán)境和后期植被生存條件限制。

（3）人工種草護坡：是一種傳統(tǒng)邊坡植物防護措施，指在邊坡坡面利用人工簡單播撒草種，多用于坡度較緩和邊坡高度不高的草類生長的土質(zhì)路塹邊坡防護工程。優(yōu)點：造價低廉，施工簡單。缺點：種草成活率較低，草籽會因播散不均勻?qū)е卤挥晁疀_走，護坡效果不滿意，以致坡面表土流失，坡面沖溝，需在后續(xù)進行大量的修復工程和整治坡病害。

2 河道生態(tài)護坡的重點技術

2.1 復合式生物穩(wěn)定技術

復合式生物護坡技術是一種復合式生態(tài)護坡技術，主要用于修復那些出現(xiàn)整體滑塌和侵蝕非常嚴重的陡坡。它由生物技術與工程技術組成，其技術核心是植生基質(zhì)材料，強調(diào)活性植物與工程措施相結(jié)合，依靠復合材料網(wǎng)、錨桿、植生基質(zhì)、和植被的共同作用來達到對坡面進行防護和綠化的目的。

2.2 土壤生物工程護坡

土壤生物工程（soilbiengineering），其主要結(jié)構(gòu)元素由旺盛生命力的莖、根、完整的植物組成，在邊坡的不用位置按一定的方式、方式和序列來進行掩埋、種植和扦插，實現(xiàn)生態(tài)修復、加固邊坡和控制水土流失。是一種邊坡生物防護工程技術。此技術優(yōu)點在于生態(tài)環(huán)境恢復快、護坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、景觀效果較好、費用低廉及養(yǎng)護要求低。護坡的主要結(jié)構(gòu)是速生類的本地植物，如楊、柳，種植方式各不相同，主要有柴籠、活枝扦插、灌叢墊三種工程類型，在一些土質(zhì)疏松、土壤侵蝕嚴重、景觀要求較低的郊區(qū)河段廣泛應用。

2.3 全系列生態(tài)護坡

全系列生態(tài)護坡主要應用在那些植被稀少、表現(xiàn)土壤侵蝕、景觀要求較高的河段。從坡腳直到坡頂種植一系列護坡植物，如濕生植物(喬、灌、草)、沉水植物、挺水植物和浮葉植物，以此來形成多層次生態(tài)防護，可以同時兼顧景觀功能和生態(tài)功能。如波浪對坡岸水位變動區(qū)的侵蝕可利用沉水植物、挺水、浮葉等來做減緩。將固土能力強、耐濕性強的灌木、草木及喬木種植于坡面常水位來共同構(gòu)成完善的生態(tài)護坡系統(tǒng)，控制土壤侵蝕的同時美化河岸景觀。

3 河道生態(tài)護坡功能評估

生態(tài)護坡工程在自我組織的過程中不斷強化維護河岸的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和提高河岸的生態(tài)穩(wěn)定性兩方面生態(tài)功能，以此來穩(wěn)固河岸物理生境的完整和保證整個河流生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展。本文所研究的河道生態(tài)護坡工程共使用了2年時間，之后持續(xù)的生態(tài)監(jiān)測完工的護坡工程，評估生態(tài)護坡工程的生態(tài)功能。

3.1 監(jiān)測指標與方法

選取每種類型的生態(tài)護坡2個-3個固定樣帶，之后監(jiān)測每個樣帶的坡頂、坡腰及常水位等部位。將調(diào)查頻率設為每月1次在第一個生長季節(jié)，后續(xù)調(diào)查頻率為兩個生長季節(jié)，便于縱向比較，在連續(xù)出現(xiàn)晴天后進行每次采樣。現(xiàn)場隨機挖掘若干整株的護坡植物，測定新生枝條的高度和密度和新生根系的長度。

土壤抗剪強度、含水率和緊實度。隨機選取從坡頂至常水位15個點，在坡頂、坡腰、近常水位各設5個點，可在每個點采用土壤3參數(shù)儀測定土壤含水率來減少土壤擾動對測定結(jié)果的影響，之后再利用國外剪力測量儀測定土壤抗剪強度和土壤緊實度。

3.2 監(jiān)測結(jié)果

3.2.1 護坡生物的生長特性和生物量

植物具有良好的護坡工程性狀，始終是穩(wěn)固坡岸的關鍵積極因素，其枝葉具有有效的水文效應，如降雨截留、土壤贈滲、徑流延滯等作用，其根系具有支撐坡體和固結(jié)土壤的機械效應，因此測定土壤生物工程和全系列生態(tài)護坡的護坡植物生長特性和生物量十分有必要。

土壤生物工程的植物種植一般選擇在植物休眠期內(nèi)種植，本文研究的河道生態(tài)護坡采用柴籠、灌叢墊、活枝扦插三種類型，杞柳枝和垂柳枝是三種工程主要的使用的植物材料。柳枝在施工完成兩周后露出萌芽，之后每月增長5cm-10cm，生長速率最快的時間段在5月-10月，每月增長30cm-40cm，生長速率較為緩慢的時間段為10月-12月，每月增長5cm。杞柳枝和垂柳枝因種植方式和植物材料性質(zhì)的原因其生長狀況和生長量都存有差異。后續(xù)換了新方法來測定，結(jié)果顯示新枝條的平均高度達1.5m以上，生長深度超過1m，良好的防護了坡岸。灌叢墊在坡面生物量的增長方面優(yōu)勢最明顯。植物的護坡效應因土壤和植物體逐漸形成一個整體，效益也在不斷增強（具體生長量和生物量見表1）。

各類生態(tài)護坡的土壤抗剪強度隨著生態(tài)護坡植物生長和系統(tǒng)自我完善也在不斷增大，尤其坡腰和常水位處的抗剪強度明顯高于未施工的對照岸坡，淺層土壤抗剪強度也因不同類型的生態(tài)護坡在發(fā)生變化，其對比具有明顯統(tǒng)計學意義（P＜0.05）并隨著時間增長灌叢墊的淺層土壤抗剪強度明顯大于其他生物土壤工程。各類坡岸的緊實度變化為30psi-600psi,含水率變化范圍為11%～39.4%(具體數(shù)值變化見圖1所示)，土壤中的過多水分會因土壤含水率超過某一特定值時減少對土壤顆粒間的吸力，減少抗剪強度。灌叢之所以能有效排出其淺層土壤中的過多水分，只因新生密集植物的蒸騰作用十分強，淺層土壤的抗剪強度和緊實度因此提高。

結(jié)語

總之，三種生態(tài)護坡重點技術主要集中在土壤的抗侵蝕性和護坡植物的固坡作用，改善坡岸生態(tài)環(huán)境，兼顧生態(tài)是目標和景觀目標等方面。三類重點生態(tài)護坡技術可充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，整合運用，增加土地草本植物覆蓋度，提高生態(tài)穩(wěn)定性。除此之外，生態(tài)護坡工程要因地制宜，保證護坡工程本身的質(zhì)量和安全，改造人類生存環(huán)境，實現(xiàn)工程與環(huán)境的和諧統(tǒng)一。

[1]龍鳳,李紹才,孫海龍等.巖石邊坡生態(tài)護坡效果評價指標體系及應用[J].巖石力學與工程學報,2009,28(z1):3095-3101.

[2]李海東,林杰,張金池等.生態(tài)護坡技術在河道邊坡水土保持中的應用[J].南京林業(yè)大學學報(自然科學版),2008,32(1):119-123.

[3]楊立生,徐永新.水利工程護坡生態(tài)化設計技術分析[J].價值工程2010,29(30):44.