農田溝渠常見生態護砌形式及特點初探

陳友國　王　濤

(1.南京市浦口區水利局，江蘇 南京　211800； 2.南京市第二基礎工程公司， 江蘇 南京　211800)

農田溝渠常見生態護砌形式及特點初探

陳友國1王濤2

(1.南京市浦口區水利局，江蘇 南京211800； 2.南京市第二基礎工程公司， 江蘇 南京211800)

【摘要】邊坡護砌形式對農田溝渠生態系統的水環境改善和優化起著重要作用。本文結合南京地區近年來農田溝渠生態護砌的工程實踐，對黏土壓實護面、木樁護砌、連鎖型混凝土預制護砌和格賓生態網格護砌等農田溝渠生態護渠形式及特點進行了研究分析，供相關工程建設借鑒。

【關鍵詞】農田溝渠； 生態護砌； 形式； 特點

1概述

農田水利的主要任務，是通過具體的工程措施，滿足農田灌溉、排澇及降漬等方面的需求，合理控制水土資源，為農業生產發展提供基礎性保障。農田溝渠的護砌，主要包括輸水灌溉渠道以及田間毛溝(渠)以上的固定溝渠系統邊坡防護。與江河河道邊坡護砌不同的是，農田溝渠護砌的目的，是根據溝渠主要功能及農田所處山丘區、圩區的不同要求，側重解決保證一定過流斷面、減少水流沖刷破壞和邊坡坍塌、控制灌溉渠道滲漏，以及適當降低地下水水位等方面的問題。近年來，隨著農田水利建設規模的加大，各種生態護砌形式逐步得到推廣，并在改善農村生態環境方面發揮著難以替代的作用。

2農田溝渠生態護砌的特點

所謂生態護砌，是指農田溝渠在保證基本運行條件和運行功能的前提下，盡可能減少溝渠邊坡的硬質化，增加綠化面積，改善水質，減少工程占地。

農田溝渠的一般特點是斷面較小，邊坡陡直，過流流速相對緩慢，非汛期和非灌溉季節水的流動性差。山丘區農田溝渠經常干枯無水，遇強降水則沖刷程度加劇，溝渠底部淤塞嚴重，需要通過增加攔水設施調節蓄水。

傳統的農田溝渠護砌形式以剛性護坡為主，主要有灌砌塊石、磚襯渠道、素混凝土現澆護坡，以及預制U形渠、預制板護坡等。這些形式的護坡砌體往往片面強調溝渠的防滲、排澇和調蓄灌溉等功能，過于強調邊坡的穩定性，忽略了對生態環境和居住環境的影響，因此，其不足之處也顯而易見：

a.塊石砌體材料用量大。塊石護砌的厚度一般不少于30cm，占用較多的溝渠斷面，易破損沉降影響防滲效果，維修成本高。由于環境保護力度加大，各地山石逐步限制、禁止開采，工程所需的大量塊石原材料也越來越難以組織。

b.磚襯渠道固結強度差。受側向土壓力破壞，往往在建成后的三五年甚至更短時間內即出現局部倒塌，表面砂漿層與磚體剝離，磚砌體長期經水浸泡表面也會不同程度分化，強度降低，縮短工程使用壽命。

c.混凝土護砌施工質量難以控制。受坡下土方平整程度和密實度影響，混凝土坡面護砌施工在坡面成形、振搗等方面均有一定難度，在運行過程中也會出現多處沉降裂縫而滲漏明顯。特別是對于一些季節性過水的溝渠，由于混凝土裂縫下方土體的大量淘蝕會形成貫通的漏洞。

d.大規模的封閉式護砌，隔絕了土壤與水體之間的物質交換，抑制了溝渠兩岸植物的生長，破壞了溝渠內的生態系統和動植物賴以生存的環境，打破了原有的生物鏈與生態平衡，降低了溝渠內水體的自凈能力。

e.農田溝渠內的水體一般情況下流動性較差。由于混凝土本身具有一定的堿性，大量的混凝土長期浸泡在水體內，使得水的堿性增強，尤其是在夏季高溫天氣，不利于農業灌溉和水生動植物的生存。同時，混凝土施工中使用的各種添加劑，也會影響水質和水環境。

3幾種生態護砌的形式及特點分析

農田溝渠的生態護砌，既要考慮溝渠的基本功能和有效保護溝渠岸坡與生態環境，也應統籌施工材料的就地取用、工程的耐久性和場地施工條件的限制等多方面綜合因素，控制施工成本。一般來說，常見的生態護砌主要有以下幾種形式：

3.1黏土壓實護面防滲

常用于翻水線工程過水渠道的土方開挖段，因渠道開挖段通常坡面陡直，采用黏土壓實護面以防止過快水流對渠底的沖刷而導致坡面坍塌。這類防滲措施效果好，能就地取材，造價較低，施工便捷。也可以用5%～10%的水泥土代替黏土。壓實護面應在渠道開挖完成后作為緊后工序盡快實施，壓實時先清除渠底和坡面的雜物，鋪設的墊用土層要均勻，厚度一般在10～5 cm即可。碾壓時力求一次成型，合理控制好土料的含水量，使所用土料的含水量與開挖土的含水量盡量接近，碾壓時含水量過大或過小都不容易壓實。

3.2木樁護砌

這是近年來推廣運用較為普遍的一種河道溝渠護砌形式(見圖1)，適用于常年有水的各類農田溝渠，所選木材以水杉和各種松木為宜。木樁長期浸泡在水中不易受到破壞，材質中所含油脂也能起到較好的防腐蝕效果，正常情況下的工程壽命可維持在10～15年左右。對于地下水位變化幅度較大或地下水具有較強腐蝕性的地區，不宜使用木樁護砌形式。在保證溝渠邊坡安全的前提下，用松木樁成排固定坡基，內側襯以土工布防止土體從木樁的縫隙間帶出，內側回填土將陡坡改造成緩坡，通過栽種植物形成良好的根系固定岸坡，隨著植物的生長，岸坡逐步成為一個由植物的淺層根系和深層根系交織而成的耐沖刷的網狀結構。

圖1　木樁護砌斷面

護砌用木材直徑6～12cm，所選材質新鮮、無蟲孔、順直、表皮完整。施工時需先行對溝渠底部淤泥清除，木樁長度視具體需要而定，一般不超過4m，但也不應小于1.5m，樁底楔入土層深度應達到持力層，如表層土層較厚，則可以考慮每間隔1～1.5m采用一根加長木樁，保證楔入持力層。所有木樁楔入土層的深度應不小于其長度的一半。木樁護砌溝渠，正常情況下應通過滾水壩、閘等調節措施，保證溝渠的蓄水水位，木樁樁頂高出水面距離不超過30 cm，同時，必須注意木樁內側的回填土體不能承受較大荷載，避免由于側向壓力的增加而破壞木樁的穩定。木樁護砌措施實施后的實際效果圖見圖2。

圖2　實際效果

3.3連鎖型混凝土預制護砌

連鎖型混凝土護砌系統是由一組外形結構、尺寸大小和重量都相同的高強度混凝土預制塊，通過獨特的連鎖咬合結構相連接，使得鋪設后在同一平面上的每一個連鎖塊都能夠緊緊被相鄰六個連鎖塊的齒槽相互咬合，從而構成一個完整的穩定性高、柔性強、透水性能好的坡面保護層(見圖3)。整個鋪面系統由混凝土砌塊面層、土工布濾層、級配砂石料和坡面基土組成，上下沿設置隔埂，護砌塊的厚度多在6～8cm。鋪設完成后，可在預制塊的空隙內填土植草。圖4為連鎖型混凝土預制護砌實施后的實際效果圖。

圖3　連鎖型混凝土護坡結構示意圖

圖4　實際效果

對于農田溝渠，一般是對常水位下的水位變化部位進行混凝土連鎖預制塊護砌，該護砌形式邊坡整體穩定性好，不需要進行基礎加固處理，最陡處邊坡可達1∶1.2，節省了較多的水利設施用地。與其他形式的護坡相比，連鎖型混凝土護砌外觀齊整緊致，工程形象好，具有很好的滲水性和柔拉性，抗沖刷效果好，坡面的抗切應力強，能植草改善生態環境，對水質影響很小。材料用量不大，工程投資小，施工方便快捷，質量容易控制，且建成后經久耐用，局部維修養護方便，運行維護成本低。

3.4格賓生態網格護砌

格賓生態網格護砌近年來較多運用于斷面稍大一些的干支溝渠防護。可根據工程設計要求組裝成箱籠，并裝入塊石等填充料后連接固定成形，用作農田溝渠的邊坡防護(見圖5)。裝籠石料大小一般在6～30cm，也可以就地取材選用尺寸接近的圓卵石組裝成箱籠。格賓生態網格護砌技術較好地實現了工程結構與生態環境的有機結合。與鋼筋混凝土等剛性結構的護砌比較起來有其自身的優點：

圖5　格賓網格現場施工圖

a.結構簡單，施工方便，材料單一且價格低廉。施工不需進行基礎加固處理，只需在施工現場將石料裝入按一定形狀鋪展好的鋼絲籠即可，不必借助其他施工設備。

b.工程整體效果好。格賓生態網格與岸坡整體連接效果好，有良好的滲透性，能夠承受大范圍的變形，并能抵御各種自然破壞、抗腐蝕及抗惡劣氣候的影響能力。

c.護砌形式靈活多樣。既可以采用格賓生態護墊對溝渠的河坡護砌，也可以用網格籠沿岸垂直疊加護岸，還可以在網格籠頂部鋪設親水平臺、人行便道等。

d.環境效應明顯。石料間淤積的泥土有利于淺根系的水生草本植物生長，也可以人工選擇性栽植，有效抑制水生植物的過度繁衍，石料間的空隙也同時為各類水生動物提供了理想的棲息地。

4結語

溝渠系統是農田水利的基本組成之一，遍布所有農田區。對一個完整的農田溝渠生態系統來說，水質、水量、水環境三者缺一不可，而溝渠邊坡的護砌形式又對水環境的改善和優化起決定作用。究竟適合采用哪一種護砌形式，要統籌農田溝渠護砌的工程位置、基本要求、生態功能和景觀效益，還要綜合考慮工程施工條件、投資規模和建成后的運行維護等因素。

中圖分類號：TV93

文獻標志碼：A

文章編號：1005-4774(2015)04-0048-03

Initial discussion on farmland ditch common ecological embankment
form and features

CHEN Youguo, WANG Tao

(1.NanjingPukouDistrictWaterConservancyBureau,Nanjing211800,China;

2.NanjingNo. 2FoundationEngineeringCo.,Ltd.,Nanjing211800,China)

Abstract：Slope embankment form plays an important role in farmland ditch ecological system water environment improvement and optimization. In the paper, engineering practice of farmland ditch ecological embankment in Nanjing area in recent years are combined for studying and analyzing farmland ditch ecological embankment form and features in clay compaction protective surface, stake embankment, chain concrete embankment and gabion ecological mesh embankment, etc., thereby providing reference for related projects.

Key words：farmland ditch; ecological embankment; form; features