生態(tài)護坡技術(shù)在大沽河綜合治理工程中的應(yīng)用

董淑臻　黃宗章　鄭梅

摘要：文章分析了大沽河綜合治理前原有護坡存在的問題，結(jié)合生態(tài)護坡在大沽河綜合整治中的工程實踐應(yīng)用，分析了大沽河主要生態(tài)護坡技術(shù)的施工方法、工藝、優(yōu)缺點和適用范圍條件，總結(jié)了大沽河生態(tài)護坡成效，對新型生態(tài)護坡技術(shù)在生態(tài)河道建設(shè)中廣泛應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：大沽河；生態(tài)護坡技術(shù)；生態(tài)河道；河道綜合治理；生態(tài)系統(tǒng) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TV85 文章編號：1009-2374（2016）08-0121-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.062

大沽河古稱“姑水”，是膠東半島最大的河流，發(fā)源于煙臺市招遠的阜山，流經(jīng)招遠、萊州、萊陽、棲霞、高密縣市和青島境內(nèi)萊西、平度、即墨、膠州、紅島五個區(qū)市，在膠州市東營鹽場注入膠州灣，干流全長179.9km，流域面積6131.3km2，是青島市一條重要的防洪、排澇和供水河道，被譽為青島市的“母親河”。2012～2014年，按照“洪暢、堤固、水清、岸綠、景美、人和”的治理目標，對大沽河進行生態(tài)綜合治理，總投資56.7億元。工程建設(shè)過程中，大沽河河槽和堤防護坡采用生態(tài)護坡技術(shù)，完成生態(tài)護坡總長259.7km，防洪、生態(tài)和環(huán)境等效益顯著。

1 大沽河原有護坡存在問題

1.1 投資較大，工程需要定期維修養(yǎng)護

傳統(tǒng)護坡工程為剛性結(jié)構(gòu)，具有高度的精確性和可靠性，防護效果立竿見影，但工程造價相對較高，水下施工難度較大，且有一定的使用年限，每年需要投入大量經(jīng)費，定期對護坡工程維修養(yǎng)護。

1.2 河道生態(tài)系統(tǒng)破壞

傳統(tǒng)的護坡工程主要采用漿砌石或混凝土護坡，因坡面塌陷或沉降等造成工程損壞嚴重，隔絕地表水與地下水交換通道，隔絕水中生物與岸坡土壤的接觸，破壞了河流水的生態(tài)系統(tǒng)平衡。

1.3 生物多樣性不斷減少

傳統(tǒng)的護坡工程的建設(shè)，河道水流流速不斷增大，失去了生物生存的空間與環(huán)境，一些水生生物會被沖走，直接影響沿河野生生物種類生存，大沽河特有鯔魚很少見到，先前生物種類不斷減少，水中生物多樣性遭到破壞。

1.4 水質(zhì)惡化

剛性護坡導(dǎo)致具有凈水功能的水生生物生長環(huán)境破壞，河水自凈能力降低；河水受陽光影響而水溫變化過大，不利于維持水中生態(tài)平衡，容易滋生傳染病菌，造成污染，造成不斷水質(zhì)惡化。

2 大沽河生態(tài)護坡建設(shè)

大沽河河槽生態(tài)護坡主要采用格賓石籠、生態(tài)袋、現(xiàn)澆綠化砼框格、聯(lián)鎖式砌塊和抗沖生物毯五種型式護坡。

2.1 格賓石籠斜護坡

格賓石籠斜護坡是大沽河河槽和堤防護坡采用的主要護坡型式，約占長度的65%。格賓石籠網(wǎng)是具有抗腐蝕性，高強度，對鍍鋁鋅合金低碳鋼絲或者包覆PVC的以上鋼絲使用機械編織而成的箱型構(gòu)件，網(wǎng)孔10cm×12cm，格賓石籠網(wǎng)箱間每25cm綁扎一處，并在格賓網(wǎng)箱里填充石料，最后封蓋形成整體的護岸型式。

2.1.1 施工方法和工藝。整坡夯實坡面，坡比1∶3，鋪設(shè)搭接好一層土工布，需固定在格賓籠壓頂?shù)撞?.0m，護岸底部需固定在砼基礎(chǔ)和格賓籠下面，長度2.0m，并在其上鋪設(shè)碎石墊層20cm。然后自坡面基礎(chǔ)頂部安裝綁扎1m寬、2m長的格賓籠，籠與籠之間邊框每25cm進行綁扎，向籠箱中裝填石塊，密實平整；然后沿坡面以此施工，用格賓網(wǎng)封蓋。

2.1.2 優(yōu)缺點。格賓石籠護岸屬于柔性的結(jié)構(gòu)，抗沖刷和抗排擠的能力比較強，具備安全性和穩(wěn)定性，對于不均勻沉陷有很強調(diào)整能力，承受最大的水流速度為6m/s；排水性好，滲透性良好，防止水能帶來的危害；格賓籠耐腐蝕性能突出，在自然環(huán)境中壽命長，耐久性好；施工就地取材，施工簡單；格賓石籠護坡縫隙可供小型動物棲息，也可供植物生長。但存在需耗用大量人工、網(wǎng)格外露金屬銹蝕、外包塑料的老化等問題，同時存在網(wǎng)格局部極易破壞。

2.1.3 適用條件。格賓石籠網(wǎng)多適用于流速較高，沖蝕現(xiàn)象比較嚴重，甚至岸坡比較容易滲水造成一定影響的河岸。可以廣泛應(yīng)用在景觀型大壩墻體、坡狀護岸，渠道、泄洪壩及導(dǎo)流壩的大型整改和修建，能控制并保證河床的穩(wěn)定和安全，達到較理想的效果。

2.2 生態(tài)袋斜護坡

生態(tài)袋護坡為大沽河護坡長度的10%，生態(tài)袋是由聚丙烯（PP）或者聚酯纖維（PET）無紡布為原材料加工而成的袋子，袋子里加裝反濾作用的無紡布層和固定草種的復(fù)合纖維層，生態(tài)袋里面裝土，用扎帶或扎線包扎好，通過有順序的放置，形成柔性生態(tài)邊坡，達到牢固的護坡作用，隨之草種生長，達到恢復(fù)植被的目的。

2.2.1 施工方法和工藝。整坡、鋪設(shè)土工布和碎石墊層同格賓石籠斜護坡；將基質(zhì)材料裝入生態(tài)袋，并封口扎帶或用小型封口機封口；將生態(tài)袋先縱向鋪在底層，要緊靠基礎(chǔ)砼，封口超坡面方向，擺平整后再進行第二層的鋪設(shè)，從第二層起，進行橫向鋪設(shè)，上下兩層生態(tài)袋要求搭接長度不小于10cm。每層鋪設(shè)要整齊，順直；在護岸頂部，將生態(tài)袋縱向排列，以確保壓頂穩(wěn)固；在已完成的生態(tài)袋坡面上覆蓋草簾，并灑水保持濕潤，直至草均勻生長。

2.2.2 優(yōu)缺點。生態(tài)袋護岸是一種新型的邊坡防護技術(shù)，生態(tài)袋由復(fù)合材料編織而成，具有耐腐蝕性強、耐微生物分解、抗紫外線、抗老化、無毒、不助燃、裂口不延伸、易于植物生長、使用壽命長等特點；生態(tài)袋允許水從袋體滲出，減小袋體的靜水壓力；施工一次性完成，袋體柔軟，整體性好；施工簡單，鋪設(shè)速度較快，完工后就能抵御較大的水流沖刷。但生態(tài)袋護坡造價比較高。

2.2.3 適用條件。生態(tài)袋護坡系統(tǒng)針對開挖坡度65°～75°，甚至更大坡度，開挖面基本為未風(fēng)化或弱風(fēng)化的巖石邊坡；少數(shù)碎巖填方造成填方密實度不夠，容易發(fā)生滑坡或垮塌的邊坡以及各種惡劣環(huán)境邊坡防護較適用于生態(tài)袋護坡。

2.3 現(xiàn)澆綠化砼框格斜坡護岸

現(xiàn)澆綠化砼框格斜坡護岸是在鋼筋混凝土框格梁內(nèi)鋪設(shè)營養(yǎng)型土工布，澆筑由單一粒徑的粗骨料、水泥、水及添加劑拌合的綠化生態(tài)砼，表面覆土2cm，正常蓄水位以上種植草皮，以下種植水生植物。

2.3.1 施工方法和工藝。在整好的坡面上，按設(shè)計要求綁扎鋼筋、支模板、澆筑框格混凝土；在框格混凝土拆模后，在框格內(nèi)鋪設(shè)營養(yǎng)型土工布一層，再澆筑18cm厚生態(tài)型混凝土，加強養(yǎng)護；當生態(tài)混凝土達到強度要求后，將綠化土及肥料混合后鋪在生態(tài)砼上；人工均勻播撒根系發(fā)達，抗堿、葉莖低矮的草種，種植水生植物，覆蓋草簾，灑水濕潤，直至草均勻生長。

2.3.2 優(yōu)缺點。鋼筋混凝土框架內(nèi)填充生態(tài)混凝土，護岸耐久穩(wěn)定和護岸長期穩(wěn)定；框格生態(tài)砼護岸能協(xié)調(diào)生態(tài)環(huán)境，降低環(huán)境負荷，實現(xiàn)植物與水生植物的共同生長，起到改善景觀、凈化水質(zhì)的作用。但其施工工藝較為復(fù)雜，施工周期長需要經(jīng)常噴水，后期維護成本高；施工受季節(jié)影響較大，無法在冬季施工。

2.3.3 適用條件。現(xiàn)澆綠化砼框格護岸能耐較強水流沖刷，可用于河道、水庫等具有景觀效應(yīng)和生態(tài)效應(yīng)，體現(xiàn)親水、生態(tài)和優(yōu)美景觀要求等水利設(shè)施的護岸工程。

2.4 聯(lián)鎖式砌塊斜坡

聯(lián)鎖式砌塊護坡是一種適用于不形成沖刷流速岸坡的加固型式，由于每一個砌塊被相鄰的六個砌塊鎖住，準確并避免發(fā)生側(cè)向移動，整體穩(wěn)定性較高；具有高開孔率，并且為滲水型柔性結(jié)構(gòu)，具有較強的滲水與排水功能，同時增加植被面積，美化環(huán)境。

2.4.1 施工方法和工藝。首先在整修好坡面上鋪設(shè)土工布，按要求由下向上鋪設(shè)聯(lián)鎖式砌塊，保持坡面平整，然后在坡面砌塊孔中裝填綠化土，其后人工均勻播撒根系發(fā)達，抗堿、葉莖低矮的草種，覆蓋草簾灑水，直至草均勻生長。

2.4.2 優(yōu)缺點。護岸在水流作用下具有良好的耐久性和穩(wěn)定性，增加植被美化環(huán)境；施工簡單，鋪設(shè)速度快，完工后就能發(fā)揮作用。但聯(lián)鎖式砌塊需要提前預(yù)制，工程工期增長。

2.4.3 適用條件。聯(lián)鎖式砌塊斜坡護岸可廣泛應(yīng)用于河流的治理如河岸、河堤防洪溢洪道工程以及城市河道護坡改造中，還可用于停車坪的鋪設(shè)，起到綠化美化的作用。

2.5 抗沖生物毯護岸

抗沖生物毯是一種“復(fù)合纖維織物”與“多樣化草種”等配套養(yǎng)護材料一體化的新型生態(tài)、護坡、水土保持產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)共有四層：第一層是復(fù)合纖維織物，具有抗沖性能；第二層為土工反濾層，避免土壤、草種及肥料隨水流失；第三層和第四層是纖維層，中間固定草種，防止草種灑落。

2.5.1 施工方法和工藝。整修坡面，清除場地中的石塊、樹根及雜物，將生物毯沿坡面順勢鋪下，并用ABS固定釘將生物毯自下而上進行固定，縱橫間距1m，生物毯接頭用ABS連接釘連接，8個/m，均勻布設(shè)；用L釘進行加固，4個/m2；人工將綠化土均勻覆蓋抗沖生物毯，壓實覆土厚度為2cm；平鋪草簾并固定，噴灑澆水，直至草開始均勻生長。

2.5.2 優(yōu)缺點。抗沖生物毯鋪設(shè)完成就能發(fā)揮耐流速作用，抗流速可達4m/s；施工簡單，鋪設(shè)速度快，完工后能較快地實現(xiàn)綠化效果；和具有同等護岸能力的其他工法相比，抗沖生物毯性價比高。但在工程完工初期，不能應(yīng)對強水流沖刷，也不能抵御大洪水。

2.5.3 適用范圍。河道邊坡坡度較緩，一般緩于1∶1.5，邊坡土質(zhì)較好，穩(wěn)定性強；河道水流較緩，4m/s以下；施工時間需提前考慮，要提前2個月讓草種在汛期漲水前成活。

3 大沽河生態(tài)護坡成效分析

3.1 河槽與堤防岸坡抵御洪水沖刷

生態(tài)護坡體現(xiàn)在河槽岸坡或堤防有效抵御洪水沖刷，大沽河的防洪標準由原來的不足20年一遇提高到50年一遇，如護坡工程建設(shè)完成后，經(jīng)過2013年7月14日1080m3/s洪水的考驗，護坡安全穩(wěn)定。

3.2 水土保持、凈化水質(zhì)與涵養(yǎng)水源

生態(tài)護岸是地表水和地下水主要的交換補給通道，汛期河道高水位期間，能夠?qū)嵤Φ叵滤行У难a給，涵養(yǎng)地下水源，枯水季節(jié)地下水側(cè)向補給河槽；生態(tài)護岸中水生植物生長，能夠保持水土流失，快速將污染物分解成小分子的無害物質(zhì)，吸收水中有害有毒元素，起到凈化水質(zhì)的作用。

3.3 保持生物多樣性

生態(tài)護坡為大沽河魚類、鳥類提供了豐富的食物和良好的生存繁衍空間，確保了生物多樣性，使大沽河特有的鯔魚、毛蟹、河蛤、銀魚、草蝦、河蜆、小田螺等得以繁衍生存，魚類又可以藻類、腐殖生物為食物，減少水的富營養(yǎng)化，進一步改善水質(zhì)，形成良好的生態(tài)循環(huán)。

3.4 改善生態(tài)環(huán)境

生態(tài)護坡營造水系自然景觀，形成大沽河259.7km綠色景觀長廊和生態(tài)旅游區(qū)，打造濱河特色小城鎮(zhèn)和新農(nóng)村建設(shè)示范區(qū)，改善兩岸居民的生活、生產(chǎn)與景觀環(huán)境，實現(xiàn)“城水相依、水清岸綠、人水和諧”的生態(tài)環(huán)境。

參考文獻

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作者簡介：董淑臻（1965-），男，山東膠南人，山東省膠州市水利局高級工程師，研究方向：水利工程施工與管理。

（責(zé)任編輯：小 燕）