水利工程中的河道生態護坡施工技術

王瑞恭 孫延軍

摘 要：在良好的政策環境之下，我國國民經濟發展態勢良好，近年來我國重視水利工程建設，河道生態保護建設已經成為多方人士關注的焦點問題。無論是古代農業社會發展還是現代工業社會發展，河道流向與人類生產生活一直息息相關，所以生態護坡至關重要，但是人類活動對河道產生的作用，特別是負面作用已經不可忽視，河道護坡損壞加重，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護坡施工技術，旨在支持實踐，為我國水利工程及生態護坡建設提供參考。

關鍵詞：水利工程施工；河道生態護坡；研究現狀；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

生態護坡技術作為生態河道工程的重要一環，對于維持水生態平衡具有重要的意義，受到以往建設理念和自然因素的影響，傳統的河道護坡技術在支持農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，例如涵養水源、污水凈化、生態平衡等，這些也是生態護坡的應有之意，應納入生態護坡的功能目標之中。

1 生態河道防護

1.1 生態護坡概念簡述

“生態護坡”的內涵范疇較為廣泛，目前學界對這一概念尚未形成統一的認識，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，生態還包括其他構成要素。我們認為，生態護坡應包含以下兩層含義：第一是護坡，尤其是針對那些水位變化較大的區域；第二為生態的保護；生態護坡應為以上兩層含義的一個融合。具體而言，生態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象；二是生態護坡系統應該具有開放性，同具體環境周圍的生態系統順利進行物質的交換與循環；三是這一系統支持維持周邊生態環境的平衡狀態；四是生態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揮媒介功能；五是作為水生態大系統中的重要組成部分，生態護坡系統必須要保持與其他生態系統之間的協調性；六是生態護坡還具有特定的可持續發展的功能。

1.2 河道生態護坡設計原則

生態護坡系統的設計應首先滿足功能需求，即設計原則中第一位的應為功能導向，以滿足系統必須功能為第一要務，在此基礎上還應該兼顧經濟原則、美觀原則。首先，就功能需求而言，生態護坡系統須把系統內的動植物維持在具體的生態區域之內，并且利用這些植被的根系來加固岸坡，提高其抗沖刷性能。就經濟原則而言，則是在系統設計過程中還要兼顧成本投入，在保障系統功能實現的基礎上控制造價。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，將這一系統建設為一道風景線。具體而言，我們把生態護坡設計原則歸結如下：一是在建造過程之中需要考慮多種生物生存環境；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；三是堅持經濟原則，控制成本，加強科技因素的應用以降低成本；四是控制剛性結構的應用，重視生態護坡“軟建設”，遵循美觀原則，將系統與周圍環境融合起來；五是科學設計，通過進行水文分析，摸清河道水位變化規律，繼而選擇適合的生物；六是在材料選擇階段，充分利用自然環境及自然材料，防止在建設過程中產生二次污染；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境中的植物種類及其特性，并且依據調研的結果形成報告，重點把握所選植物與周邊環境的協調性，綜合考慮周圍環境安全性完成選擇：首先要考慮的是系統所在地區的氣候與氣象，保障植物生長環境；第二要考慮所選植物的生長土壤要求，最好選擇對土質要求較低的植物；第三是可選擇周邊樹種，降低環境融合難度及對環境的影響；第四是關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；第八是兼顧經濟效益，選擇市場性較好的樹種。

1.4 生態護坡建造結構選擇

當前的生態護坡結構可以根據是否加筋分為加筋和非加筋兩種結構，在建設生態護坡系統的過程中，這兩種結構能夠加強護坡傾斜角度的自由度，應盡量降低硬質材料的使用量，在布置生態袋的過程中可以選擇鑫三角結構。通常而言，生態護坡系統包括生態袋、土工格柵以及其他輔助材料，其中生態袋一般PE材料，這種材料抗老化性強，且不降解可回收利用。生態袋內的填充物可根據工程所在環境選擇，沒有特別的要求，在生態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?？傮w來看，鑫三角結構作為一種新技術呈現出了顯著的優勢，實踐中也可以在結構中設計適合的植物生長環境，加強該系統與周圍環境的融合效果。

2 河道生態護坡關鍵技術分析

2.1 土木材料復合種植基護坡

在現有的土木材料復合種植基內，具有良好實用性的是土工網墊固土種植基，固土網墊具有一定的穩定性，加之其良好的柔韌性和質地，所以對沙土填充十分有利。網墊網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。兒固土網墊的鋪設一般是人工完成，之后利用草籽加水力噴草技術，所以土木材料復合種植基已經被多個工程采用。

2.2 植物護坡

大量實踐已經證明，利用植被進行護坡是一種可行的方式，那些根系發達的植物對于預防水土流失現象，固土保沙具有顯著的作用。所以在我國多個地區的河道維護工程中都有應用。需要注意的問題是，必須要調查了解工程環境中的氣候特點，并根據溫濕度及土質選擇適合的植物，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。目前的技術水平之下，水力噴播法受到了世界上多個國家和地區的歡迎，這一方法具有快速、經濟的優勢，不但能夠保證噴灑效果，保證均勻性，還可以節省投入降低成本，縮短工程周期。

2.3 植被型生態混凝土護坡

植被型生態混凝土護坡一般由四個部分構成，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，以加強植被型生態混凝土的韌度，保水材料則主要選擇機質保水劑，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混凝土上，充當河道護坡結構，在發揮混凝土優勢的同時實現護坡的綠化功能，可以融合生態目標與美化目標。

3 河道生態護坡的功能與意義

3.1 河道生態護坡防洪功能

在生態護坡工程實踐探索之中，生態護岸的施工技術不斷受到相關人員的關注，究其原因，在于生態護岸這一技術在防洪方面展示出來的強大潛力。生態護坡的優勢在于它可以依照實際水文環境實施適應性調整，可以對河道水循環施加一定的影響，應對洪水問題時，大量的洪水可以儲存于生態護坡的植被之中，可以有效緩解洪峰，在一定程度上實現洪水延滯。反之，如果是面臨干旱的問題，生態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，重視起根系發達情況，保障調水功能，進而實現防洪抗旱的功能。

3.2 河道生態護坡生態功能

因為生態護坡中的植被通過與岸堤的結合會產生一個比較完整的河流生態系統，這一系統是介于陸地系統和水域系統兩個系統之間的一個中間區域，具有典型的過渡性。除了上文提及的防洪抗旱功能之外，這一系統還可以為水生生物創造一個適合生存的環境，特別是為水生生物提供食物，這就有利于維護生態護坡系統周圍水域中生物物種的多樣性，降低水利建設對生態系統的破壞與不利影響。植被覆蓋率較高的生態護坡對于水域生態中物種多樣性意義重大，所以在工程設計與施工中我們需注意植被密度，結合當地實際情況選擇合適的方案。

3.3 河道生態護坡景觀功能

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

3.4 河道生態護坡自凈功能

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

4 生態護坡在河道治理中的應用

4.1 植物固土法的植被生態護坡

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

4.2 采用土工材料的生態護坡

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

4.3 草皮與土工材料相結合的生態護坡

將草皮和土工材料結合在一起的生態護坡，一般采用土工網墊和土工格這兩個方式，這兩種結構都是選擇聚乙烯、聚丙烯等材料，土工網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的環境，然后種植草籽；而網墊層是多層的，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，就會同網墊層、土壤層融合為一體。

4.4 植被型多孔生態混凝土生態護坡

多孔生態混凝土也是由多種材料混合構成的，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，把生態混凝土置于護坡之上，骨料創造的空隙就能創造出植物生長的空間，而這一生態護坡也可優化土壤，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、生態水泥等方式也是實踐中較為常見的護坡技術，未來隨著我國相關領域研究的深入與科技的發展，生態技術與河道護坡的融合將會發揮出更好的功能。綜上，河道治理需要充分掌握工程所在地的環境，結合實際情況選擇合適的技術方法，最終真正達到生態護坡的效果。

5 結語

傳統的河道護坡建設中硬質護坡頗受青睞，但是目前硬質護坡技術的多個弊端已經慢慢顯示出來，這一技術已經難以滿足當前及今后的河道治理需求。生態護坡技術具有獨特的優勢，這一技術將河道附近的生命體融進一個完整的生態系統之下，十分有利于水資源環境的改善和水生態的平衡。這一技術與可持續發展觀的理念相符合，以構建健康生態為目標，展示出了巨大的潛力，我們可繼續關注相關實驗并尋求生態護坡技術實施路徑研究。

參考文獻

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