基于河道生態護坡的施工技術研究

陳廣華

(朝陽縣水利勘測設計隊，遼寧 朝陽 122000)

1 傳統河道治理

河道具有農田灌溉、水源涵養、防洪排澇、航運等功能，一直以來傳統河道治理都比較注重行洪排澇功能，而較少考慮水源涵養、水質凈化等生態功能。因此，以往河道治理多選用混凝土、漿砌石等硬質材料，由此構造的護坡耐久性好、水流速度快、抗沖刷能力和行洪能力強。在一定條件下修建的護岸形式，對約束洪水、防止土壤侵蝕、農田灌溉等具有重要作用，為沿河經濟發展以及居民生活創造相對安全的空間，但在水源涵養、水環境修復、雨污水過濾等方面還存在許多不足之處。

1)影響生活環境。為了滿足施工要求，混凝土或漿砌石護坡都會摻入一定的外加劑，如減水劑、早強劑、抗凍劑、膨脹劑等，這些外加劑在水體中發生一系列物理、化學反應，在降低河流水質、破壞水環境的同時，顯著影響著水生動植物的生長。同時，硬質邊坡市區了天然植被吸附、過濾功能，在降水徑流下地表有害重金屬或有機質等直接流入河道，污染水體[1]。雖然，這并不是直接導致水質惡化的主要原因，但加劇了水質惡化，硬質塊石完全的覆蓋原有自然岸坡，這與水環境優美、人文景觀和諧的建設要求不符，更加違背了返璞歸真、回歸自然的理念。

2)破壞景觀環境。人與自然和諧相處屬于人們安居樂業的重要標志，而魚游淺底、碧波蕩漾、滿目青綠、大樹庇蔭的自然景觀與現代工業文明已漸行漸遠，硬質水泥塊石、擋墻邊坡將水生與陸生植被生硬的阻斷，潮起潮落留下的污染破壞了河水孕育生命的功能，以往青翠、綠意的自然景觀逐漸消失。

3)破壞水生環境。采用硬質護坡覆蓋整個河岸表面，嚴重破壞了原有水生、陸生動植物的生長環境，并且硬質邊坡阻斷了淺層地下水、河流、地表水之間的交流，因河岸的自然過濾、滲透功能的喪失河水變得更加渾濁。硬質邊坡對生態環境的破壞主要表現在：①采用水泥石、塊石等材料修筑河流岸坡時降低了河道的水源涵養和水質凈化功能，難以維持原有水生物種的生長，這進一步降低了河道的自凈能力，加劇了水體惡化；②河水受到陽光照射出現明顯的水文變化，不利于維持水系統平衡，特別是夏季高溫季節極易滋生病菌、蚊蠅等；③硬質岸坡會加快水流速度，將部分水生物沖走并致使生物多樣性減少，加之河岸缺少天然植被，嚴重破壞了野生動植物的生存環境。據統計，城市河道選用硬質襯砌后，其物種多樣性降低約60%，部分水生物種類也有明顯的減少[2]。

2 河道生態護坡設計

2.1 基本概念

目前，關于生態護坡學術界尚未形成統一的定義。生態護坡涉及土壤學、水力學、景觀學、生態學等多門學科，若單純的將生態護坡理解成是種植植物，具有一定的片面性。根據相關文獻資料，本研究認為生態護坡應將水位變動區的水土保持與自然生態有機結合，統籌考慮植物、工程兩大措施。因此，歸納總結的生態護坡應具備以下特征：①在保證岸坡穩定、行洪安全的情況下，將河道建設成能夠與周邊生態系統緊密相連、周圍環境物資自由交流的開放式系統；②考慮到水流與岸坡之間存在的阻礙、沖刷關系，生態護坡要維持河流系統的良性循環和平衡穩定，有利于地表水、水流與地下水的交換；③自然、資源、社會與生態護坡共同構成整個生態系統，各子系統間具有相互協調、協同發展的關系，生態護坡能夠促進其它系統功能的充分發揮，一定條件下也會產生不利的影響；④生態系統要不斷改進、持續優化、正常循環，屬于動力式系統[3-5]。

2.2 設計原則

生態護坡能夠抵抗水流沖刷、保持岸坡安全穩定的根本原因就是利用植物根系的“錨固”作用，因此袋體內固定植物的生長基質發揮著重要作用。生態護坡因存在投資成本低、環境優美等優勢，在河道治理工程中的應用越來越廣泛，生態護坡設計應遵循的原則如下：

1)安全性。保證河岸穩定和河道行洪安全是生態護坡的基本要求，在確保行洪安全的基礎上要最大程度的減少投資成本。

2)生態性。生態岸坡要營造適于各類水生動植物生長、繁衍的空間，在深入分析水文條件和全面調查植物類型的情況下確定適合于不同水位變幅區間的植物。

3)美觀性。將環境美化工程盡量應用于生態河道治理中，要盡量減少硬質材料、剛性結構的應用以增強護坡視覺上的“軟效果”。

4)親水性。盡可能應用自然材料以防二次污染的出現，科學設計護岸型式時必須考慮親水性要求。

2.3 護岸功能

1)生態功能。將護坡治理與堤岸植物相融合的生態護坡施工技術應用于河道治理工程，能夠創建水陸之間有效過渡的完整性河流生態系統。生態護坡有利于促進水域環境的多樣化發展，為水生動植物創造棲息環境的同時發揮著較強的防洪抗旱功能。此外，生態護坡能夠降低施工中產生的不利影響，切實提高沿河周邊的林草覆蓋率，可為實現人水和諧發展以及水域生物全面發展提供保障。

2)防洪功能。確保河流的防洪功能是實現生態護坡的重要目標，隨著經濟的不斷發展以及生態修復技術的創新應用，生態護坡逐漸引起人們的高度重視。對于城市防洪生態護坡能夠發揮一定的防洪作用，所以在生態護坡建設時要充分考慮區域防洪規劃，結合實際情況科學設計整治方案。洪水來臨時，生態護坡植被可以增加一定的儲水量，從而降低洪澇災害損失以及洪水量；干旱時期，生態護坡系統能夠將存儲于植被根部的水分滲入河流，在一定程度上緩解干涸現象。其中，如何合理的選擇植物類型屬于生態護坡工程的關鍵，為了有效調節、吸收水分通常選擇根系較為龐大的植物，以更好的發揮防洪抗旱的功能[6]。

3)景觀功能。與周邊自然環境的協調性應作為河道生態護坡的控制重點，設計人員要充分掌握周邊水域環境，切實保證生態系統自修復功能的提升。為了提高植物存活率，護岸植被的選擇要盡量適合當地的地理條件以及氣候環境，通過與河道系統的平順連接促進生態環境的協調發展，實現周邊生態環境與河流系統的平衡。此外，生態景觀功能屬于生態護坡的關鍵目標，結合現場環境特點開展生態護坡施工，并確保周邊景觀效果的提升，維持河道原有的天然狀態以及生態環境與工程建設的協調發展。

2.4 生態系統

河道生態系統主要包括生物群落及其環境條件，生境因子有水體流態、氣象條件、形態結構、水質水量等，而最重要的生境因子是水環境。植物、動物、微生物是構成群落的基本要素，以太陽能為驅動的河流生態系統是一個以各種生境因子、群落構成要素相互作用的能量流動和物質循環體系，通過食物鏈(網)保持群落的生存繁衍平衡，可確保河道的自凈功能。系統循環過程中，碳循環規模與水中溶解氧、反應條件、分解者生物量有關，而大型水生動植物的收獲或捕獲與氮磷等營養鹽的循環又換，多余氮磷從系統中的移出方式以收獲或捕獲為主。

3 河道生態護坡技術

3.1 植生型生態護坡

截至現今，植生型生態混凝土已被廣泛應用于許多河道治理工程。實質上，該護坡技術就是一種多孔混凝土，其主要組成成分有粗骨料、水泥、適量摻合料等。保水劑摻入后，該生態混凝土能夠有效融合有機與五級材料，在提供滿足植物生長所需水分的情況下，還可提升巖土與土壤間的黏聚力，切實提高土壤的抗沖力。植生型生態混凝土還具有較好的水土保持能力，在河道治理中合理利用該技術可以改良土壤理化性質，促進植被的生長，有效抑制土壤侵蝕，發揮保持水土的功能。在有效保護環境的同時，可恢復河流生態和林草植被生長條件，實現生態環境與河道治理的協調發展。將生態磚應用于河道治理工程，為了能夠充分利用該技術可以選用嵌固的施工方式，連鎖式砌塊技術實現了生態轉的有效鑲嵌，有效防止生態磚出現移動的情況。此外，可以利用繩索連接高強混凝土與鉸接式砌塊，由此構造矩陣鋪面式聯鎖護坡。在坡面與磚地面鋪設時要考慮生態要求，形成抗沖擊能力強、完整性好、地基適應力強的護坡。

3.2 自然原型生態護坡

促進生態系統綠色發展、良性循環屬于河道生態護坡的主要目標，所以相關工作的開展必須以周邊環境保護為基本原則。自然原型護坡施工時要合理利用生態湖泊、河流設計理念，確保河道施工和施工安全，充分考慮護坡施工技術特點提升河道的景觀效果和周邊植物生長質量。河道生態易受自然原型護坡的影響，所以要合理的選擇植物類型。一般條件下，選擇的植物種類要適合氣候變化以及河流環境，從而保證植物水分的吸收能力和生長效果。此外，要深入研究不同植物的凈化功能，為取得更好的水質凈化效果要選擇凈化功能較強的植物。

在河道治理工程中自然原型生態坡胡的應用可以提高岸坡穩定性，并且混合搭配灌木和喬木，通過合理布局規劃可以更好的發揮灌木、喬木的優勢，以科學的方法實現最佳的生態效果。植物選擇過程中，選擇根系龐大的植物能夠提高河堤防洪能力，有效抑制徑流沖刷及土壤侵蝕。

3.3 三維植被網護坡

將土工網墊護坡與植被護坡有機結合的三維植被網護坡技術，不僅能夠充分發揮土工網護坡的優勢，取得良好的植被護坡效果，而且可以顯著提升河道防洪能力。近年來，在河道生態治理中三維植被網護坡逐漸達到廣泛的應用，該項技術可為植物創造適宜的生長空間，切實提升護坡的整體穩固性，具有經濟效益高、投資成本低、施工簡便等優點。該項技術與土工合成材料結合，可以為植物生長創造良好的空間，且植物根系可以發揮相應的防護功能，即利用植物根系提高護坡穩定性。此外，在不破壞原有土壤的情況下三維植被網護坡還可以建設生態植物護坡，提高土工合成材料生態效果和防洪固土的功能，結合植物生長空間以及植物類型建設成良性循環的生態系統。

實際工程中應用三維植被網護坡技術時，要合理的選擇植物類型，盡量選用根系龐大、生命力頑強、適于當地環境條件的植被，由此更加積極的促進生態系統的良性運行。

3.4 土工材料固土護坡

土工材料固土也是河道治理工程中中常見的一種護坡技術，主要有土工單元固土和土工材料網墊兩種種植技術。兩種方法都是以工程力學和植物學為基礎，對護岸植物按照土材料特性實行加固整治，從而發揮相應的防護效果。在應用過程中土工單元固土種植技術需要合理的使用高密度化工材料，通過有效處理化工材料確保能夠形成蜂窩狀，以更好的填筑植物、草皮等材料，保證實現最佳的河坡效果；在實際應用過程中土工材料網墊固土技術主要是將種子、沙土放于化學材料內，利用具有較強柔性性的網墊保證植物的生長，在保證網墊與植物有效結合的基礎上為植物提供有效的生長空間，此外通過網孔植物根系能夠滲透到泥土內，從而提高護坡整體穩定性和抗沖刷能力。

4 結 論

河道治理工程中硬質護坡存在較大的局限性，已不能滿足現階段生態治理的要求，生態護坡作為水環境修復的“生命體”，可有效改善水環境和水生態，對實現河道治理預期目標具有重要作用。通過全面分析周邊環境與護坡工程的協調關系，合理選擇適用于不同河道的生態護岸技術，在保證河道行洪安全和岸坡穩定的基礎上實現水環境的修復。