甘小艷,胡強,王萱子
(1.江西省鄱陽湖水利樞紐建設辦公室,江西 南昌 330009;2.江西省水利科學院,江西 南昌 330029;3.江西省水工安全工程技術研究中心,江西 南昌 330029)
堤防護坡形式是堤防防洪安全、生態效益及景觀美學的綜合體現。目前鄱陽湖區堤防護坡體系基本上能滿足現有的防護效果和安全要求,但對水域生態系統和陸地生態系統考慮較少。為適應社會對水生態文明建設的更高要求,在確保堤防工程安全前提下,應切實考慮護坡生態及景觀問題。
鄱陽湖區重點圩堤迎水面多采用混凝土及塊石護坡等硬質傳統護坡形式;背水面主要采用播種草籽進行防護或自然恢復。按生態性劃分為硬質傳統護坡、固土型生態護坡、復合型生態護坡和土工織物生態護坡四種類型。
硬質傳統護坡主要型式有實心混凝土預制塊、干砌石、漿砌石、現澆混凝土護坡等,因可就地取材、施工方便,是鄱陽湖區重點圩堤普遍采用的護坡類型。實心混凝土預制塊護坡整齊美觀、施工快速,抵御淘刷、侵蝕能力強,被廣泛應用于鄱陽湖區重點圩堤。現澆混凝土護坡由于塊體較大,具有更強的抗沖刷能力,但受施工場地、施工工序的影響,實際應用中占比稍小。干砌石護坡、漿砌石護坡可就地取材、適應變形能力強,但工序復雜、造價較高,應用程度不高。
目前46座重點圩堤臨水面護坡型式主要有混凝土預制塊、現澆(鋼筋)混凝土、干(漿)砌石護坡3種,占堤線總長度的58.47%。硬質傳統護坡阻斷了水土之間的有機聯系,導致水生動植物棲息的生態環境遭到破壞,同時大量的混凝土材料導致堤防岸坡顏色單一,景觀功能喪失。
固土型生態護坡通過在岸坡種植草皮或撒播草籽,植物根系、莖葉分別起固土、消浪作用。草皮護坡被普遍應用于流速較緩,風浪不大的迎水面及背水面。目前46座重點圩堤迎水面草皮護坡總長619.10 km,占堤線總長度的36.22%。
復合型生態護坡是指植物護坡與新型混凝土、新型復合材料等工程措施相結合的護坡,既防止了坡面的水土隔斷,又增強了坡面的抗侵蝕能力,從而形成工程和植被相互補給、相互促進,共同抵御水流波浪的淘刷,達到護岸的功效。常用的復合型生態護坡有格賓石籠、無砂大孔生態混凝土、混凝土框格草皮、空心混凝土預制塊、聯鎖式預制塊護坡等。
格賓石籠護坡具備較強的抗沖刷能力和透水性能,但石籠編織工藝復雜,施工需大型設備及大量石材;無砂大孔生態混凝土護坡孔隙率高、透氣性好,能為水生動植物提供生存繁殖場所,但護坡內堿度難以控制,不利植被的生長。混凝土框格草皮、空心混凝土預制塊、聯鎖式預制塊護坡統稱為孔洞型結構護坡,前兩種護坡開孔率較大,水面以上的孔洞間可植草固土,水面以下的孔洞可為水生動物提供棲息場地;聯鎖式預制塊護坡拼接鎖定牢固,整體性較強,砌塊間的孔洞可供植物生長。
混凝土框格草皮、空心混凝土預制塊護坡主要應用贛東大堤、富大有堤、九合聯圩、畬灣聯圩等抗沖性要求較低的堤段,占46座重點圩堤總堤線長度的3.90%;格賓石籠、無砂大孔生態混凝土護坡造價較高,約為硬質傳統護坡的1.50 倍,目前在江西省圩堤的應用不多。聯鎖式預制塊護坡的應用也處于試驗階段。
土工織物生態護坡是指由土工織物、填充土料組成的護坡型式,常用的型式有三維排水柔性生態袋和三維植被固土網墊護坡兩種,目前均在鄱陽縣沿河圩等堤防開展現場試驗研究。
三維排水柔性生態袋護坡是一種可降解的纖維織物袋裝土護坡,隨著織物袋內植物根系的生長和織物袋逐步降解后,形成一個穩固的整體護坡。由于生態袋是柔性結構,可適用于各種地形;三維植被固土網墊護坡主要包括高分子化學材料網墊、填充土、草籽三個部分組成,網墊為高強度的空間結構,能起到較好的消浪和固土作用,被夾有草籽的土填充后,草籽與網墊形成一個整體,可有效改善坡面水土流失和流域水生環境。
各類型護坡主要特性見表1,各類型占比見圖1。

圖1 各類型護坡應用占比圖

表1 各類型護坡主要特性表
鄱陽湖區重點圩堤中生態型護坡應用比例不高,目前還處于摸索階段,以下幾個問題制約了生態型護坡的設計和應用。
一是設計、施工相關規范欠缺,缺乏統一的關于生態型護坡工作原理、適用條件、施工方法等規范性依據。二是評價體系有待完善。對于生態型護坡的防洪安全性、生態改善程度,缺少統一的評價體系。三是新材料的關鍵技術尚未突破。無砂混凝土降堿和土工織物耐久性問題亟待取得的突破。四是適用性研究有待創新和突破。不同水力特性、土壤植被等條件下生態護坡類型的選用,風浪特性分析、護坡型式及厚度與風浪關系的研究,有待采用模型試驗、現場試驗等手段進行驗證。五是植被的整理和選育工作有待加強。圩堤坡面雜草叢生、莖葉較高現象普遍,給巡堤查險帶來較大困難,并嚴重影響堤容堤貌,因此篩選出適應性強、易于推廣的低矮匍匐植物品種具有重要意義。
目前鄱陽湖區迎水面大多數采用混凝土及塊石護坡等硬質傳統護坡形式,重安全輕生態建設現象普遍。為實現堤防工程不僅具備防洪安全基本功能,還兼顧生態效益及景觀美學等功能,在保障堤防安全穩定的前提下,未來護坡可以從以下幾方面開展。
生態型護坡要替換傳統的硬質型傳統護坡,需對其防洪安全、生態改善程度等情況進行綜合評價。通過評價工程的安全穩定和生態情況,在滿足防洪安全及穩定的前提下,兼顧考慮接近原始環境的生態設計,保持河岸生態環境,構成一個集堤防、水流、河道、植物、動物等為一體的河流生態系統。
護坡植物的選用是修復河道生態系統的一個重要組成部分,合理的植物栽種和配置能有效防止水土流失,改善生物多樣性、調節小氣候、凈化空氣。護坡植被宜選擇根系發達、草莖低矮、耐淹性好的本地草種。
隨著時代的不斷發展進步,人們對景觀的要求也越來越高,這就要求生態型護坡工程不單單為一項基礎水利設施,同時還要求其在發揮生態功能的基礎上,提高景觀效果,更好的發揮社會效益。
《“十四五”規劃綱要》編制了未來工作的重心,其中水利、生態、環境為重要內容之一,宣示了要促進生態保護和修復。以后堤防護坡的研究和應用中,在確保安全前提下,應切實考慮護坡生態及景觀問題,努力構建成水清岸綠景怡人的景象。