河道堤防植物護坡綜述

柳蘭君

南京市水利規劃設計院股份有限公司 江蘇 南京 210000

在河道生態系統中，岸壁護坡是連接水土的屏障，是確保河流生態系統健康發展的重要保障。以往的護坡主要應用漿壘砌、干壘塊石、混凝土等硬性材料護坡。這種護坡的環境效果很低，防止了河流和平地間的互動。植物護坡是生態護坡中最主要的一種類型，眾多的意義也被稱為生態護坡。長期以來，研究人員一直在研究植物護坡的防護問題，但是到現在為止還沒有形成統一的英語用語。國內有植被護坡、植物固坡、生物護坡工程、生態護坡工程之稱。國家基本設施構建的質量直接就關系到國民經濟的發展，水利工程項目的持續擴張，對水資源供求狀況的平衡、河道生態環境的保護、景觀成效的維持等部分具有重要作用。在水利工程的施工技術中，河道生態護坡的建設與河道生態成效的施展密切相關。所以，在目前的水利工程建設項目中，建設者必須重視對生態河道護坡技術展開探究，從穩定生態環境、有效轉化水能的角度開始，陸續提高具體工程建設，健全全面水利工程的斜面管理措施。

1 河道存在的問題

1.1 河流污染

河流污染問題由來已久。原因如下：① 企業廢水直接排入河流，尤其是印染、制革、造紙、食品、電鍍等行業。為節約生產成本，不進行廢水處理，不進行非法排放；② 畜禽養殖污水，部分養殖場位于河岸上或附近，糞便直接排入河流；③ 將生活污水和垃圾直接排入河流；④ 雨水的流入將污染物帶入河流。

因此，目前的大多數河流都是污水、干涸的河流和到處都是垃圾。控制河流污染迫在眉睫。

1.2 非生態河道整治

長期以來，人們越來越重視河流的防洪排澇功能。河流的治理部分是單一的，主要是干砌石、砂漿砌石、現澆混凝土、預制混凝土、土工膜袋混凝土等，通常從護腳到坡頂，使原本活躍的河流變成灰色、裸露的砌石和鋼筋混凝土河流[1]。

河流保護項目注重強度和耐久性，但忽視了項目本身對河流生態的影響。河流坡度的硬化削弱了河流的自凈功能，使各種水生動物難以生存，并嚴重破壞了水體的生態環境。河道整治的首要任務是防洪，將防洪與生態建設有機地結合起來，實現“水清、綠岸、自然、生態”的綜合整治目標，這是當前河道整治的一大趨勢。因此，在實施新技術、新材料、新設備的同時，要堅持生態優先、資源節約、經濟合理、安全適用、易于維護的原則。

2 河道生態護坡的主要功能

2.1 防止洪澇和干旱

水利工程項目的現代化發展把生態護坡技術成為主要技術之一。隨著使用措施的陸續完善和技術的逐漸創新和發展，河道生態護坡工程的水平也逐漸提高，致使其順利施展其的效果。利用建設健全的生態河道護坡工程，有助于防洪防旱。在生態護坡技術下，河道的水流可以科學調節，適應水域具體情況。受到洪水襲擊的情況下，因為生態護坡工程植被多種多樣，可以在相應程度上抵抗洪水的侵犯。在高溫季節，生態護坡工程中的植被也可以排放其本身水分，達到延緩河道內的干旱情況。

2.2 保護河道生態環境

在水利工程施工當中，工作人員利用建設河道生態護坡工程，其主要目的之一是保護河道四周的生態環境，以此有助于河道四周的生態系統表現出相對穩定的情形。在建設生態坡工程時，工作人員必須顧及到嚴格遵循自然規律，從而最大程度實現物種之間的平衡，與此同時，也達到了人與自然和諧共處的理念。在此基礎上，在河道生態系統建設過程中，工作人員必須了解河道四周的環境，清楚適合的種植植物，保證種植植物和當地植物協調共生，最終實現保護河道四周生態系統處于穩定狀態的宗旨。

2.3 增加景觀作用

河道的生態護坡技術自身是景觀工程。利用在河道四周設置生態護坡，可以提高水利工程全面的景觀作用。在建設河道生態護坡時，工作人員將在其中種植花卉和樹木，這不僅可以維持生態環境的成效，而且可以美化河道四周的生態環境。在現代化水利工程利潤目標的要求下，工作人員需要把審美作用作為重要參數，必須在實際工程項目施工過程中，重視工程景觀和周邊景觀的一致，重視植物和水域，一起形成最美的景觀形象。

3 植物措施護坡機理

河道坡岸植物的主要作用之一是維持土壤不流失，也就是土壤的固結和邊坡的防護。河岸坡面土壤侵蝕通常包括三個具體過程：坡面土壤表面被雨水浸濕，動物踩踏和機械作業后松弛、破壞。疏松的土壤通過坡面的水流進行洗滌和流失。因滑坡或崩塌而引起的塊狀流失。從上游侵害到下游沉淀，不同的邊坡表面基礎顯示出不同的侵害模式。最后，在土壤的抗侵蝕力與侵蝕力的相互作用下，導致了土壤的流失，河道堤防植物通過利用水文效用與機械效用可以有效地提高土壤的抗侵蝕力或者減少侵蝕力從而起到保護土壤維護坡岸的作用。河道堤防植物所運用的機械效應主要表現在植物對于坡岸土壤的保護作用，通過植物的深根與淺根來對土壤進行錨固與加筋工作，以此來提高坡岸土壤的抗侵蝕能力。在植物的生長過程當中，植物的根系可以對土壤強度進行不斷的增強，提高河道坡岸土壤的聚合力，使其土壤在原有的基礎之上通過植物根系的機械束縛牢牢固結成為一體。并且，植物的垂直根系可以將淺層根基固定到比較穩定的土層之上，更加提高了河道堤防的穩定性。同時，在河道植物的護坡作用還可以體現與對于塊狀物體運動的阻擋作用與支持作用，大大減少了物體滑落的可能性。河道護坡植物在水文效應運用上可以在一定程度上調節地下與地表水文狀況，改善地面氣候，使河道水循環系統得到一定的改善，提高坡面的抗侵蝕力[2]。

4 植物護坡技術的重要性

“綠水青山，便是金山銀山”我國經濟的可持續發展離不開河道的有效治理，而植物護坡技術有接近自然、成本小、維護要求不高、施工方便等優點，且固坡效果顯著，為中國各種邊坡（山坡、河流大壩、湖泊和水庫、海岸邊緣、都市河網等）的侵蝕控制和生態復原，給予了新的工程技術和方式。其中，土壤生物工程學的保護坂植物構建的河岸景觀比較單調，如果保護坂植物細密發育，生物多樣性就會下降。復合生物穩定技術是最有效的河岸穩定技術。斜面保護植物杞柳發育較好，但造價高，施工難度大。另外，石龍、土工布等人工基質不適宜當地別的植物的發育，促使植物群落構造稀少，多樣性少。在具體的工程創作中，可以結合三種生態保護技術，充分應用自身的條件，取得最好的生態護坡復原作用。

植物護坡的構造穩定性主要表現在護坡植物的固坡效果和防止水土的流失性。監測報告顯示，保護板植物長勢較好，新培育的枝葉和根系統提供較好的保護性特性。特別是土壤生物工程中的柳枝和垂柳枝構建了前衛植物群落，對河岸組建了良好的保護。使用土地生物工程方式和本地植物條件，穩定和加強山區斜坡、河流、湖泊、堤壩等斜面，限制水土流失和生態恢復，大大轉變這些地區的生態環境。比如，西部地區有沙柳、檸檬、沙棘等適應性強的灌木。主要是因為此類植物具有根深、枝葉茂盛、抗旱、抗寒的特征，因而可在較為惡劣的氣候條件下生存，可起到防風固沙的作用。

5 河道植物護坡及試點工程建設情況

植物護坡技術是通過植被功能來保護水分、固化土壤、保護邊坡、保護生態的作用、穩定邊坡土質、保護河道水質、創新生態環境的一種全面性管理措施。它是一項全面性的技術，牽扯水利工程學、巖土工程學、恢復生態學、植物學、土壤肥料學等諸多學科和工程和非工程聯系的全面技術。

在自然狀態下，河道普遍全有植物存在，有正常水位以下的河道水生植物，正常水位以上和洪水水位以下的河道斜面植物和沙灘植物，以及含有超過洪水水位的河道堤壩上的植物。植物類別有矮小的草本植物和地被植物，緊密的灌木和堅硬的喬木，伴隨著人口的增加，人們對土地的需求越來越多，對生活環境的要求也隨之改變。在這個時期，經常發生了人和水爭奪土地的糾紛。人們經常清除了河岸的植物，人工硬化模式替換了河岸植物，盡可能使用狹窄的河道來運送人們必要的水資源，透露人們 不需要洪水。上世紀末中國的城市河道治理是這個階段的突出楷模。有些新興城市乃至有三面光禿的人工渠型河道。隨著經濟的發展、生活水平的提高和人們對環境意識的加深，人們對河道作用的認知不斷轉變，批判了河道的大量硬化治理措施。因此，在新的河道治理過程中，人們開始注重生態治理和仿照自然河道構建。浙江省萬里長城清水河道施工項目的宗旨是“水清、流暢，岸綠、景美”。為了實現這個施工宗旨，各級財政在5年內投資150億元，利用疏浚，護岸，綠化，截污等全面措施，整治河道1.5萬千米。為了協助工程項目的施工，浙江省科學技術廳和水利廳分別設立了項目，研究了植物措施在攔截污染物、固土護坡、水源涵養和環境美化方面的作用。按照浙江省的地理和地形分布狀況，課題組在全省區域內挑選山區、丘陵區、平原和沿海開墾區的河道構建試點工程，開展實地測試和觀測，獲得課題研究的首要材料。總共構建了7個試點工程項目，根據不同類別的河道作用、水分涵養特征和立體基礎等方面的特征和要求，設置了不同的植被形式。通過試驗觀測，試驗項目中植物生長良好，植物措施在固土護坡、攔截污染物、污染防護、環境美觀化等諸多層面提供了良好功能。

6 水利工程中河道生態護坡建設的技術要點

生態護坡主要包括有人工種草（種草皮、種子撒播）、土工物質固土護坡（植被毯、生態袋、立體植被網等）、生態混凝土護坡、植草砌塊類型（植草磚、鏈條磚等）、護坡等模式。

6.1 人工播種護坡方式

在打造建設河道時，針對河道的生態護坡為題可以通過使用人工播種草類植物的方式進行護坡工作，這種技術方式是采用人工的方式對河道坡面進行草類植物的播撒種植。在生態河道的建設過程中，選擇播種草類體系時，必須要優先選擇根系固土能力好，根系發達的草類植物，這樣就可以很好地避免草類植物對坡面固土性能不好的情況出現。在對河道坡面鋪設天然的草皮時，主要應運用平鋪的方式進行鋪設，尤其是針對河道邊坡較緩的坡面更應采取這種方式。但是，在處理水流流速快的河堤坡面時，此時使用人工播種草類植物的方式進行護坡則略顯不適。工程建設人員在初期的施工階段時，對于草類植物的種植還可以使用水利噴播種草護坡技術建設生態護坡。在使用這種種草技術時，技術人員要把握好材料比例，針對不同地域調配合適的原材料比例，并且通過機械的方式噴灑到河道堤防護坡上。這種技術的主要特點是種植效速度高，效率快，種植的草籽出苗整齊，發芽速度較快，針對生態價值能夠體現出較高的價值。

6.2 工程材料的土壤粘結和斜面防護技術

對于水利工程的生態河道保護坡的施工，工作人員能夠應用土工材料的加固和保護坡的施工技術。在這項技術的實際應用中，工作人員必須清楚地毯栽培、生態袋、三維植被網等重要使用類別。這是比較前衛的施工技術。所使用的建筑材料是聚丙烯等高分子材料。經過材料改造，可以構建成質地平穩、彈性好、高度和空間恰當的固土網墊。在實際使用當中，工作人員必須通過保護板中的植物根系統的網格來達到植物平衡的發育。另外，地毯還可以結合草坪和土壤表面，達到有效的邊緣坡防護。為了更好地保護土壤和邊緣坡，工作人員可以構建三維植被網，充分聯系地形，選擇適當的植被，構建植被邊緣板的三維防護，結合填埋和種植草種等工作，改善土壤固結和邊緣坡的防護[3]。

6.3 混凝土斜坡生態防護技術

混凝土防護板的生態技術也能充分達到河道保護層。使用這個技術的時候，工作人員必須構筑混凝土框架，在當中組織磨砂混凝土。在磨砂混凝土中，植物能夠利用空隙發育，所以植物可以與混凝土結構充分的結合，構建一個全面的生態系統。混凝土結構下生態保護系統的特點比較明顯：第一，生態混凝土可以分為土木格柵層和有機客土層。客土有機層主要包括生物添加劑、泥炭、礫、保水劑等。施工期間，這個層必須與斜面的原狀土連接。在生態混凝土土工格室里，植物在土工格室里發育的話，它們的根就會不斷滲透到下面的土壤里。利用根系統的持續穩定，它們可以構建與梯度對應的垂直網格結構，然后植物的根系統垂直和水平拓展，形成三維根晶格。在這種情況下，噴射層與邊緣坂更緊密地結合。其次，在混凝土斜坡的生態防護工程過程中，工作人員添加肥料，提高土壤生物活性，充分減少土壤堿度，激活土壤微環境。最后，在采用網格邊緣坂生態防護技術的情況下，建設者在確定網格時必須使用磚石混凝割土塊或現澆混凝土結構材料。構建網狀物后，為了達到植物的栽培需求，必須填充腐殖質土壤。在生態網狀物保護的施工過程中，工程師必須注意采用新技術，即現澆網狀物護坡技術，提高生態網狀物保護的施工水平。

6.4 植草塊傾斜面防護技術

在使用植草塊保護坡的情況下，工作人員必須嚴格控制材料質量，包括多元混凝土和固水材料。另外，在建設植物生態混凝土時，必須添加緩釋添加劑和表面土。植物生態混凝土的基本結構是由多元混凝土組成的。綠色保護板的植草塊具有一定的間隙，可以達到植被的發育需求，促進混凝土表層溫度有所下降，并與植物的發育要求一致。利用建設植物割塊生態保護坡，可以有效防止大范圍雨水沖洗邊坡，而且投入少、建設迅速，所以具有推廣價值。