河道治理工程中生态护坡的研究

时间：2024-04-25

王占旺

北京京水建设集团有限公司北京 100193

近年来，随着水环境问题的日益突出，有大量学者开始着手研究河道生态护坡，河道生态护坡也开始逐渐应用到我国的城市水环境治理中，成果颇丰。但是，由于基础薄弱，新建河道生态护坡投资较大、城市旧有河道改造较为困难，工业的发展与水环境保护也存在着一定的矛盾和冲突，河道的水环境状况并没有得到较大幅度的改善，局部地区的河道水环境状况甚至有所恶化。为了改善河道水环境、提升居住环境质量，必须加快河道生态护坡以及其他水体修复技术的研究与应用。需要指出的是，在河道水环境的治理过程中，单纯对河道进行河道生态护坡的新建或改造，对提升水质指标、改善水体自净能力仍有欠缺。一段河道有其整体性，属于河流的一部分，从更大尺度来讲，是流域的组成部分之一，其包含河、湖等水生态系统。只有从整体出发，吸收国内外先进治河经验，通盘考虑，在节污、清淤、河道生态护坡兴建或改造等工程措施并且尽量不影响防洪、通航、岸坡稳定等河道传统功能的前提下，在河道中种植水生植物，投放鱼、虾、螺蛳等水生动物，并通过曝气增氧、生物膜净化等措施，来恢复生物多样性、提高水体自净能力及水环境承载量。

1 当前河道治理中存在的问题

水污染。由于管理不善，传统的河流处理方法允许建筑材料和废水在施工期间排入河流。同时，有些成分会添加膨胀剂、冷冻剂等物质，有些成分会长期污染水质。此外，由于沿海环境的破坏，许多表面积会流入河流，造成河床抬升，影响流速，进而破坏水环境。

2 生态护坡与传统护坡技术的区别

2.1 传统护坡技术

在目前的水利工程中，传统的水资源保护主要是由于边坡的硬化，这种类型的人工硬化处理可以增加边坡的稳定性，同时也考虑到河流的水流稳定性，在人工硬化和加固的情况下，一般采用两种方法：

（1）在岸坡上浇筑混凝土，以确保斜坡不会在河水的冲刷下倾斜。

（2）在斜坡体上用手工制作的人造石，通过固定石块来保护斜坡的稳定性。

2.2 生态护坡技术

生态边坡技术的定义可以解释为：采用生态植物或将技术措施与生态植物材料相结合，以确保边坡层的完整性和稳定性，不损害河道青贮。根据生态护坡技术的重要性，通常有以下几点：生态学、水文地质学、水土保持、边坡工程等综合学科，利用现有设施或引进有机植物移植技术措施，以建立良好的生态可循环利用的边坡防护体系，达到边坡层的稳定性和强度，减少坡地水土流失增加了流域生物多样性，相互吸引，增加了环境的活力，体现了人与自然的和谐发展[1]。

（1）植保是指通过生物方法在边坡不同点种植一些生命力强的植物，并通过这些植物的生长将边坡保持在稳定的水平。该措施可通过边坡人工技术措施实现生态破坏的恢复。

（2）植被网与塑料网的结合主要用于边坡防护。结构稳定性的力学计算，是指在建筑业的指定部位建设植被网，并根据建筑业的具体地质特点，进行科学合理的边坡防护方案设计。如土工网垫、边坡上的植被网络安装在土工网垫上，生态植物的生长将显著提高土工网垫的稳定性，从而提高河流边坡的稳定性和抗灾能力。

（3）植被系统和混凝土材料的。联合保护主要包括在护坡表面的稳定混凝土块中移动，并确保存在某些孔洞，以确保肥料和生长素能量的传输。这一新生态系统将显著提高有机混凝土的防腐能力，将传统的生态混凝土构件与绿色植物相结合，将显著提高混凝土的防腐性能传统的混凝土砌块结构比例降低，绿色与现代技术相辅相成。

2.3 传统护坡与生态护坡的区别

在传统的边坡防护过程中，虽然对边坡的稳定性进行了加固，但成本往往很高，是施工过程中对周边生态系统的重大破坏，在河道治理过程中无法对边坡提供长期有效的防护。由于周边水资源和环境的污染，传统护坡技术的推广受到限制，生态护坡技术的出现，保证了传统护坡技术的缺乏，生态护坡可以根据不同的河流处理条件进行，根据边坡的实际地质条件，在达到水土稳定的前提下，通过建设绿色植被生态系统，有效地长期保护边坡，在自然状态下建设绿色边坡。

3 河道中河道生态护坡设计原则

3.1 水力稳定性原则

首先要满足岸坡稳定性需求，合理分析岸坡不稳定的原因，如岸坡面被河水不断冲洗引起的不稳定性；岸坡深土层及软土层位移导致的不稳定等。因此，水利工程中河道生态护坡的基础就是稳定土工设计参数和水力参数的合理性。

3.2 生态环保原则

河道生态护坡设计显而易见必须要与生态环境形成协调统一的局面，尽可能使其对城市环境、生态环境的破坏降到最低。由此可见，满足上述要求的设计工作应以尊重城市整体环境多样性、降低资源掠夺、环境破坏为总体原则。具体而言，在设计过程中应注意因地制宜，在对既定河道周边环境充分了解的前提下，实施与城市资源相匹配的设计工作。如，尊重城市发展步伐；尊重当地风土人情；尊重城市整体建设规划；根据实际情况尽量使用与城市风格相匹配的建筑材料等[2]。

4 生态护坡技术在河道治理中应用

4.1 现浇网格生态护坡

该技术是在河岸上放置防汛物质，然后利用铸钢网的生态坡度，再将钢吨位网倒进河岸，工程师可以在这些网中种植绿色植被，起到防洪作用，减少水土流失和水资源保护，利用这项技术进行河道整治，主要从两个方面考虑：一是对于硬工程，必须采用截面钢筋混凝土，然后使河道边坡成为立体护坡结构，框架梁在硬工程下较高，可以减少水土流失的影响，防止水土流失；二是在植物根系保护方面，铸网生态技术充分尊重自然生态环境，使大量草坪、灌木、乔木种在网中，自下而上起到稳定坡度、防沙固沙的作用。同时，许多昆虫和鸟类能够生存，维护河区的生物多样性，实现人与自然的和谐共处。

4.2 植被性生态混凝土护坡

该技术主要是利用水泥、粗骨料和拌合料的科学配比，获得多孔混凝土，然后在混凝土植被中加入保水材料，为苗木提供充足的水分，提高坡地的土石结合度，使水土流失同时，这项技术在河道整治中的应用可以改变河道的形状和土壤的特性，使营养充足的植被在土壤环境中茁壮成长，从环境保护的角度看，该技术能显著改善河道和边坡的植被覆盖，水土流失的影响一般难以破坏根系，因此，植被技术在技术和生态方面都具有显著的优势和应用价值。

4.3 生态砖护坡防护

这项技术包括在河里开孔铺设生态砖，然后在砖洞里种植植被，既能保护水土，生态砖最重要的材料是混凝土，同时加入合成纤维，在斜坡上砌石的关键是抓住空隙，然后为种子的根系生长创造条件。在保证了水肥供应后，生态挂砖技术的价值将得到体现，生态挂砖的应用形式主要有三种。具体来说，一是连锁块，主要是将生态砖进行整合，使边坡形成整体，避免砖的局部移动问题；二是联合块。在这项技术的应用中，主要使用绳索。高强混凝土砌块采用连接脚手架结构的方法固定，最后打开边坡，主要是将砌块底部和溪流折成一个平面，然后铺设生态砖时与机库表面紧密相连，发挥水土保持作用。

4.4 采用植物固土法的植被生态护坡

土壤加固的方法是在山坡上种植根系发达的植物，利用植物根系的锚固作用来加固土壤，保持水土，改善环境。对于生态环境来说，植物既不破坏平衡，又起到改善景观的作用，对于植物的选择要适应当地的环境和气候，选择耐碱性强、耐寒、干燥的植物，抗病虫害。为了改善植物的复杂性质，加强生态护坡的作用，最好将其混合种植。

4.5 采用草皮与土工材料相结合的生态护坡

结合泥炭和土工材料的生态护坡方法有两种：土工格栅和土工格栅。土工格栅和土工格栅是由聚乙烯、聚丙烯等高分子材料而非原材料组成的。其中，植物基地由格栅垫层、碎石、种植土和草籽组成，形成复合植物基地。网垫由多层网组成，多层网之间的交点采用热熔焊接加固，形成稳定、牢固的网孔空间。网里填满了泥土和碎石，为草的生长创造了足够的空间。草坪在生长过程中，与网垫和地面层形成一个整体结构，土工格栅结构可以增加边坡防护的摩擦阻力。网架植草可以强化土层，提高土层的可持续性。