水利工程中的河道生态护坡施工技术

王瑞恭 孙延军

摘 要：在良好的政策环境之下，我国国民经济发展态势良好，近年来我国重视水利工程建设，河道生态保护建设已经成为多方人士关注的焦点问题。无论是古代农业社会发展还是现代工业社会发展，河道流向与人类生产生活一直息息相关，所以生态护坡至关重要，但是人类活动对河道产生的作用，特别是负面作用已经不可忽视，河道护坡损坏加重，我国水利工程正在积极筹备河道护坡改善工作。本文重点讨论河道生态护坡施工技术，旨在支持实践，为我国水利工程及生态护坡建设提供参考。

关键词：水利工程施工；河道生态护坡；研究现状；功能意义

中图分类号：TV861 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）21-0112-02

生态护坡技术作为生态河道工程的重要一环，对于维持水生态平衡具有重要的意义，受到以往建设理念和自然因素的影响，传统的河道护坡技术在支持农田灌溉和保护水土方面具有一定的成效，但是尚且存在一些功能缺失的问题，例如涵养水源、污水净化、生态平衡等，这些也是生态护坡的应有之意，应纳入生态护坡的功能目标之中。

1 生态河道防护

1.1 生态护坡概念简述

“生态护坡”的内涵范畴较为广泛，目前学界对这一概念尚未形成统一的认识，简单地将护坡理解为河道两边的植物绿化是不完整也是不正确的，除生物要素之外，生态还包括其他构成要素。我们认为，生态护坡应包含以下两层含义：第一是护坡，尤其是针对那些水位变化较大的区域；第二为生态的保护；生态护坡应为以上两层含义的一个融合。具体而言，生态护坡有以下六个方面的含义：一是在保障河道泄洪排涝基本功能的条件下，防止河道边坡的水土流失现象；二是生态护坡系统应该具有开放性，同具体环境周围的生态系统顺利进行物质的交换与循环；三是这一系统支持维持周边生态环境的平衡状态；四是生态护坡和水流二者间的作用， 在地表水流地下水流交换的过程中发挥媒介功能；五是作为水生态大系统中的重要组成部分，生态护坡系统必须要保持与其他生态系统之间的协调性；六是生态护坡还具有特定的可持续发展的功能。

1.2 河道生态护坡设计原则

生态护坡系统的设计应首先满足功能需求，即设计原则中第一位的应为功能导向，以满足系统必须功能为第一要务，在此基础上还应该兼顾经济原则、美观原则。首先，就功能需求而言，生态护坡系统须把系统内的动植物维持在具体的生态区域之内，并且利用这些植被的根系来加固岸坡，提高其抗冲刷性能。就经济原则而言，则是在系统设计过程中还要兼顾成本投入，在保障系统功能实现的基础上控制造价。就美观原则而言，则是将护坡工程融入美学意识，在护坡之外，将这一系统建设为一道风景线。具体而言，我们把生态护坡设计原则归结如下：一是在建造过程之中需要考虑多种生物生存环境；二是重视岸坡及水利工程的基本功能需求，主要有排涝和灌溉；三是坚持经济原则，控制成本，加强科技因素的应用以降低成本；四是控制刚性结构的应用，重视生态护坡“软建设”，遵循美观原则，将系统与周围环境融合起来；五是科学设计，通过进行水文分析，摸清河道水位变化规律，继而选择适合的生物；六是在材料选择阶段，充分利用自然环境及自然材料，防止在建设过程中产生二次污染；七是植物选择过程中，考虑周围居民的亲水需求。

1.3 護坡栽种植物的选择

我们在最终确定植物之前，必须要充分了解周围环境中的植物种类及其特性，并且依据调研的结果形成报告，重点把握所选植物与周边环境的协调性，综合考虑周围环境安全性完成选择：首先要考虑的是系统所在地区的气候与气象，保障植物生长环境；第二要考虑所选植物的生长土壤要求，最好选择对土质要求较低的植物；第三是可选择周边树种，降低环境融合难度及对环境的影响；第四是关注树种的抗虫害能力；第五是选择生命周期较长的植物；第六是兼顾美观要素；第七是选择易于管理的树种；第八是兼顾经济效益，选择市场性较好的树种。

1.4 生态护坡建造结构选择

当前的生态护坡结构可以根据是否加筋分为加筋和非加筋两种结构，在建设生态护坡系统的过程中，这两种结构能够加强护坡倾斜角度的自由度，应尽量降低硬质材料的使用量，在布置生态袋的过程中可以选择鑫三角结构。通常而言，生态护坡系统包括生态袋、土工格栅以及其他辅助材料，其中生态袋一般PE材料，这种材料抗老化性强，且不降解可回收利用。生态袋内的填充物可根据工程所在环境选择，没有特别的要求，在生态袋表面还可以通过种植植物来加强护坡的绿化效果，提高美感。总体来看，鑫三角结构作为一种新技术呈现出了显著的优势，实践中也可以在结构中设计适合的植物生长环境，加强该系统与周围环境的融合效果。

2 河道生态护坡关键技术分析

2.1 土木材料复合种植基护坡

在现有的土木材料复合种植基内，具有良好实用性的是土工网垫固土种植基，固土网垫具有一定的稳定性，加之其良好的柔韧性和质地，所以对沙土填充十分有利。网垫网孔可以为植物根系生长提供一定的空间，有利于植物的存活和生长。儿固土网垫的铺设一般是人工完成，之后利用草籽加水力喷草技术，所以土木材料复合种植基已经被多个工程采用。

2.2 植物护坡

大量实践已经证明，利用植被进行护坡是一种可行的方式，那些根系发达的植物对于预防水土流失现象，固土保沙具有显著的作用。所以在我国多个地区的河道维护工程中都有应用。需要注意的问题是，必须要调查了解工程环境中的气候特点，并根据温湿度及土质选择适合的植物，一般要选择那些耐寒、耐碱，生命力顽强的植物类型。重视植物的综合选择，通过合理布置植物种类提高植物群落整体竞争力。目前的技术水平之下，水力喷播法受到了世界上多个国家和地区的欢迎，这一方法具有快速、经济的优势，不但能够保证喷洒效果，保证均匀性，还可以节省投入降低成本，缩短工程周期。

2.3 植被型生态混凝土护坡

植被型生态混凝土护坡一般由四个部分构成，分别是多孔混凝土、表层土层、保水材料、肥料，其中多孔作为这一护坡技术的基本框架，其材料主要是水泥、粗骨料，在选择肥料时一般要选择缓控释的肥料，以加强植被型生态混凝土的韧度，保水材料则主要选择机质保水剂，以保障植物所需水分。一般要选择几种植被草并将其固定在生态混凝土上，充当河道护坡结构，在发挥混凝土优势的同时实现护坡的绿化功能，可以融合生态目标与美化目标。

3 河道生态护坡的功能与意义

3.1 河道生态护坡防洪功能

在生态护坡工程实践探索之中，生态护岸的施工技术不断受到相关人员的关注，究其原因，在于生态护岸这一技术在防洪方面展示出来的强大潜力。生态护坡的优势在于它可以依照实际水文环境实施适应性调整，可以对河道水循环施加一定的影响，应对洪水问题时，大量的洪水可以储存于生态护坡的植被之中，可以有效缓解洪峰，在一定程度上实现洪水延滞。反之，如果是面临干旱的问题，生态护坡也可以把植被中存储的水分渗入河道之中，在一定程度上缓解干旱问题。特别需要我们注意的是，这一护坡工程的实施重点是要选择植被，重视起根系发达情况，保障调水功能，进而实现防洪抗旱的功能。

3.2 河道生态护坡生态功能

因为生态护坡中的植被通过与岸堤的结合会产生一个比较完整的河流生态系统，这一系统是介于陆地系统和水域系统两个系统之间的一个中间区域，具有典型的过渡性。除了上文提及的防洪抗旱功能之外，这一系统还可以为水生生物创造一个适合生存的环境，特别是为水生生物提供食物，这就有利于维护生态护坡系统周围水域中生物物种的多样性，降低水利建设对生态系统的破坏与不利影响。植被覆盖率较高的生态护坡对于水域生态中物种多样性意义重大，所以在工程设计与施工中我们需注意植被密度，结合当地实际情况选择合适的方案。

3.3 河道生态护坡景观功能

在生态护坡的实施中我们可以将其与景观修复相结合，维持原有环境的平衡与美观也是一项内在的需求。为实现之一目的，在工程施工过程中从选材到设计就都要考虑整体效果，尽量使用周围区域中的天然的施工材料，以降低系统同周围环境的不和谐可能，提高项目与环境的融合效果，追求环境的和谐与美观。同时，在保障系统功能的基础上，我们也要采取多种方式尽量避免过多的人工痕迹。

3.4 河道生态护坡自净功能

生态护坡还有一个重要且必不可少的功能——自净功能。生态护坡的自净功能主要是指其对于周围水域水质的净化作用，应对污染物的进入如何通过系统内的植被及水域内的其他生物实现对污染物的消化，实现对细菌的吞噬，以提高水质。

4 生态护坡在河道治理中的应用

4.1 植物固土法的植被生态护坡

植物固土法即利用根系发达的植物以加强水土的加固，防止水土流失，涵养水源，提高环境水平，并且这种方式不但可以降低对原生生态环境带来破坏的可能性及影响，还可以发挥美化环境的功能。但是这一方式的运用要特别重视植物的选择，通过调查论证植物及生长环境，或者通过试验的方法选择适合环境的植物，同时，重视植物的混合搭配，提高整体竞争力，强化生态护坡效能。

4.2 采用土工材料的生态护坡

土工材料的生态护坡属于一种复合的生态保护，将喷塑金属网和碎石种植土壤二者融合起来，一方面利用喷塑金属网良好的耐腐蚀性，另一方面种植基又能够为水生环境中的植物群提供一定的生存环境，所以生态性显著，这种方式的显著优势在于系统对地基的适应性较强，并且在完整性、柔性等方面也有一定的优势，特别是应对水流速度较快的河道优势明显。

4.3 草皮与土工材料相结合的生态护坡

将草皮和土工材料结合在一起的生态护坡，一般采用土工网垫和土工格这两个方式，这两种结构都是选择聚乙烯、聚丙烯等材料，土工网垫种植基还要再加上碎石、种植型土壤等营造一个适合植物生产的环境，然后种植草籽；而网垫层是多层的，层与层中间一般选择热熔焊完成加固工作，以维持一个稳固的空间，为植被生长提供空间，在植被生长出来之后，就会同网垫层、土壤层融合为一体。

4.4 植被型多孔生态混凝土生态护坡

多孔生态混凝土也是由多种材料混合构成的，一般常见的材料有粗骨料、炉渣等，且要加入一定量的保水材料和吸附材料来提高混凝土的吸水性能，把生态混凝土置于护坡之上，骨料创造的空隙就能创造出植物生长的空间，而这一生态护坡也可优化土壤，加强土壤抗冲击能力，达到固坡护坡的目标来保护河道。

此外，土壤固化剂、生态水泥等方式也是实践中较为常见的护坡技术，未来随着我国相关领域研究的深入与科技的发展，生态技术与河道护坡的融合将会发挥出更好的功能。综上，河道治理需要充分掌握工程所在地的环境，结合实际情况选择合适的技术方法，最终真正达到生态护坡的效果。

5 结语

传统的河道护坡建设中硬质护坡颇受青睐，但是目前硬质护坡技术的多个弊端已经慢慢显示出来，这一技术已经难以满足当前及今后的河道治理需求。生态护坡技术具有独特的优势，这一技术将河道附近的生命体融进一个完整的生态系统之下，十分有利于水资源环境的改善和水生态的平衡。这一技术与可持续发展观的理念相符合，以构建健康生态为目标，展示出了巨大的潜力，我们可继续关注相关实验并寻求生態护坡技术实施路径研究。

参考文献

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