淺談防洪工程的生態(tài)護坡

□ 崔海洋 于永利 任紅玲

堤防、河道護坡是防洪工程的基礎(chǔ)設(shè)施，通過技術(shù)創(chuàng)新來選擇和確立兼顧防洪與生態(tài)的護坡方式，是防洪工程建設(shè)的重大課題之一。

一、防洪工程生態(tài)護坡的發(fā)展方向

人類在與江河長期斗爭的實踐中，探索出適應(yīng)當(dāng)?shù)刈匀粭l件的河工建筑物模式。堤防、河道防洪護坡工程也一樣，同一河流的上游與下游、同一國家的北方與南方、發(fā)達國家與發(fā)展中國家都有所不同。在不同的時代，人們對堤防河道護坡的認(rèn)識和要求也不相同，現(xiàn)階段，在人們對水環(huán)境要求越來越高、追求人與自然和諧相處的歷史條件下，生態(tài)護坡日益受到重視。

20世紀(jì)90年代初我國出現(xiàn)了生態(tài)護坡的概念，進入21世紀(jì)，隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，生態(tài)與環(huán)境惡化日益加重，特別是嚴(yán)重的水污染引發(fā)了新的治水理念變革，一些能減少水污染、與自然環(huán)境和景觀相適應(yīng)的新型護坡不斷出現(xiàn)，對生態(tài)護坡的研究也不斷深入。

目前，我國開始試驗推廣的生態(tài)護坡主要有：植被護坡、土工材料復(fù)合種植基護坡、植被型生態(tài)混凝土護坡和水泥生態(tài)種植基護坡。我國生態(tài)護坡建設(shè)主要是借鑒國外經(jīng)驗后自主開發(fā)的產(chǎn)品，另外也部分引進國外先進產(chǎn)品。正確地把握生態(tài)護坡生長習(xí)性，選擇適合本地自然條件的類型，需要明確生態(tài)護坡的本質(zhì)和特點。

（一）生態(tài)護坡并非與傳統(tǒng)護坡完全對立

一部分生態(tài)護坡是在傳統(tǒng)護坡基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，但較傳統(tǒng)護坡更具生機，與周圍景觀相協(xié)調(diào)。生態(tài)護坡具有一定的開放性，能保護生物的多樣性，較少改變河道生物棲息環(huán)境。生態(tài)護坡材料以環(huán)保材料為主，多數(shù)為天然材料，對環(huán)境污染小。

傳統(tǒng)護坡主要指砌石護坡和目前大量使用的預(yù)制混凝土塊。這些護坡中的干砌塊石護坡隨著時間久遠(yuǎn)和大自然的自我修復(fù)，與自然界達成新的平衡，與天然土坡一樣，上面也生長植被，也具備生態(tài)護坡的特征。隨著時間的流逝，在新的條件下重新建立新的平衡，這是自然規(guī)律。只要我們認(rèn)識到這一點，就不會把傳統(tǒng)護坡與生態(tài)護坡完全對立。

（二）生態(tài)護坡不等于景觀護坡，景觀護坡受水位線限制

一般認(rèn)為生態(tài)護坡就是植被護坡，這一觀點不準(zhǔn)確。觀察水庫或湖泊，可以發(fā)現(xiàn)其水面線與岸坡植被之間有一條明顯的水平分隔帶，它是由水面線漲落造成的，植被一般在水面線之上。河道邊坡同樣如此，植被生長受水位、季節(jié)、溫度和雨量的影響，在河道邊坡上呈水平分布，與護坡材料相關(guān)。但即使是天然土坡，在一定的高程之下也無法布置植被護坡，尤其是大江大河。景觀護坡(植被護坡)只是生態(tài)護坡的一種，修建景觀護坡必須首先考慮水位影響。

（三）生態(tài)護坡不是解決河道污染的有效手段，其自然凈化河道的能力有限

人們最初設(shè)計生態(tài)護坡的目的之一是凈化河道，但這一構(gòu)想幾乎無法實現(xiàn)。河流水體污染主要來自城市排污、農(nóng)田化肥農(nóng)藥、大氣酸雨，自20世紀(jì)50年代以來，發(fā)達國家都面臨過水環(huán)境污染，沒有哪一個國家主要依靠生態(tài)措施減緩或消除水污染。建設(shè)生態(tài)護坡不能夸大其自凈能力，更不能寄希望它來治理污水。

（四）生態(tài)護坡建設(shè)應(yīng)適應(yīng)我國自然條件和經(jīng)濟社會發(fā)展

生態(tài)護坡是實現(xiàn)生態(tài)水利的一部分，發(fā)展生態(tài)護坡必須適應(yīng)我國自然條件和經(jīng)濟社會發(fā)展的需要。

1.護坡首先要滿足防洪功能，就是說護坡主要作用是防御洪水，其他功能都服務(wù)于防洪，護坡滿足生態(tài)需求同樣不能因此而削弱其主導(dǎo)功能。

2.生態(tài)護坡最重要的特征是恢復(fù)河流天然屬性。應(yīng)盡量選擇天然材料，如天然石材、草皮等，盡量少用水泥和人工合成材料。天然材料自然耐久性好，與河流不相排斥，即使發(fā)生化學(xué)反應(yīng)也很漫長，而人工合成材料卻難以做到這一點。天然材料的另一特性就是容易在河道中形成新的自然平衡，較快恢復(fù)河道天然景觀。

3.發(fā)達國家修建生態(tài)護坡的一些做法值得借鑒，不能照搬。

二、建設(shè)資源節(jié)約型護坡

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，一些主要原材料、能源、水、土地紛紛告缺，資源的利用和保護成為人們關(guān)注的焦點。護坡工程在水利工程建設(shè)中量大面廣，如何做到節(jié)約資源、合理投入，取得最佳收益值得探討。

（一）重視護坡工程的可行性研究，盡量減少硬化河道

避免河道混凝土護坡建后再拆，盡量少建或用非工程措施解決。比如：河岸凹凸不平、邊坡土質(zhì)抗沖刷能力強、數(shù)十年未發(fā)生崩岸的河段；河流岸灘較寬、邊坡平緩、植被生長良好的河段；土堤迎水面邊坡在特大洪水年份也未發(fā)生浪坎、跌窩等險情的河段都可采取生態(tài)護坡的方法。

當(dāng)然，河道岸坡硬化對于防洪來說是有利的。近年來，我國水利工程的生態(tài)與環(huán)境評估越來越受到重視，采用工程措施還是非工程措施必須綜合分析，權(quán)衡利弊?？傊?，對河道堤防護坡工程進行嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的可行性研究，是實現(xiàn)資源節(jié)約的前提。

（二）工程技術(shù)措施要創(chuàng)新

真正實現(xiàn)生態(tài)護坡節(jié)約資源，必須開拓新的思路。首先要盡量減少不可再生資源的使用量，其次要充分考慮護坡的造價與使用年限。

1.盡量減少混凝土使用量，優(yōu)先采用天然石材。其目的首先是營造“自然河流”，使之在資源節(jié)約方面有其合理性。混凝土預(yù)制塊護坡與砌塊護坡的特性比較如下：

（1）耐久性。河道堤防護坡破壞主要有脫落、塌陷、滑動、鼓脹、崩塌和剝蝕。除剝蝕外，其他破壞類型預(yù)制混凝土護坡與砌石護坡無明顯差別，都可以通過日常維修解決。但通過多年的觀察，兩類護坡材料的耐久性不同。護坡工程常用的天然塊石有石英砂巖、片麻巖、正長巖等，抗壓強度在80～500MPa，其表面致密，水與石料之間的分解、溶蝕和沖刷作用極其漫長，天然塊石耐久性優(yōu)異。

我國現(xiàn)階段大量使用的預(yù)制混凝土六角塊一般采用C15或C20標(biāo)號，抗壓強度15～20MPa，相當(dāng)于1：3.5的水泥砂漿包裹碎石。在生產(chǎn)預(yù)制混凝土過程中，水泥硬化后的水泥石在正常情況下有較好的耐久性。但在與流動的河水、含硫酸鹽、鎂鹽或碳酸的污水長期接觸時，混凝土就會發(fā)生軟水腐蝕、硫酸鹽或溶解性化學(xué)腐蝕，強度下降。低于C20標(biāo)號的混凝土，水泥含量較少，混凝土漿中多余水分蒸發(fā)而留下的氣孔、水泥漿泌水形成的毛細(xì)管孔及骨料下部的水囊，容易造成混凝土內(nèi)部孔隙，混凝土腐蝕作用加快，預(yù)制混凝土護坡的耐久性不高。

（2）經(jīng)濟性。目前采用的預(yù)制C15混凝土六角塊護坡，其鋪砌定額直接費約45元/m3（不含墊層費用，包括預(yù)制12cm厚混凝土六角塊、成品運輸、鋪砌費）。實際上以45元/m3的價格是無法買到塊石，如果把塊石單價提高到120元/m3，其成本與混凝土六角塊護坡相同。干砌塊石護坡厚度為25cm，其使用年限遠(yuǎn)大于12cm厚的混凝土塊護坡，從長遠(yuǎn)來看，其經(jīng)濟性比混凝土護坡好。

（3）節(jié)能性。比較護坡塊石(粗料石)與預(yù)制混凝土塊的生產(chǎn)過程，可以明顯看出前者耗費能源少。

天然塊石可循環(huán)使用，而人工預(yù)制混凝土塊不易做到，在重視循環(huán)經(jīng)濟的今天，采用天然石材更具優(yōu)勢。

2.提高預(yù)制混凝土構(gòu)件的強度。在一些平原地區(qū)由于天然石材匱乏，運輸成本過高，或城市景觀建設(shè)需要，只能采用混凝土預(yù)制件來鋪砌護坡。在這種情況下，可以將混凝土預(yù)制塊標(biāo)號提高到C25。混凝土標(biāo)號的提高，可以增強混凝土密實性，使其表面和內(nèi)部具有更多封閉孔隙來阻止環(huán)境水侵入，從而保證混凝土塊具有更好的抗侵蝕性，雖然增加了修建成本，但是使用年限的加長使護坡的年分?jǐn)偝杀咀冃　?/p>

三、防洪護坡創(chuàng)新中應(yīng)重視的幾個問題

（一）政策支持

長期防洪護坡工程建設(shè)，人們已習(xí)慣于建設(shè)傳統(tǒng)護坡。對于新技術(shù)和創(chuàng)新成果的推廣，必然會遇到這樣那樣的阻力，必須有一定的政策支持，才能確保新一代護坡技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

（二）既重視具體設(shè)計，又重視宏觀視野

護坡設(shè)計看似簡單，但要做出符合中國經(jīng)濟社會發(fā)展和時代要求的優(yōu)秀方案，必須要將工程師、藝術(shù)家、經(jīng)濟師和環(huán)境保護部門的思維溶于一體。在具體設(shè)計時，對我國遵循的模式、能源消耗、礦產(chǎn)總量和污染排放處置等都要有一定的了解。

（三）重視科技創(chuàng)新

護坡是一種相對低技術(shù)含量的水利工程，如果大量引進國外產(chǎn)品，經(jīng)濟上極不合算。要重視科技創(chuàng)新，充分調(diào)動水利科技工作者的積極性，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代護坡產(chǎn)品。

（四）材料創(chuàng)新是關(guān)鍵

河道堤防護坡工程建設(shè)耗廢大量的塊石、混凝土預(yù)制塊或其他材料，其成本占工程總費用的比例大。因此，一定要重視護坡原材料、半成品生產(chǎn)的技術(shù)創(chuàng)新，加快開采、加工、運輸各環(huán)節(jié)配套升級，制定既開放競爭、又保證規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)政策，將護坡工程技術(shù)發(fā)展的切入點定在半成品生產(chǎn)創(chuàng)新上。

四、結(jié)束語

生態(tài)護坡工程符合可持續(xù)發(fā)展的理念，值得普遍推廣應(yīng)用。要在相關(guān)科學(xué)研究的基礎(chǔ)上，針對生態(tài)護坡難點問題展開系列研究，加大科研投入，將生態(tài)護坡功能、工程功能及安全功能同等考慮。防洪工程生態(tài)護坡工程建設(shè)，應(yīng)樹立“尊重自然、恢復(fù)自然”的理念，使護坡工程與周圍環(huán)境融為一體。