城市河道堤岸生態(tài)護坡工程應用及趨勢研究

周超 王繼堂 李文聰 陳美

（1山東黃河東平湖管理局東平管理局 山東東平 271500 2山東黃河東平湖工程局 山東泰安 271000）

自人們筑堤治水以來，河堤就被人們賦予了之于河道行洪輸水、排澇等的基本功能，河道斷面形式單一，走向筆直。由于人們主要考慮到河道的行洪速度、河道沖刷、水土保持等方面，因此，河道護坡結構也比較堅硬。這些結構材料在防洪排澇等方面的確起到了不可估量的作用，為廣大人民創(chuàng)造了一個相對安全的生活和發(fā)展空間。但是，這種傳統(tǒng)的河堤護堤方式在經(jīng)濟高速發(fā)展，環(huán)境保護相對落后，以及人們日益增長的精神需求的背景下出現(xiàn)了一些矛盾景象，對保護水的自然清潔和維持人與水環(huán)境的和諧方面影響較大：首先，護坡及擋墻內材料的水化反應、炭化反應及各種添加劑在水中發(fā)生反應對水質和水環(huán)境造成影響；其次，對生態(tài)系統(tǒng)的影響。使用護坡和護岸結構對河道形成了封閉的結構，河道中的生物和微生物由于無法附著而難以生存，因此河道的自凈能力遭到了破壞。而且流經(jīng)城區(qū)的河流在這種混凝土墻體中也失去了原有的水邊環(huán)境和水環(huán)境的功能，人們失去了娛樂、休閑和親水的好去處，城市也因之失去了靈氣和精神。

在全國重要的江河干流，水量及流速較大，防汛仍為河堤的主要任務，但是在河流流速較緩的城市河道及小支流河道，各國研究者們都在試圖研究應用既有防洪輸水功能，又可以做到美化環(huán)境，改善水生態(tài)的新型堤防結構[1，2，3]。生態(tài)護坡作為其中一種實效性和可操作性較強的技術步入人們的視野。

1 生態(tài)護坡的基本概念

生態(tài)護坡不同于傳統(tǒng)上的護坡設計方式，它是指將植被與人工強化材料有機結合起來的，充分保證河岸與河流水體之間的水分交換和調節(jié)功能，同時具有一定的抗洪強度的可滲透性的人工護坡。

2 生態(tài)護坡的原則

2.1 對邊坡的自然條件進行充分調查，在掌握地理地質條件、邊坡形狀、土壤特性及氣候環(huán)境的基礎上確定總體設計方案。

2.2 遵從植物生態(tài)習性，在選配植物時應綜合考慮環(huán)境條件，因地制宜合理種植。

2.3 保持物種多樣性，建立喬、灌、草三位一體的多層次的復雜結構，強調以灌木為主，中長期效果為主，同時兼顧前期效果。

2.4 點、線、面有機結合，局部地段重點防護、綠化和美化，局部地段過渡處理。

2.5 植物品種選擇遵從互惠共生的原理，協(xié)同植物之間的關系，提高植物成活率[4]。

3 生態(tài)護坡的原理及操作技術

3.1 簡易生態(tài)護坡

如果邊坡的坡度不是很大，侵蝕情況不嚴重，可以通過直接在邊坡上種植植物的方式進行保護，例如可以將喜水植物例如白楊、蘆葦、垂柳等種植在堤岸上，當植物在堤岸上長成之后，依靠其發(fā)達的根系穩(wěn)固堤岸，提升抗洪、保護河堤的能力。為進一步增強堤岸抗洪能力，可在坡腳采用鉛絲石籠、木樁或漿砌塊石等護底，其上筑有一定坡度的土堤，斜坡種植植被，實行喬灌草相結合，固堤護岸[5]。

3.2 復合生態(tài)護坡

在某些條件下，尤其是砂化嚴重、風沙較大的堤段，坡面綠化難度較大，在當草還未長成扎根時會受到風雨侵蝕沖走，干旱也會使草籽不能發(fā)芽成活，人工綠化失敗。因此，各地根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況，結合國外一些先進經(jīng)驗，各地的研究者們發(fā)展了幾種工程性人工植草護坡技術。

3.2.1 三維土工網(wǎng)墊固土植草護坡

三維土工網(wǎng)墊固土植草護坡是指在坡面構建一個人工—生物防護系統(tǒng)，通過植物的地上地下兩部分對邊坡進行加固的一門新技術。網(wǎng)墊材質疏松，可填充土壤及沙粒，使草籽及表層土壤滯留在立體網(wǎng)絡中間，這樣就有效地減少草籽及幼苗被雨水沖走流失，大大提高了植被成活率。植物根系可從網(wǎng)墊中穿出與網(wǎng)墊及泥土形成一個牢固的復合整體，有效降低暴雨徑流對邊坡的侵蝕，增加土體的抗剪強度，減小孔隙水壓力，從而大幅度提高邊坡的穩(wěn)定性和抗沖刷能力[6，7]。此種護坡技術可廣泛應用于河流堤岸的背水面。

3.2.2 土工格室護坡

土工格室是由高分子聚合材料經(jīng)高強度焊接而形成的一種三維網(wǎng)絡結構。每個獨立封閉的小室可以將土壤充填料充填于在格室內。格室張拉開并鉚緊后，用適合種植草皮或草籽的優(yōu)質泥土填充格室空間。格室內填入的植草灌木，植物根系可以從孔中穿入，相互結合并將格室固結在土壤中，有利于排水、增強土壤與格室的相互作用力。格室結合無紡布的形式，無紡土工布起隔離作用并有利于反濾排水，同時增加坡面強度。此種護坡技術也可廣泛用于河流堤岸的背水面。

3.2.3 混凝土格室護坡

混凝土格室護坡與土工格室護坡原理相同，只是由預制混凝土構件組合成格室，格室之間采用以預埋鋼筋焊接成為蜂巢式的整體，焊接處以混凝土填實。格室中間充填土壤及草籽?；炷粮袷易o坡因其采用蜂巢式的格室預制混凝土，使得護坡結構輕而穩(wěn)固。與傳統(tǒng)預制混凝土板護坡相比，可大幅節(jié)省混凝土工程量，降低工程造價。格室中可種植沉水、挺水、濕生草本，根系可起到同3.2.2種同樣的作用。此種護坡技術可應用于流速較緩的河流堤岸的臨水面。

3.2.4 巖石邊坡植生基質生態(tài)防護技術（PMS技術）

PMS技術是在巖石裸露和有生態(tài)破壞隱患坡面上，利用錨桿、土工網(wǎng)、專業(yè)護坡材料即植生基質，為植物重新創(chuàng)造良好的立地條件，施工時按設計厚度將植生基質噴射到巖石坡面上[8]，隨著植物的生長，逐漸使錨桿、土工網(wǎng)、專業(yè)護坡材料層與植物根系形成一個整體的網(wǎng)絡結構，達到穩(wěn)定坡面、綠化坡面，并最終形成自然景觀為目標的技術。PMS技術主要有以下特點:(1)結構簡單，護坡迅速。(2)植生基質擁有獨特的養(yǎng)分緩釋供應體系。植生基質中含有高效保水劑、黏合劑、土壤改良劑、生物菌肥、緩釋劑、植壤土等多種有效成分，可有效地抗旱，長期提供植物正常生長所需的養(yǎng)分。(3)生態(tài)效果顯著。PMS技術重點在于“恢復”，對所施工的巖石坡面工程在保障坡面穩(wěn)定的同時考慮周圍的環(huán)境，形成與周圍生態(tài)環(huán)境相協(xié)調的低養(yǎng)護水平的永久性生態(tài)護坡工程。在具體操作過程中遵循植被的生態(tài)演替原理，通過人工作用促使其快速形成協(xié)調的生態(tài)景觀。(4)成本低，管理粗放，維護簡便。PMS技術成本不足同類技術成本的一半，且施工后養(yǎng)護較粗放，只需進行適當?shù)臐菜?5)植物種子選擇方面需依據(jù)不同的環(huán)境(地域、氣候、巖質、坡度、坡向等)選擇恰當?shù)闹参锓N子組合，使其先期侵入快，后期又能穩(wěn)定在純草本或草灌結合的群落狀態(tài)。

上述護坡技術可根據(jù)工程情況進行技術組合。但特別需要注意的是在選取植物物種時，建群種應當選取鄉(xiāng)土物種，否則要么可能因為選取了生物入侵物種造成當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境被破壞，要么選取的物種成活率低而不得不二次植種造成不必要的經(jīng)濟損失。通過因地制宜，將小支流堤岸及城市河流堤岸護坡進行改造處理后，不僅原有的基本輸水防洪功能不變，甚至得到了加強，更促進了河流的水生態(tài)治理，美化環(huán)境，人與環(huán)境更好的和諧相處。

[1]董哲仁.河流生態(tài)恢復的目標[J]1中國水利,2004,(10)1.

[2]董哲仁.關于在堤防工程規(guī)范中增加生態(tài)建設內容[J].水利學報,2005,(2).

[3]譚繼忠.金光云雞東縣穆棱河堤防生態(tài)護坡工程初探[J].(2009)03218.

[4]劉永貴.江河復式斷面結構堤防采用爬山虎植物護坡技術[J].2006(2)36-39.

[5]成子滿,潘鳳文.三維固土網(wǎng)墊結合植被護坡的施工[J].公路,2002(9).

[6]許紅,張雪蓮.淺談三維網(wǎng)植被護坡在連霍高速公路安徽段的應用[J].交通科技,2002,195.

[7]申新山.巖石邊坡植生基質生態(tài)防護工程技術的研究與應用[J].中國水土保持,2003,10.