幾種農(nóng)田溝渠生態(tài)護(hù)砌形式及特點(diǎn)分析

陳友國(guó) 王 濤

（1.南京市浦口區(qū)水利局，江蘇 南京 211800；2.南京市第二基礎(chǔ)工程公司，江蘇 南京 211800）

0 引言

農(nóng)田水利的主要任務(wù)，是通過(guò)具體的工程措施，滿足農(nóng)田灌溉、排澇及降漬等方面需求，合理控制水土資源，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展提供基礎(chǔ)性保障。農(nóng)田溝渠的護(hù)砌，主要包括輸水灌溉渠道及田間毛溝（渠）以上的固定溝渠系統(tǒng)邊坡防護(hù)。與江堤、河道邊坡護(hù)砌不同的是，農(nóng)田溝渠護(hù)砌的目的，是根據(jù)溝渠主要功能及農(nóng)田所處山丘區(qū)、圩區(qū)的不同要求，側(cè)重解決保證一定過(guò)流斷面、減少水流沖刷破壞和邊坡坍塌、控制灌溉渠道滲漏，以及適當(dāng)降低地下水水位等方面問(wèn)題。近年來(lái)，隨著農(nóng)田水利建設(shè)規(guī)模的加大，各種生態(tài)護(hù)砌形式逐步得到推廣，并在改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境方面發(fā)揮著難以替代的作用。

1 傳統(tǒng)農(nóng)田溝渠護(hù)砌存在問(wèn)題

傳統(tǒng)的農(nóng)田溝渠護(hù)砌形式以剛性護(hù)坡為主，主要有灌砌塊石、磚襯渠道、素混凝土現(xiàn)澆護(hù)坡，以及預(yù)制U 型渠、預(yù)制板護(hù)坡等。這些形式的護(hù)坡砌體往往片面強(qiáng)調(diào)溝渠的防滲、排澇和調(diào)蓄灌溉等功能，過(guò)于強(qiáng)調(diào)邊坡的穩(wěn)定性，忽略了對(duì)生態(tài)環(huán)境和居住環(huán)境的影響，因此，其不足之處也顯而易見(jiàn)：

（1）塊石砌體材料用量大，塊石護(hù)砌的厚度一般不小于30 cm，占用較多的溝渠斷面，易破損沉降影響防滲效果，維修成本高。由于環(huán)境保護(hù)力度加大，各地逐步限制、禁止開(kāi)采山石，工程所需的大量塊石原材料也越來(lái)越難以組織。

（2）磚襯渠道固結(jié)強(qiáng)度差，易受側(cè)向土壓力破壞，往往在建成后的3～5年甚至更短時(shí)間內(nèi)即出現(xiàn)局部倒塌，表面砂漿層與磚體剝離，磚砌體長(zhǎng)期經(jīng)水浸泡表面也會(huì)不同程度分化，強(qiáng)度降低，縮短工程使用壽命。

（3）混凝土護(hù)砌施工質(zhì)量難以控制，受坡下土方平整程度和密實(shí)度影響，混凝土坡面護(hù)砌施工在坡面成形、振搗等方面均有一定難度，在運(yùn)行過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)多處沉降裂縫而導(dǎo)致明顯滲漏。特別是對(duì)于一些季節(jié)性過(guò)水的溝渠，會(huì)由于混凝土裂縫下方土體被大量淘蝕形成貫通的漏洞。

（4）大規(guī)模的封閉式護(hù)砌，隔絕了土壤與水體之間的物質(zhì)交換，抑制了溝渠兩岸植物的生長(zhǎng)，破壞了溝渠內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)和動(dòng)植物賴以生存的環(huán)境，打破了原有的生物鏈與生態(tài)平衡，降低了溝渠內(nèi)水體的自凈能力。

（5）農(nóng)田溝渠內(nèi)的水體一般情況下流動(dòng)性較差，由于混凝土本身具有一定的堿性，大量的混凝土長(zhǎng)期浸泡在水體內(nèi)，使得水的堿性增強(qiáng)，尤其是在夏季高溫天氣，不利于農(nóng)業(yè)灌溉和水生動(dòng)植物生存。同時(shí)，混凝土施工中使用的各種添加劑，也會(huì)影響水質(zhì)和水環(huán)境。

2 幾種生態(tài)護(hù)砌形式及特點(diǎn)分析

農(nóng)田溝渠的一般特點(diǎn)是斷面較小，邊坡陡直，過(guò)流流速相對(duì)緩慢，非汛期和非灌溉季節(jié)水的流動(dòng)性差。山丘區(qū)農(nóng)田溝渠經(jīng)常干枯無(wú)水，遇強(qiáng)降水則沖刷程度加劇，溝渠底部淤塞嚴(yán)重，需要通過(guò)增加攔水設(shè)施調(diào)節(jié)蓄水。

所謂生態(tài)護(hù)砌，是指農(nóng)田溝渠在保證基本運(yùn)行條件和運(yùn)行功能的前提下，盡可能減少溝渠邊坡的硬質(zhì)化，增加綠化面積，改善水質(zhì)，減少工程占地。

農(nóng)田溝渠的生態(tài)護(hù)砌，既要考慮溝渠的基本功能和有效保護(hù)溝渠岸坡與生態(tài)環(huán)境，也應(yīng)統(tǒng)籌施工材料就地取用、工程耐久性和場(chǎng)地施工條件限制等多方面綜合因素，控制施工成本。一般來(lái)說(shuō)，常見(jiàn)的生態(tài)護(hù)砌主要有以下幾種形式：

2.1 粘土壓實(shí)護(hù)面防滲

常用于翻水線工程過(guò)水渠道的土方開(kāi)挖段，因渠道開(kāi)挖段通常坡面陡直，采用粘土壓實(shí)護(hù)面可以防止過(guò)快水流對(duì)渠底的沖刷而導(dǎo)致坡面坍塌。這類防滲措施效果好，能就地取材，造價(jià)較低，施工便捷，也可以用5%～10%的水泥土代替粘土。壓實(shí)護(hù)面應(yīng)在渠道開(kāi)挖完成后作為緊后工序盡快實(shí)施，壓實(shí)時(shí)先清除渠底和坡面的雜物，鋪設(shè)的墊用土層應(yīng)均勻，厚度一般在5～10 cm 即可。碾壓時(shí)合理控制好土料的含水量，使所用土料的含水量與開(kāi)挖土體的含量盡量接近，力求一次成型，因?yàn)楹窟^(guò)大或過(guò)小都不容易壓實(shí)。

2.2 木樁護(hù)砌

木樁護(hù)砌是近年來(lái)推廣運(yùn)用較為普遍的一種河道溝渠護(hù)砌形式，適用于常年有水的各類農(nóng)田溝渠，所選木材以水杉和各種松木為宜。木樁長(zhǎng)期浸泡在水中不易受到破壞，材質(zhì)中所含油脂也能起到較好的防腐蝕效果，正常情況下的工程壽命可維持在10～15年左右。對(duì)于地下水位變化幅度較大或地下水具有較強(qiáng)腐蝕性的地區(qū)，不宜使用木樁護(hù)砌形式。在保證溝渠邊坡安全的前提下，用松木樁成排固定坡基，內(nèi)側(cè)襯以土工布防止土體從木樁的縫隙間帶出，內(nèi)側(cè)回填土將陡坡改造成緩坡，通過(guò)栽種植物形成良好的根系固定岸坡，隨著植物的生長(zhǎng)，岸坡逐步形成由植物的淺層根系和深層根系交織的耐沖刷的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。木樁護(hù)砌斷面和效果見(jiàn)圖1、圖2。

2.3 連鎖型混凝土預(yù)制護(hù)砌

連鎖型混凝土護(hù)砌系統(tǒng)是由一組外形結(jié)構(gòu)、尺寸大小和重量都相同的高強(qiáng)度混凝土預(yù)制塊，通過(guò)獨(dú)特的連鎖咬合結(jié)構(gòu)相連接，使得鋪設(shè)后在同一平面上的每一個(gè)連鎖塊都能夠緊緊與相鄰六個(gè)連鎖塊的齒槽相互咬合，從而構(gòu)成一個(gè)完整的穩(wěn)定性高、柔性強(qiáng)、透水性能好的坡面保護(hù)層。整個(gè)鋪面系統(tǒng)由混凝土砌塊面層、土工布濾層、級(jí)配砂石料和坡面基土組成，上下沿設(shè)置隔埂，護(hù)砌塊的厚度多在6～8 cm。鋪設(shè)完成后，可在預(yù)制塊的空隙內(nèi)填土植草。連鎖型混凝土護(hù)坡結(jié)構(gòu)及效果見(jiàn)圖3、圖4。

對(duì)于農(nóng)田溝渠，一般是對(duì)常水位下的水位變化部位進(jìn)行混凝土連鎖預(yù)制塊護(hù)砌。這種護(hù)砌形式邊坡整體穩(wěn)定性好，不需要進(jìn)行基礎(chǔ)加固處理，最陡處邊坡可達(dá)1∶1.2，節(jié)省了較多的水利設(shè)施用地。與其他形式的護(hù)坡相比，連鎖型混凝土護(hù)砌外觀齊整緊致，工程形象好，具有很好的滲水性和柔拉性，抗沖刷效果好，坡面的抗切應(yīng)力強(qiáng)，能植草改善生態(tài)環(huán)境，對(duì)水質(zhì)影響很??；材料用量不大，工程投資小，施工方便快捷，質(zhì)量容易控制，且建成后經(jīng)久耐用，局部維修養(yǎng)護(hù)方便，運(yùn)行維護(hù)成本低。

2.4 格賓生態(tài)網(wǎng)格護(hù)砌

圖1 木樁護(hù)砌斷面圖

圖2 木樁護(hù)砌實(shí)際效果圖

圖3 連鎖型混凝土護(hù)坡結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 連鎖型混凝土護(hù)坡實(shí)際效果圖

近年來(lái)，格賓生態(tài)網(wǎng)格護(hù)砌較多運(yùn)用于斷面稍大一些的干支溝渠防護(hù)，其可根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求組裝成箱籠，并裝入塊石等填充料后連接固定成形，用做農(nóng)田溝渠的邊坡防護(hù)。裝籠石料大小一般在6～30 cm，也可以就地取材選用尺寸接近的圓卵石組裝成箱籠。格賓生態(tài)網(wǎng)格護(hù)砌技術(shù)較好地實(shí)現(xiàn)了工程結(jié)構(gòu)與生態(tài)環(huán)境的有機(jī)結(jié)合，與鋼筋混凝土等剛性結(jié)構(gòu)的護(hù)砌比較起來(lái)有其自身的優(yōu)點(diǎn)：

（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，材料單一且價(jià)格低廉。施工不需進(jìn)行基礎(chǔ)加固處理，只需在施工現(xiàn)場(chǎng)將石料裝入按一定形狀鋪展好的鋼絲籠即可，不必借助其他施工設(shè)備。

（2）工程整體效果好。格賓生態(tài)網(wǎng)格與岸坡整體連接效果好，有良好的滲透性，并能夠承受大范圍的變形，具備抵御各種自然破壞、抗腐蝕及抗惡劣氣候的影響能力。

（3）護(hù)砌形式靈活多樣。既可以采用格賓生態(tài)護(hù)墊對(duì)溝渠的河坡護(hù)砌，也可以用網(wǎng)格籠沿岸垂直疊加護(hù)岸，還可以在網(wǎng)格籠頂部鋪設(shè)親水平臺(tái)、人行便道等。

（4）環(huán)境效應(yīng)明顯。石料間淤積的泥土有利于淺根系的水生草本植物生長(zhǎng)，也可以人工選擇性栽植，有效抑制水生植物過(guò)度繁衍，同時(shí)，石料間的空隙也為各類水生動(dòng)物提供了理想的棲息地。

3 結(jié)語(yǔ)

溝渠系統(tǒng)是農(nóng)田水利的基本組成之一，遍布所有農(nóng)田區(qū)。一個(gè)完整的農(nóng)田溝渠生態(tài)系統(tǒng)，水質(zhì)、水量、水環(huán)境三者缺一不可，而溝渠邊坡的護(hù)砌形式又對(duì)水環(huán)境的改善和優(yōu)化起著決定性作用。究竟適合采用哪一種護(hù)砌形式，不僅要統(tǒng)籌農(nóng)田溝渠護(hù)砌的工程位置、基本要求、生態(tài)功能和景觀效益，還要綜合考慮工程施工條件、投資規(guī)模和建成后的運(yùn)行維護(hù)等因素。