生態(tài)護坡優(yōu)勢及其應(yīng)用

申佩佩 馬振波 鄧士偉

黨的十九大報告指出要堅持人與自然和諧共生，人類社會的生存與發(fā)展離不開自然生態(tài)系統(tǒng)的支持。近年來隨著我國經(jīng)濟水平的快速發(fā)展，工程施工中對水土和植被資源進行大規(guī)模的開發(fā)，造成大量的次生裸地及嚴重的水土流失問題，已經(jīng)嚴重影響了社會經(jīng)濟的發(fā)展和人們的生活質(zhì)量。人類越來越注重生態(tài)環(huán)境的發(fā)展，生態(tài)護坡作為生態(tài)水工學(xué)的重要組成部分，具有維持岸邊生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定的重要作用，并越來越多的應(yīng)用到工程中。

1.生態(tài)護坡的定義

生態(tài)護坡工程是結(jié)合工程力學(xué)、土壤學(xué)、生態(tài)學(xué)與植物學(xué)的一門新型學(xué)科，其原理是用植物或者用工程措施將植物與相關(guān)材料相結(jié)合，以達到穩(wěn)定坡面的目的，可以減少坡面的被侵蝕性。將傳統(tǒng)的護坡工程改造成適合動植物生存的生態(tài)護坡工程，能夠兼顧水利工程與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)水與生物的相融相洽。生態(tài)護坡主要包含兩個方面的意義，一要保證防洪抗沖的要求，防止邊坡的水土流失，確保岸坡的穩(wěn)定；二要滿足河道邊坡的生態(tài)平衡需求，建立適合植物、鳥類、微生物類及魚類生存需要的生態(tài)環(huán)境。

在生態(tài)護坡工程中要充分考慮工程的穩(wěn)定性和生態(tài)環(huán)境的需求，在工程的穩(wěn)定性中，要充分考慮工程的防護性，對水力參數(shù)、土壤系數(shù)、邊坡穩(wěn)定系數(shù)等多種相關(guān)因素進行考慮計算，保證工程的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性；在生態(tài)環(huán)境需求的考慮中，要充分尊重當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)原則，選擇適合當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境生長的植物、動物及魚類等，盡量保證環(huán)境的原生性，保留河流的蜿蜒性及邊坡生物群落的多樣性，充分保護當(dāng)?shù)氐淖匀毁Y源。

2.生態(tài)護坡類型分類

近年來，隨著生態(tài)護坡技術(shù)的逐漸興起，生態(tài)護坡種類繁多，將生態(tài)護坡種類分為植物性護坡、多孔結(jié)構(gòu)護坡、生態(tài)混凝土類護坡、土工復(fù)合材料護坡及其他護坡工程，并分別對不同種類的護坡工程進行了綜合評價。

2.1 植物型護坡

植物型護坡在邊坡的應(yīng)用較為廣泛，應(yīng)用在河道邊坡能夠凈化水質(zhì)，為動植物提供生存場所，減少邊坡的土壤流失問題，同時能夠美化環(huán)境，為人類提供高顏值的視覺享受。

2.1.1 液壓噴播植草護坡

將綠化用的草籽與保水劑、黏合劑、綠色纖維覆蓋物及肥料等，在攪拌容器中與水混合成膠狀的混合漿液，用壓力泵將其噴播于待播土地上。由于混合漿液中含有保水材料和各種養(yǎng)分，保證了植物生長所需的水和其他營養(yǎng)物質(zhì)來源，故而植物能夠健康、迅速地成長，且不需要重復(fù)補充水分。

特點：液壓噴薄技術(shù)適用于大面積的綠化作業(yè)，施工方便，效率較高，成本較低，草籽的均勻度較好，對播種環(huán)境要求較低，而且所使用的材料均為環(huán)保材料，能夠避免環(huán)境二次污染問題。

缺點：水土保持防護能力較差，在混合材料比例上容易選擇不當(dāng)，在后期容易造成岸坡侵蝕、沖溝和水土流失等問題。

2.1.2 客土植生植物護坡

將保水劑、黏合劑、植物纖維、泥炭土、腐殖土、緩釋復(fù)合肥等按照一定的比例攪拌之后制成客土，然后吹附到坡面形成客土層，再將種子與復(fù)合肥及保水劑等營養(yǎng)液混合后噴灑到客土中。

優(yōu)點：客土植生植物護坡具有廣泛的適用性，可根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件因地制宜的選擇種子配方，其抗旱性能較好，施工簡單，后期容易養(yǎng)護，適用于坡度較小的巖基坡面、風(fēng)化巖、硬質(zhì)土砂地及貧瘠土地等。

缺點：不適用于長期浸水和坡度較大的邊坡。

2.1.3 高陡邊坡的植被護坡

首先需要由預(yù)應(yīng)力錨桿及鋼筋混凝土等材料制作成框架，在框架內(nèi)填土后再種植植物以達到綠化邊坡的目的。

優(yōu)點：整體性和穩(wěn)固性較高，適用于較為陡峭的邊坡

缺點：其施工程序復(fù)雜，不易操作，成本相對較高。

2.2 多孔結(jié)構(gòu)護坡

多孔結(jié)構(gòu)護坡一般是采用多孔磚和多孔混凝土等，在其孔隙中進行植草的一類護坡形式，這種多孔結(jié)構(gòu)形式能貫通水、土壤和大氣之間的能量交換，為動植物及微生物提供良好的生存環(huán)境，空隙結(jié)構(gòu)還能夠為水下生物提供棲息場所，在穩(wěn)固邊坡的同時能夠起到透水的作用。多孔磚結(jié)構(gòu)主要為八字磚、六棱護坡網(wǎng)格磚等，形式多樣，可根據(jù)要求選擇不同的形式，其抗沖能力較強，但是多孔磚并不適用于坡度較大及較為彎曲的河道，其施工成本較高，施工量大。多孔混凝土結(jié)構(gòu)主要由原材、多孔填充料及覆土等組成，其抗沖能力較好，對土質(zhì)及坡度要求較低，但是降堿處理仍是一難題。

2.3 生態(tài)混凝土類護坡

生態(tài)混凝土是指一類特殊的混凝土，介于混凝土和耕植土之間，能夠在混凝土上進行植物的種植，生態(tài)混凝土對于協(xié)調(diào)環(huán)境發(fā)展、美化環(huán)境具有積極的作用。生態(tài)混凝土是由多孔混凝土及有機肥等組成，多孔混凝土作為生態(tài)混凝土的骨架，輔以保水材料為植被提供必要的水分。生態(tài)混凝土是依靠其自身結(jié)構(gòu)及植被對土壤的抓合力來保持邊坡穩(wěn)定的，能夠提高邊坡的抗沖刷性。生態(tài)混凝土孔隙率較高，能夠保證水土體系的相通性，為動植物的生長活動提供場所。

生態(tài)類混凝土護坡還包括生態(tài)型聯(lián)鎖式預(yù)制塊護坡和生態(tài)型自嵌式擋土墻護坡等。生態(tài)型聯(lián)鎖式預(yù)制塊護坡是采用預(yù)制混凝土塊的自鎖定結(jié)構(gòu)，1 塊聯(lián)鎖塊與四周6 塊聯(lián)鎖塊形成連接，在連接孔內(nèi)可種植植物，也可以填補碎石起到抗沖刷的作用，其適應(yīng)坡面的變形能力較高，而且施工簡單、成本較低。自嵌式擋土墻主要依靠自嵌塊的自身重量和鎖定功能來保持邊坡穩(wěn)定，在孔隙中可進行植被的種植，其抗洪能力、抗震性及穩(wěn)定性較好，能夠適應(yīng)地基的不均勻沉降，而且造型多變，為人類提供多樣的視覺享受，并且施工簡單，節(jié)約材料。

生態(tài)類混凝土護坡也有其不足之處，生態(tài)混凝土的降堿問題如果處理不好將會對植物的生長造成影響，其抗凍和耐久性能還沒有有利的數(shù)據(jù)支撐，而且成本偏高。

2.4 土工復(fù)合材料類

土工復(fù)合材料類護坡是活性植物與土工材料相結(jié)合而成，植物的根系與土工材料及土壤邊坡的纏繞能夠形成一個防護系統(tǒng)，應(yīng)用在坡面上能夠起到穩(wěn)固邊坡、減少水土流失的作用。

2.4.1 土工單元網(wǎng)

將材料做成蜂窩狀的網(wǎng)格單元，然后在單元中鋪土并進行種植，也可以與液壓噴播技術(shù)相結(jié)合，為植被生長提供良好的生長環(huán)境，使不毛之地充分綠化，進而對邊坡進行防護。利用同樣的原理，混凝土也可以做成蜂巢狀種植植被來進行邊坡的防護。

優(yōu)點：由于材料多為聚丙烯，其韌性較好，穩(wěn)定性較高，抗老化性較好，而且施工簡單、運輸方便、可以多次利用，經(jīng)濟性能較好。

缺點：由于本身對邊坡土壤沒有很好地抓著力，不適合坡度較大、水流較快的邊坡，邊坡的水位變化也不能過大。

2.4.2 土工格柵

利用聚氯乙烯、聚丙烯等材料制作成網(wǎng)格狀或立體網(wǎng)格屏柵的土工格柵，土工格柵具有一定的厚度，可以在上面覆蓋一層腐殖土進行植被的種植生長，植物根系能夠與土工格柵纏繞在一起形成高度抗剪力系統(tǒng)，從而達到減少水土流失、植被茂密、根系牢固的目的。

優(yōu)點：土工格柵的抗沖刷能力、整體穩(wěn)定性、抗老化及抗凍性能都較好，而且施工簡單、速度較快、成本較低。

缺點：在太陽暴曬的情況下土工格柵使用年限較低，部分聚丙烯材料格柵抗火性能較差，遇火能燃燒。

2.4.3 生態(tài)石籠網(wǎng)

石籠網(wǎng)是由低碳鋼絲包裹上PVC材料后使用機械編織而成的籠狀結(jié)構(gòu)，其材料具有一定的延展性，在石籠網(wǎng)內(nèi)填充石塊后，以一定的方式組合固定于河岸邊坡上，石頭的縫隙間能夠進行植物的播種生長。

優(yōu)點：石籠網(wǎng)的整體性及透水性都較好，能夠適應(yīng)地基的變化，具有較強的適應(yīng)性，而且成本較低、運輸方便。

缺點：由于石籠網(wǎng)的填充固定需要大量的石料，因此在平原地區(qū)并不適用，石籠護坡局部破損需要及時補救，否則造成大量石料外漏，從而影響岸坡的整體穩(wěn)定性，

2.4.4 土工固袋

土工固袋是以石籠網(wǎng)為框架，內(nèi)部襯以高拉力合成材質(zhì)透水織物組成的結(jié)構(gòu)體。在土工固袋內(nèi)部可填放泥土、砂石或廢棄料，能夠快速的形成擋水結(jié)構(gòu)體，從而起到邊坡防護及修復(fù)環(huán)境的作用。

優(yōu)點：土工固袋穩(wěn)定性較強，具有透水不透土的過濾功能，可就地取材，節(jié)省成本，施工快捷、方便。

缺點：袋內(nèi)的土顆粒易受水流沖刷的影響，土工固袋材料的抗老化性及抗穿刺能力需要進行加強，由于土工固袋的空間有限，植株生長受到限制，對邊坡的防護效果并不理想。

2.4.5 生態(tài)防護毯

生態(tài)防護毯是將復(fù)合土工織物、土壤、配套材料等相結(jié)合后鋪設(shè)于坡面上，植被根系的纏繞能夠?qū)吰峦寥榔鸬健皰冻帧弊饔茫瑥亩行У販p少潮土、粉土、細質(zhì)沙土等顆粒細小的土壤的水土流失問題，達到保護邊坡的目的。

優(yōu)點：穩(wěn)定性較高，施工方便快捷，最大程度的保持了生態(tài)環(huán)境的原生性。

缺點：由于材料的性質(zhì)，可能對環(huán)境會造成二次污染問題。

3.生態(tài)護坡優(yōu)勢

傳統(tǒng)的護坡工程主要采用混凝土、漿砌石等硬性材料，防護能力較強，但與土體的兼容性較差，在雨水的沖刷下，容易掏空坡體，不利于邊坡的穩(wěn)定，在坡面處幾乎不能進行植被的生長，不利于生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展。生態(tài)護坡工程多采用植被、天然石塊及多孔性混凝土等材料，能夠在固坡護坡減少水土流失的同時美化環(huán)境，給人們以高顏值的視覺享受。

在工程理念上傳統(tǒng)的護坡工程只是注重興利除害，以救災(zāi)為主，生態(tài)護坡工程注重興利和自然環(huán)境的和諧發(fā)展，更多的考慮了生態(tài)環(huán)境及生物的需求，強調(diào)工程的生態(tài)性，對自然災(zāi)害能夠起到預(yù)防作用。傳統(tǒng)的護坡工程斷面形式比較規(guī)整，而生態(tài)護坡則保留自然環(huán)境的原始性，斷面蜿蜒曲直不一，呈現(xiàn)出多樣化的狀態(tài)。傳統(tǒng)護坡工程有一定期限，需要工程的不斷投入，而生態(tài)護坡工程并沒有期限限制，能夠達到永久性的目的。生態(tài)護坡是對傳統(tǒng)護坡工程的發(fā)展與改進，是未來工程護坡的新興發(fā)展方向。

4.結(jié)論

通過以上分析總結(jié)評價可見，生態(tài)護坡工程是利用植被或植被與工程材料的相結(jié)合來達到邊坡防護的目的，在固坡護坡的同時追求與生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展，由于邊坡防護的土質(zhì)、坡度、水位等條件不同，所適用的生態(tài)護坡工程也不相同，不同的護坡工程可根據(jù)其自身的特點選擇相適應(yīng)的生態(tài)護坡形式，傳統(tǒng)的護坡工程注重興利除災(zāi)，但不利于生態(tài)環(huán)境的發(fā)展，生態(tài)護坡工程既能夠滿足人類對“高顏值”的視覺要求，也是生態(tài)文明建設(shè)的必然要求。生態(tài)護坡工程是傳統(tǒng)護坡工程的發(fā)展與改進，是工程護坡新的發(fā)展方向，也是人類與自然和諧發(fā)展的內(nèi)在需求。