河道治理工程中生態(tài)護(hù)坡的研究

王占旺

北京京水建設(shè)集團(tuán)有限公司 北京 100193

近年來，隨著水環(huán)境問題的日益突出，有大量學(xué)者開始著手研究河道生態(tài)護(hù)坡，河道生態(tài)護(hù)坡也開始逐漸應(yīng)用到我國的城市水環(huán)境治理中，成果頗豐。但是，由于基礎(chǔ)薄弱，新建河道生態(tài)護(hù)坡投資較大、城市舊有河道改造較為困難，工業(yè)的發(fā)展與水環(huán)境保護(hù)也存在著一定的矛盾和沖突，河道的水環(huán)境狀況并沒有得到較大幅度的改善，局部地區(qū)的河道水環(huán)境狀況甚至有所惡化。為了改善河道水環(huán)境、提升居住環(huán)境質(zhì)量，必須加快河道生態(tài)護(hù)坡以及其他水體修復(fù)技術(shù)的研究與應(yīng)用。需要指出的是，在河道水環(huán)境的治理過程中，單純對(duì)河道進(jìn)行河道生態(tài)護(hù)坡的新建或改造，對(duì)提升水質(zhì)指標(biāo)、改善水體自凈能力仍有欠缺。一段河道有其整體性，屬于河流的一部分，從更大尺度來講，是流域的組成部分之一，其包含河、湖等水生態(tài)系統(tǒng)。只有從整體出發(fā)，吸收國內(nèi)外先進(jìn)治河經(jīng)驗(yàn)，通盤考慮，在節(jié)污、清淤、河道生態(tài)護(hù)坡興建或改造等工程措施并且盡量不影響防洪、通航、岸坡穩(wěn)定等河道傳統(tǒng)功能的前提下，在河道中種植水生植物，投放魚、蝦、螺螄等水生動(dòng)物，并通過曝氣增氧、生物膜凈化等措施，來恢復(fù)生物多樣性、提高水體自凈能力及水環(huán)境承載量。

1 當(dāng)前河道治理中存在的問題

水污染。由于管理不善，傳統(tǒng)的河流處理方法允許建筑材料和廢水在施工期間排入河流。同時(shí)，有些成分會(huì)添加膨脹劑、冷凍劑等物質(zhì)，有些成分會(huì)長期污染水質(zhì)。此外，由于沿海環(huán)境的破壞，許多表面積會(huì)流入河流，造成河床抬升，影響流速，進(jìn)而破壞水環(huán)境。

2 生態(tài)護(hù)坡與傳統(tǒng)護(hù)坡技術(shù)的區(qū)別

2.1 傳統(tǒng)護(hù)坡技術(shù)

在目前的水利工程中，傳統(tǒng)的水資源保護(hù)主要是由于邊坡的硬化，這種類型的人工硬化處理可以增加邊坡的穩(wěn)定性，同時(shí)也考慮到河流的水流穩(wěn)定性，在人工硬化和加固的情況下，一般采用兩種方法：

（1）在岸坡上澆筑混凝土，以確保斜坡不會(huì)在河水的沖刷下傾斜。

（2）在斜坡體上用手工制作的人造石，通過固定石塊來保護(hù)斜坡的穩(wěn)定性。

2.2 生態(tài)護(hù)坡技術(shù)

生態(tài)邊坡技術(shù)的定義可以解釋為：采用生態(tài)植物或?qū)⒓夹g(shù)措施與生態(tài)植物材料相結(jié)合，以確保邊坡層的完整性和穩(wěn)定性，不損害河道青貯。根據(jù)生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的重要性，通常有以下幾點(diǎn)：生態(tài)學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、水土保持、邊坡工程等綜合學(xué)科，利用現(xiàn)有設(shè)施或引進(jìn)有機(jī)植物移植技術(shù)措施，以建立良好的生態(tài)可循環(huán)利用的邊坡防護(hù)體系，達(dá)到邊坡層的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，減少坡地水土流失增加了流域生物多樣性，相互吸引，增加了環(huán)境的活力，體現(xiàn)了人與自然的和諧發(fā)展[1]。

（1）植保是指通過生物方法在邊坡不同點(diǎn)種植一些生命力強(qiáng)的植物，并通過這些植物的生長將邊坡保持在穩(wěn)定的水平。該措施可通過邊坡人工技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)生態(tài)破壞的恢復(fù)。

（2）植被網(wǎng)與塑料網(wǎng)的結(jié)合主要用于邊坡防護(hù)。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的力學(xué)計(jì)算，是指在建筑業(yè)的指定部位建設(shè)植被網(wǎng)，并根據(jù)建筑業(yè)的具體地質(zhì)特點(diǎn)，進(jìn)行科學(xué)合理的邊坡防護(hù)方案設(shè)計(jì)。如土工網(wǎng)墊、邊坡上的植被網(wǎng)絡(luò)安裝在土工網(wǎng)墊上，生態(tài)植物的生長將顯著提高土工網(wǎng)墊的穩(wěn)定性，從而提高河流邊坡的穩(wěn)定性和抗災(zāi)能力。

（3）植被系統(tǒng)和混凝土材料的。聯(lián)合保護(hù)主要包括在護(hù)坡表面的穩(wěn)定混凝土塊中移動(dòng)，并確保存在某些孔洞，以確保肥料和生長素能量的傳輸。這一新生態(tài)系統(tǒng)將顯著提高有機(jī)混凝土的防腐能力，將傳統(tǒng)的生態(tài)混凝土構(gòu)件與綠色植物相結(jié)合，將顯著提高混凝土的防腐性能傳統(tǒng)的混凝土砌塊結(jié)構(gòu)比例降低，綠色與現(xiàn)代技術(shù)相輔相成。

2.3 傳統(tǒng)護(hù)坡與生態(tài)護(hù)坡的區(qū)別

在傳統(tǒng)的邊坡防護(hù)過程中，雖然對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了加固，但成本往往很高，是施工過程中對(duì)周邊生態(tài)系統(tǒng)的重大破壞，在河道治理過程中無法對(duì)邊坡提供長期有效的防護(hù)。由于周邊水資源和環(huán)境的污染，傳統(tǒng)護(hù)坡技術(shù)的推廣受到限制，生態(tài)護(hù)坡技術(shù)的出現(xiàn)，保證了傳統(tǒng)護(hù)坡技術(shù)的缺乏，生態(tài)護(hù)坡可以根據(jù)不同的河流處理?xiàng)l件進(jìn)行，根據(jù)邊坡的實(shí)際地質(zhì)條件，在達(dá)到水土穩(wěn)定的前提下，通過建設(shè)綠色植被生態(tài)系統(tǒng)，有效地長期保護(hù)邊坡，在自然狀態(tài)下建設(shè)綠色邊坡。

3 河道中河道生態(tài)護(hù)坡設(shè)計(jì)原則

3.1 水力穩(wěn)定性原則

首先要滿足岸坡穩(wěn)定性需求，合理分析岸坡不穩(wěn)定的原因，如岸坡面被河水不斷沖洗引起的不穩(wěn)定性；岸坡深土層及軟土層位移導(dǎo)致的不穩(wěn)定等。因此，水利工程中河道生態(tài)護(hù)坡的基礎(chǔ)就是穩(wěn)定土工設(shè)計(jì)參數(shù)和水力參數(shù)的合理性。

3.2 生態(tài)環(huán)保原則

河道生態(tài)護(hù)坡設(shè)計(jì)顯而易見必須要與生態(tài)環(huán)境形成協(xié)調(diào)統(tǒng)一的局面，盡可能使其對(duì)城市環(huán)境、生態(tài)環(huán)境的破壞降到最低。由此可見，滿足上述要求的設(shè)計(jì)工作應(yīng)以尊重城市整體環(huán)境多樣性、降低資源掠奪、環(huán)境破壞為總體原則。具體而言，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意因地制宜，在對(duì)既定河道周邊環(huán)境充分了解的前提下，實(shí)施與城市資源相匹配的設(shè)計(jì)工作。如，尊重城市發(fā)展步伐；尊重當(dāng)?shù)仫L(fēng)土人情；尊重城市整體建設(shè)規(guī)劃；根據(jù)實(shí)際情況盡量使用與城市風(fēng)格相匹配的建筑材料等[2]。

4 生態(tài)護(hù)坡技術(shù)在河道治理中應(yīng)用

4.1 現(xiàn)澆網(wǎng)格生態(tài)護(hù)坡

該技術(shù)是在河岸上放置防汛物質(zhì)，然后利用鑄鋼網(wǎng)的生態(tài)坡度，再將鋼噸位網(wǎng)倒進(jìn)河岸，工程師可以在這些網(wǎng)中種植綠色植被，起到防洪作用，減少水土流失和水資源保護(hù)，利用這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行河道整治，主要從兩個(gè)方面考慮：一是對(duì)于硬工程，必須采用截面鋼筋混凝土，然后使河道邊坡成為立體護(hù)坡結(jié)構(gòu)，框架梁在硬工程下較高，可以減少水土流失的影響，防止水土流失；二是在植物根系保護(hù)方面，鑄網(wǎng)生態(tài)技術(shù)充分尊重自然生態(tài)環(huán)境，使大量草坪、灌木、喬木種在網(wǎng)中，自下而上起到穩(wěn)定坡度、防沙固沙的作用。同時(shí)，許多昆蟲和鳥類能夠生存，維護(hù)河區(qū)的生物多樣性，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共處。

4.2 植被性生態(tài)混凝土護(hù)坡

該技術(shù)主要是利用水泥、粗骨料和拌合料的科學(xué)配比，獲得多孔混凝土，然后在混凝土植被中加入保水材料，為苗木提供充足的水分，提高坡地的土石結(jié)合度，使水土流失同時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)在河道整治中的應(yīng)用可以改變河道的形狀和土壤的特性，使?fàn)I養(yǎng)充足的植被在土壤環(huán)境中茁壯成長，從環(huán)境保護(hù)的角度看，該技術(shù)能顯著改善河道和邊坡的植被覆蓋，水土流失的影響一般難以破壞根系，因此，植被技術(shù)在技術(shù)和生態(tài)方面都具有顯著的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用價(jià)值。

4.3 生態(tài)磚護(hù)坡防護(hù)

這項(xiàng)技術(shù)包括在河里開孔鋪設(shè)生態(tài)磚，然后在磚洞里種植植被，既能保護(hù)水土，生態(tài)磚最重要的材料是混凝土，同時(shí)加入合成纖維，在斜坡上砌石的關(guān)鍵是抓住空隙，然后為種子的根系生長創(chuàng)造條件。在保證了水肥供應(yīng)后，生態(tài)掛磚技術(shù)的價(jià)值將得到體現(xiàn)，生態(tài)掛磚的應(yīng)用形式主要有三種。具體來說，一是連鎖塊，主要是將生態(tài)磚進(jìn)行整合，使邊坡形成整體，避免磚的局部移動(dòng)問題；二是聯(lián)合塊。在這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用中，主要使用繩索。高強(qiáng)混凝土砌塊采用連接腳手架結(jié)構(gòu)的方法固定，最后打開邊坡，主要是將砌塊底部和溪流折成一個(gè)平面，然后鋪設(shè)生態(tài)磚時(shí)與機(jī)庫表面緊密相連，發(fā)揮水土保持作用。

4.4 采用植物固土法的植被生態(tài)護(hù)坡

土壤加固的方法是在山坡上種植根系發(fā)達(dá)的植物，利用植物根系的錨固作用來加固土壤，保持水土，改善環(huán)境。對(duì)于生態(tài)環(huán)境來說，植物既不破壞平衡，又起到改善景觀的作用，對(duì)于植物的選擇要適應(yīng)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境和氣候，選擇耐堿性強(qiáng)、耐寒、干燥的植物，抗病蟲害。為了改善植物的復(fù)雜性質(zhì)，加強(qiáng)生態(tài)護(hù)坡的作用，最好將其混合種植。

4.5 采用草皮與土工材料相結(jié)合的生態(tài)護(hù)坡

結(jié)合泥炭和土工材料的生態(tài)護(hù)坡方法有兩種：土工格柵和土工格柵。土工格柵和土工格柵是由聚乙烯、聚丙烯等高分子材料而非原材料組成的。其中，植物基地由格柵墊層、碎石、種植土和草籽組成，形成復(fù)合植物基地。網(wǎng)墊由多層網(wǎng)組成，多層網(wǎng)之間的交點(diǎn)采用熱熔焊接加固，形成穩(wěn)定、牢固的網(wǎng)孔空間。網(wǎng)里填滿了泥土和碎石，為草的生長創(chuàng)造了足夠的空間。草坪在生長過程中，與網(wǎng)墊和地面層形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，土工格柵結(jié)構(gòu)可以增加邊坡防護(hù)的摩擦阻力。網(wǎng)架植草可以強(qiáng)化土層，提高土層的可持續(xù)性。

4.6 采用植被型多孔生態(tài)混凝土的生態(tài)護(hù)坡

多孔有機(jī)混凝土由粗骨料、水泥、礦渣和少量細(xì)骨料組成。在混凝土中加入一定量的保水吸附材料，提高混凝土的吸水性和粘結(jié)性。在山坡上澆筑生態(tài)混凝土，添加劑之間的空隙可用于植物生長。由此產(chǎn)生的生態(tài)爬坡防護(hù)可以改善土壤性質(zhì)，提高土壤抵抗力、沖擊力，減少水土流失，達(dá)到穩(wěn)定護(hù)坡、保護(hù)河流的目的[3]。

5 結(jié)語

綜上所述，將河道生態(tài)護(hù)坡技術(shù)應(yīng)用水利工程中，可在良好發(fā)揮工程抗洪、治水功能的同時(shí)，兼顧生態(tài)保護(hù)和城市景觀美化功能，是現(xiàn)階段較為科學(xué)的河道邊坡防護(hù)技術(shù)。在施工過程中，需相關(guān)人員對(duì)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行全方位深入了解，進(jìn)而提高整體施工效果。