河道生態(tài)護(hù)坡理論與技術(shù)的產(chǎn)生及其發(fā)展

王洪波

(黑龍江大學(xué) 建筑工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150080)

在生態(tài)河道工程中，河道生態(tài)護(hù)坡已經(jīng)成為了至關(guān)重要的一環(huán)，傳統(tǒng)的河道護(hù)坡技術(shù)在水土保持與農(nóng)田灌溉方面發(fā)揮著很大作用，但仍然存在一些尚需改善的缺點[1-3]，在水源凈化，以及保持周邊生態(tài)平衡方面，生態(tài)護(hù)坡代替?zhèn)鹘y(tǒng)護(hù)坡站上水利工程發(fā)展的舞臺。

1 河道生態(tài)理論簡介

1.1 生態(tài)護(hù)坡相關(guān)概述

在中國，對于護(hù)坡相關(guān)的研究開始的較其他國家晚一些。許多國家在中國開始研究護(hù)坡施工技術(shù)時就在此方面取得了一些成績。早于中國10年日本就開始對河道護(hù)坡進(jìn)行研究并成功的實施了自然型河道改造計劃，此計劃的原理就在于對河道護(hù)坡的施工的過程中，采用自然資源例如木材等作為河堤保護(hù)的原材料，這樣就能有效體現(xiàn)出護(hù)坡的生態(tài)性能。而一些歐洲國家，在體現(xiàn)生態(tài)護(hù)坡理念的同時也提高了護(hù)坡的景觀性和與周圍生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)一致性。達(dá)到了對岸坡保護(hù)的最大限度，并且解決了河道護(hù)坡施工對周邊生態(tài)系統(tǒng)破壞的問題。目前中國根據(jù)不同地市不同情況在技術(shù)上進(jìn)行了創(chuàng)新，能夠通過生態(tài)護(hù)坡的施工建設(shè)在整個國內(nèi)河道整治項目的過程中實現(xiàn)防洪減災(zāi)的功能以及減少植被破壞的危害。減害的同時也突出了一些優(yōu)點，例如蓄水效果顯著提升，有效調(diào)節(jié)河道內(nèi)水資源平衡，由于生態(tài)護(hù)坡中大量植被具有強(qiáng)大的根系就可以有效保持水資源的平衡，所以能有效調(diào)節(jié)河道中水位，并且在枯水期通過自身生態(tài)系統(tǒng)蓄水特性進(jìn)行補(bǔ)給，能以最大程度對河道進(jìn)行補(bǔ)水。雖然技術(shù)不算完善但頗具優(yōu)點，因此生態(tài)護(hù)坡在中國的河道工程中得到了廣泛的應(yīng)用并收到了不錯的使用效果[4]。

1.2 寒冷地區(qū)的生態(tài)護(hù)坡

寒冷地區(qū)的江河堤防護(hù)坡在承受水流的沖刷同時，還要承受土體凍脹、靜冰壓力及冰掃隨擊的作用。傳統(tǒng)混凝土板、漿砌石護(hù)坡結(jié)構(gòu)不僅阻斷了堤坡內(nèi)外生物鏈、降低了河流水體的自凈能力，而且在經(jīng)受幾年的凍脹和融沉作用后，會發(fā)生斷裂、破碎，甚至坍塌。有效利用生態(tài)植被防護(hù)技術(shù)，采用固灘防浪林與新型植草護(hù)坡結(jié)構(gòu)相結(jié)合的防護(hù)措施，構(gòu)成生態(tài)防護(hù)系統(tǒng)，既增強(qiáng)了堤防工程的行洪安全勝、抗凍脹變形適應(yīng)能力，又改善了生態(tài)環(huán)境，保證了堤防工程的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 河道生態(tài)護(hù)坡類別及特點

2.1 植被護(hù)坡

這種護(hù)坡屬于比較簡易的護(hù)坡，在我國多個地區(qū)都有其相應(yīng)的應(yīng)用，而事實也證明了植被護(hù)坡的合理可行性，植被護(hù)坡是需要一些根系發(fā)達(dá)的植物來組成，目的是為了固土保沙，防止水土流失。但也有需要注意的地方，首先要了解當(dāng)?shù)貧夂蛱卣?，土壤情況等，根據(jù)不同地區(qū)條件選擇各自符合條件的植物，例如耐酸堿，根系發(fā)達(dá)，生命力強(qiáng)等，以及需要植被進(jìn)行綜合搭配，這也屬于植被護(hù)坡的所具有的局限性，以及沒有廣泛應(yīng)用的原因。

2.2 植被型生態(tài)混凝土護(hù)坡

植被型生態(tài)混凝土護(hù)坡是一種應(yīng)用比較廣泛的的護(hù)坡類別，他是主要將表層土、多孔混凝土、以及保證植物生長所需的緩釋肥料和保水材料組合在一起。其中多孔混凝土作為基礎(chǔ)框架，其主要成分為摻和料、水泥、粗骨料，其中粗骨料可以保證植物有良好的透氣性與透水性。由這些材料組合成生態(tài)型混凝土，再添加了保水劑之后，可以充分保障植物所需的水分，為植物提供了良好的生存條件。緩釋肥料作用就是為植物生長提供必須的養(yǎng)料。將植被等有機(jī)材料與無機(jī)材料組合在一起，提高了土壤的抗沖擊能力以及土壤與巖石的結(jié)合能力。

植被型生態(tài)混凝土護(hù)坡最明顯的特點就是能保證河道兩側(cè)的植物覆蓋率，從而就能保證土壤最大限度地發(fā)揮土壤本身的作用。一般的，選擇一些植被草種結(jié)構(gòu)固定在生態(tài)混凝土上在護(hù)坡綠化規(guī)模提升的基礎(chǔ)上，還可以起到美觀的作用。這些植物在生長過程中慢慢的與混凝土融在一起，可有效增強(qiáng)其固化水土能力，起到良好的護(hù)坡效果。 然而植被護(hù)坡抗沖擊性和抗浪蝕性較弱，僅適用于坡度≤1∶2.5，河道流速≤1.0 m/s的護(hù)坡。植物護(hù)坡作用可分為莖葉護(hù)坡作用和根系護(hù)坡作用[5]。護(hù)坡機(jī)理如圖1所示。

圖1 植物護(hù)坡機(jī)理

2.3 土工材料固土技術(shù)護(hù)坡

此類型分為兩種，一種是單一的土工材料的生態(tài)護(hù)坡，是將噴塑金屬網(wǎng)和碎石種植土壤有效結(jié)合在一起，復(fù)合種植形成，具有一定的耐腐蝕性，并且其種植基對水生動植物生存具有一定的舒適性，實用性強(qiáng)。

另外一種就是土工材料復(fù)合草皮的生態(tài)護(hù)坡，就是將土工材料和草皮相結(jié)合的生態(tài)護(hù)坡。一般是土工格和土工網(wǎng)墊兩種方式，這種復(fù)合了草皮的類型相對于單一的土工材料形成的生態(tài)護(hù)坡更加適合植物生長，其中在網(wǎng)墊層中間有一個相對穩(wěn)固的空間，可供植被生長，當(dāng)值被長成之后會同網(wǎng)墊土壤結(jié)合為一個整體。

3 河道生態(tài)護(hù)坡功能及意義

河道的生態(tài)護(hù)坡主要有四種功能，分別是防洪功能、生態(tài)功能、景觀功能、自凈功能[6]。其中首要功能是防洪功能，由于一般作為生態(tài)護(hù)坡的植被根系較深生命力較強(qiáng)，加之與土工材料等相結(jié)合，于是就具有了更強(qiáng)的承載力，對于洪水強(qiáng)大的沖擊力既有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，其次還能夠根據(jù)不同水文情況對水量平衡進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，當(dāng)洪水來臨或者來水量較大的時候，植物可將一定量的水分儲存在其本身，可以降低洪峰，延滯洪期；相應(yīng)的，當(dāng)枯水期的時候，植被又可以釋放出大量水分對河道流量進(jìn)行補(bǔ)充，防止了水庫或滯洪區(qū)豐水期水量過大，枯水期可用水量少的問題，有效的調(diào)節(jié)了水量平衡。

其次突出的就是其生態(tài)功能，使用一些施工技術(shù)可使植被與河道，有機(jī)與無機(jī)材料很好的結(jié)合在一起，這樣對陸地生態(tài)與水生生態(tài)就有一個很好的過渡段。水生生物就會有更好地生存環(huán)境，而且生長茂盛的植被還可以為水生生物提供豐富的食物來源，從而保證了物種多樣性。并且良好的水生生態(tài)也可以解決因水利工程施工對生態(tài)環(huán)境造成破壞的問題。

現(xiàn)代化的社會使我們周圍充滿了鋼筋混凝土，在當(dāng)今的實行綠化的時代，生態(tài)護(hù)坡為我們周圍的生活增添了一抹綠色與生機(jī)。也就是體現(xiàn)了他第三個功能景觀功能。早在生態(tài)護(hù)坡發(fā)展的初期，一些歐洲國家就早于亞洲國家設(shè)計出的生態(tài)護(hù)坡在保持基礎(chǔ)功能的同時還具有景觀的功能。現(xiàn)有的生態(tài)護(hù)坡技術(shù)都具有自然景觀修復(fù)的能力。要注意的是施工設(shè)計過程中，選擇的植被盡量是當(dāng)?shù)氐?，這樣可以同周圍的生態(tài)環(huán)境相融合。

最后一個自凈功能，相當(dāng)于生態(tài)護(hù)坡的附加功能，由于植被生長可提供水生生物食物來源，以及良好的水生態(tài)環(huán)境，得以構(gòu)成了一個生物多樣性更加豐富的水生態(tài)。這樣河道中就不乏菌類，微生物等，他們的存在可將污水中一些化學(xué)有害物質(zhì)分解成可降解或?qū)θ祟愖匀粺o害的物質(zhì)，凈化了水體，提高了河道自凈能力。

4 結(jié) 語

雖然生態(tài)護(hù)坡為當(dāng)今備受青睞的一種施工技術(shù)，但卻并不完善，還存在一些問題。從生態(tài)角度講，護(hù)坡上的植被可能會侵占路面的植物，造成路面的草皮無法良好的生長，路面出現(xiàn)不美觀的狀況。其次由于生物多樣性，水中很難避免會出現(xiàn)藻類或者雜草之類，影響水質(zhì)，護(hù)坡上也會由于植物種類的不同生長的長度大小不一等情況。河道周圍草皮與護(hù)坡上的植被布置應(yīng)該同時進(jìn)行，而且相關(guān)部門應(yīng)注意對不美觀，大小長短不一的植被進(jìn)行修正和處理，對河道中生長的藻類進(jìn)行及時的打撈。

護(hù)坡的技術(shù)研究一直都是備受關(guān)注的話題，生態(tài)護(hù)坡可以增強(qiáng)岸坡穩(wěn)定性和景觀人文性。生態(tài)型護(hù)坡既滿足了加固河岸、穩(wěn)定邊坡的要求，又有著保護(hù)和修復(fù)生態(tài)環(huán)境的功效。在實際工程應(yīng)用中，可根據(jù)不同情況選擇適合的生態(tài)護(hù)坡種類，生態(tài)護(hù)坡技術(shù)仍是當(dāng)今最良性、最具有生態(tài)意義的水利工程技術(shù)之一。