生態(tài)海堤防護的研究與應用

林立

（中環(huán)宇恩（廣東）生態(tài)科技有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

海堤防護建設對于沿海地區(qū)穩(wěn)定發(fā)展有重要作用，是區(qū)域健康穩(wěn)定建設的基礎。維護了沿海地區(qū)海岸穩(wěn)定和安全，為當?shù)氐慕?jīng)濟建設與社會發(fā)展提供保障。生態(tài)化的海堤防護工作，重點強調(diào)的是在保護生態(tài)環(huán)境基礎上，盡可能實現(xiàn)海堤防護的優(yōu)化，保證區(qū)域景觀不受影響，能發(fā)揮防護作用。

1 海堤防護生態(tài)化建設作用

海堤防護工程項目是國家水利工程項目建設的重要組成部分，同時也是保護沿海地區(qū)環(huán)境的重要舉措。海堤作為沿海地區(qū)抵抗潮水和波浪的專用地方建筑，其防浪結構和土體防滲是影響區(qū)域環(huán)境和生態(tài)發(fā)展的重要內(nèi)容。海堤主要受到風浪與潮汐的影響，在臺風天氣、風暴天氣時，有可能出現(xiàn)高度超過5m 的近岸浪潮。雖然這種高水位的狀態(tài)不會持續(xù)過久，但是其對海堤和周圍建筑產(chǎn)生的影響仍不可小覷[1]。

如果不能實現(xiàn)有效的海堤防護，可能會對沿岸地區(qū)造成嚴重的經(jīng)濟和社會損失。我國海岸線較長，許多重要的國家工程都分布在沿海地區(qū)，所以要充分做好浪潮風暴的防護工作。以海堤防護工程為主，在防災減災當中，以貼近實際的理念和想法，對海堤進行優(yōu)化設計，把握好工程項目的建設標準，提高海堤防護工程質(zhì)量，加強對沿海地區(qū)人民生命和安全的防護，同時也對地方經(jīng)濟發(fā)展有積極推動作用。

2 海堤防護生態(tài)化建設原則

2.1 安全性

海堤是沿海地區(qū)防御風暴浪潮等重大災害的第一道防線，同時也是保護公共財產(chǎn)與人民人身安全的安全線，在其規(guī)劃和建設中，要堅持功能性為重要前提，并嚴格按照國家相關規(guī)定和管理辦法，確定建設的范圍與內(nèi)容，加強防護安全管理，確保建設的安全性和穩(wěn)定性，充分發(fā)揮生態(tài)海堤在防災、減災和滅災方面的經(jīng)濟效益和社會效益[2]。

2.2 適宜性

在進行生態(tài)化海堤防護建設中，需要根據(jù)我國不同地區(qū)環(huán)境特點和當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的建設需要，因地制宜，對規(guī)劃設計出更具有針對性的海堤結構。例如搭建生態(tài)、結構、材料、綠色與動植物群落化等模式，都可以在結合當?shù)靥厣幕A上進行合理開發(fā)和建設。堅持適宜性原則，以科學合理的規(guī)劃模式提升海堤的區(qū)域適應性。

2.3 生態(tài)性

將生態(tài)型發(fā)展原則，作為生態(tài)海堤建設的核心原則，堅持落實保護、提升與恢復，對原有都會海岸帶進行建設。在規(guī)劃設計和施工建設過程中，積極推進減少生態(tài)系統(tǒng)負面影響的設計模式，并提高不同區(qū)域之間的能量交換，加強對生物、自然、基巖等多種區(qū)域的規(guī)劃和保護，充分發(fā)揮沿海生態(tài)系統(tǒng)自然防護的能力，為區(qū)域生態(tài)化建設和發(fā)展奠定基礎。

3 生態(tài)海堤防護應用

3.1 案例概述

B 海堤工程位于Y 開發(fā)區(qū)，在開發(fā)區(qū)內(nèi)公園的西南側，海堤整體走向為東北—西南向，長度約為0.7km，處于兩河口交匯處，最大基礎沖蝕深度為2m，樁頂?shù)孛鏄烁邽?.7m，預計擦用拉森鋼板樁打入5m 深度，中間不設支撐[3]。基礎范圍內(nèi)的地層分布情況如表1 所示。

表1 基礎范圍內(nèi)地層分布

3.2 結構設計

3.2.1 基本假設

均勻分布施工荷載20kPa；水土壓力分算，取土體力學指標固結快剪峰值平均數(shù)；結構設計中取綜合安全系數(shù)。

3.2.2 設計計算

粉質(zhì)黏土? 為18.9 度，粗砂? 為30.9 度，因此，土體力學指標平均為?=24.9 度。經(jīng)過計算得到主動和被動土壓力系數(shù)分別為0.41 和2.45，主動和被動壓力分別為24.3kPa 和145.5kPa。

計算水壓力時，按照靜水狀態(tài)下的水壓力值進行計算，得到主動側和北東側的壓力分別為：

在考慮到樁板墻與土體之間的摩擦作用時，可以將裝板墻前與后方的被動壓力分別和修正系數(shù)相乘，得到的數(shù)值不折減主動壓力側，以保證整體結構的安全性。

當沿海一側的裝板沖蝕深度為2m 時，需要調(diào)整整體的長度，當其設定為5.8m 時，可以提高整體穩(wěn)定性，如果沖蝕深度為1m 時，則長度要縮短至4.8m。在綜合考慮到海堤的實際運行條件時明確當沙灘沖蝕深度超過1m 時，會影響周圍的景觀效果產(chǎn)生影響，此時，要使用推土機將流失沙土推平，以滿足海灘游樂需要。

3.3 實施要點

3.3.1 前齒墻一級坡施工

前齒墻位于海平面下方，當漲潮之后，整體結構會完全被海水淹沒。一般情況下，建設人員會選擇填筑圍堰方式，但是在遭遇大風大浪等特殊天氣時，圍巖不容易填筑，所以要先進行前齒墻和一級坡施工之后，再使用水玻璃涂抹，保證整體結構穩(wěn)固。以梅花狀結構形式進行擋浪樁的安放，在施工中，先進行現(xiàn)場的調(diào)查與勘探，確保設計圖紙中技術的實際操作有效性。如果施工期間出現(xiàn)與設計方案或者和實際情況不相符的問題，要建立科學測量與控制網(wǎng)絡，對建筑防線進行精準定位，保證施工方案和實際情況能夠協(xié)調(diào)處理。此外，還要做好施工管理，確?，F(xiàn)場施工的材料、設備的人員有序進入，根據(jù)不同材料材質(zhì)和施工要求，分別進行管理，并進行現(xiàn)場材料的入庫檢驗。

3.3.2 消浪拱二級坡施工

在二級坡施工中，主要二級坡的混凝土槽型塊與石護坡兩種形式分別進行施工建設。比如，在對混凝土槽型塊的部分進行施工優(yōu)化時，先要訂做模板，并將四個作為一組，施工建設前，采用橫向、縱向交錯方式進行布置，采用這種方法，能確保施工建設區(qū)域的表面整體厚度滿足設計要求，而且，在進行建筑時，先使用砂漿砌筑，之后再使用石材分層建設，綜合運用內(nèi)外搭棚，上下錯縫，方式加強結構穩(wěn)定性。在操作中，要嚴格根據(jù)設計標準和施工規(guī)范展開，避免出現(xiàn)建設問題。

3.4 優(yōu)化策略

3.4.1 材料優(yōu)化

在進行海堤材料生態(tài)化建設中，要應用綠色環(huán)保的材料。根據(jù)當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境規(guī)劃需要，使用對生態(tài)系統(tǒng)無害化的材料，有利于恢復生態(tài)微環(huán)境，改善當?shù)厣鷳B(tài)保護條件，創(chuàng)造更多多樣化的生物棲息空間，促進原有海岸帶生態(tài)系統(tǒng)實現(xiàn)自我修復。例如，合理搭配組合天然塊石、產(chǎn)卵礁石等本土耐鹽堿性較強的生態(tài)化植物，選擇空隙率高的混凝土材料，提高穩(wěn)定性。

3.4.2 結構優(yōu)化

在進行結構優(yōu)化的過程中，要重點考慮到堤前岸灘生態(tài)化的建設。為實現(xiàn)生態(tài)堤防保護和恢復特征，并在現(xiàn)有的基礎上，進一步提升生態(tài)功能，要堅持因地制宜原則，針對不同環(huán)境條件和海岸的類型，以恢復堤前地貌和生態(tài)環(huán)境的方式，豐富區(qū)域的生物群落，以此對不同海岸類型進行更具體和生態(tài)化的建設。

例如，在淤泥質(zhì)海岸的修復中，要恢復原有潮間帶底棲息生物群落，重視具有耐堿性的本土植物，動物群落的恢復堅持自然恢復為主要模式。對生物海岸恢復中，以保護和自然恢復為主，同時要充分發(fā)揮生物海岸的天然防護作用。對于出現(xiàn)的局部受損的情況，要采用生態(tài)修復措施，并提高鄰近海域的生態(tài)功能。

在海堤結構的優(yōu)化中，同樣要從生態(tài)性方面著手。以創(chuàng)造并改善海堤斷面結構和護面結構的方法，強化區(qū)域的生態(tài)機能。例如，以緩坡花如海的模式，將分級臺階式和分級緩坡式相結合。這種方式更有利于水中生物的附著，豐富海岸附近生物種類，實現(xiàn)生物多樣性。此外，還可以投放基質(zhì)，在海堤的斷面結構位置，投入適當?shù)乃猩锷L基質(zhì)，比如，使用生物礁和生態(tài)型消波塊等基質(zhì)，為海洋生物的生長創(chuàng)造有利條件。改善防護結構的表面，適當增加裂縫、紋理、凹坑等結構，使用麻繩等材料，加強巖石下方區(qū)域的防護性。以生態(tài)格柵和生態(tài)護面等方法，加強護面結構穩(wěn)定。使用天然石塊或者帶有縫隙、孔洞的水泥塊，在填充之后，保證格賓網(wǎng)箱和人工魚礁護底結構穩(wěn)定。

3.4.3 綠植優(yōu)化

恢復生物群落，以保護并提升原有海岸帶生態(tài)系統(tǒng)功能為依托，實現(xiàn)海堤建設和海岸帶生態(tài)系統(tǒng)規(guī)劃的和諧統(tǒng)一。避免對生物多樣性產(chǎn)生負面影響，并破解傳統(tǒng)海堤引發(fā)的生態(tài)和環(huán)境之間的問題，提升區(qū)域的生態(tài)功能，針對不同類型，修復堤前地貌，完善區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)。在對當?shù)刂参镞M行優(yōu)化時，需要考慮到不同植物的品種，以及相互之間搭配和適應性特征。例如，根據(jù)我國圍填海工程項目的生態(tài)建筑技術要求中的規(guī)定，再合理選擇對適合的綠色植物。參考向海、背海側的植物名錄，以最適合當?shù)厣L條件且具有較強抗災害能力的植物作為基礎性種植植被。綠化建設中，考慮到植物的防風抗浪特性，通過選擇適合種植寬度，注重植被覆蓋率與根系密度的管理和保護。例如，構建出灌木和草木相結合、多種類型植被交錯分布的模式，不僅可以提供生物的多樣性，還能充分發(fā)揮綠色化建設的綜合減災與滅災的效能，創(chuàng)造具有觀賞價值的海堤綠色植物景觀帶。

4 總結

綜上所述，生態(tài)海堤防護對維護沿海地區(qū)的生態(tài)安全與社會穩(wěn)定有重要影響，對此，相關領域的工作人員要在推進區(qū)域經(jīng)濟化建設的同時，重點關注海堤作為水利建設體系重要組成部分的影響，實現(xiàn)國家經(jīng)濟建設與生態(tài)建設的聯(lián)合發(fā)展，從設計、施工和優(yōu)化方面提高項目工程的安全性。