河道堤防植物護(hù)坡綜述

柳蘭君

南京市水利規(guī)劃設(shè)計院股份有限公司 江蘇 南京 210000

在河道生態(tài)系統(tǒng)中，岸壁護(hù)坡是連接水土的屏障，是確保河流生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展的重要保障。以往的護(hù)坡主要應(yīng)用漿壘砌、干壘塊石、混凝土等硬性材料護(hù)坡。這種護(hù)坡的環(huán)境效果很低，防止了河流和平地間的互動。植物護(hù)坡是生態(tài)護(hù)坡中最主要的一種類型，眾多的意義也被稱為生態(tài)護(hù)坡。長期以來，研究人員一直在研究植物護(hù)坡的防護(hù)問題，但是到現(xiàn)在為止還沒有形成統(tǒng)一的英語用語。國內(nèi)有植被護(hù)坡、植物固坡、生物護(hù)坡工程、生態(tài)護(hù)坡工程之稱。國家基本設(shè)施構(gòu)建的質(zhì)量直接就關(guān)系到國民經(jīng)濟的發(fā)展，水利工程項目的持續(xù)擴張，對水資源供求狀況的平衡、河道生態(tài)環(huán)境的保護(hù)、景觀成效的維持等部分具有重要作用。在水利工程的施工技術(shù)中，河道生態(tài)護(hù)坡的建設(shè)與河道生態(tài)成效的施展密切相關(guān)。所以，在目前的水利工程建設(shè)項目中，建設(shè)者必須重視對生態(tài)河道護(hù)坡技術(shù)展開探究，從穩(wěn)定生態(tài)環(huán)境、有效轉(zhuǎn)化水能的角度開始，陸續(xù)提高具體工程建設(shè)，健全全面水利工程的斜面管理措施。

1 河道存在的問題

1.1 河流污染

河流污染問題由來已久。原因如下：① 企業(yè)廢水直接排入河流，尤其是印染、制革、造紙、食品、電鍍等行業(yè)。為節(jié)約生產(chǎn)成本，不進(jìn)行廢水處理，不進(jìn)行非法排放；② 畜禽養(yǎng)殖污水，部分養(yǎng)殖場位于河岸上或附近，糞便直接排入河流；③ 將生活污水和垃圾直接排入河流；④ 雨水的流入將污染物帶入河流。

因此，目前的大多數(shù)河流都是污水、干涸的河流和到處都是垃圾?？刂坪恿魑廴酒仍诿冀蕖?/p>

1.2 非生態(tài)河道整治

長期以來，人們越來越重視河流的防洪排澇功能。河流的治理部分是單一的，主要是干砌石、砂漿砌石、現(xiàn)澆混凝土、預(yù)制混凝土、土工膜袋混凝土等，通常從護(hù)腳到坡頂，使原本活躍的河流變成灰色、裸露的砌石和鋼筋混凝土河流[1]。

河流保護(hù)項目注重強度和耐久性，但忽視了項目本身對河流生態(tài)的影響。河流坡度的硬化削弱了河流的自凈功能，使各種水生動物難以生存，并嚴(yán)重破壞了水體的生態(tài)環(huán)境。河道整治的首要任務(wù)是防洪，將防洪與生態(tài)建設(shè)有機地結(jié)合起來，實現(xiàn)“水清、綠岸、自然、生態(tài)”的綜合整治目標(biāo)，這是當(dāng)前河道整治的一大趨勢。因此，在實施新技術(shù)、新材料、新設(shè)備的同時，要堅持生態(tài)優(yōu)先、資源節(jié)約、經(jīng)濟合理、安全適用、易于維護(hù)的原則。

2 河道生態(tài)護(hù)坡的主要功能

2.1 防止洪澇和干旱

水利工程項目的現(xiàn)代化發(fā)展把生態(tài)護(hù)坡技術(shù)成為主要技術(shù)之一。隨著使用措施的陸續(xù)完善和技術(shù)的逐漸創(chuàng)新和發(fā)展，河道生態(tài)護(hù)坡工程的水平也逐漸提高，致使其順利施展其的效果。利用建設(shè)健全的生態(tài)河道護(hù)坡工程，有助于防洪防旱。在生態(tài)護(hù)坡技術(shù)下，河道的水流可以科學(xué)調(diào)節(jié)，適應(yīng)水域具體情況。受到洪水襲擊的情況下，因為生態(tài)護(hù)坡工程植被多種多樣，可以在相應(yīng)程度上抵抗洪水的侵犯。在高溫季節(jié)，生態(tài)護(hù)坡工程中的植被也可以排放其本身水分，達(dá)到延緩河道內(nèi)的干旱情況。

2.2 保護(hù)河道生態(tài)環(huán)境

在水利工程施工當(dāng)中，工作人員利用建設(shè)河道生態(tài)護(hù)坡工程，其主要目的之一是保護(hù)河道四周的生態(tài)環(huán)境，以此有助于河道四周的生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)出相對穩(wěn)定的情形。在建設(shè)生態(tài)坡工程時，工作人員必須顧及到嚴(yán)格遵循自然規(guī)律，從而最大程度實現(xiàn)物種之間的平衡，與此同時，也達(dá)到了人與自然和諧共處的理念。在此基礎(chǔ)上，在河道生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)過程中，工作人員必須了解河道四周的環(huán)境，清楚適合的種植植物，保證種植植物和當(dāng)?shù)刂参飬f(xié)調(diào)共生，最終實現(xiàn)保護(hù)河道四周生態(tài)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)的宗旨。

2.3 增加景觀作用

河道的生態(tài)護(hù)坡技術(shù)自身是景觀工程。利用在河道四周設(shè)置生態(tài)護(hù)坡，可以提高水利工程全面的景觀作用。在建設(shè)河道生態(tài)護(hù)坡時，工作人員將在其中種植花卉和樹木，這不僅可以維持生態(tài)環(huán)境的成效，而且可以美化河道四周的生態(tài)環(huán)境。在現(xiàn)代化水利工程利潤目標(biāo)的要求下，工作人員需要把審美作用作為重要參數(shù)，必須在實際工程項目施工過程中，重視工程景觀和周邊景觀的一致，重視植物和水域，一起形成最美的景觀形象。

3 植物措施護(hù)坡機理

河道坡岸植物的主要作用之一是維持土壤不流失，也就是土壤的固結(jié)和邊坡的防護(hù)。河岸坡面土壤侵蝕通常包括三個具體過程：坡面土壤表面被雨水浸濕，動物踩踏和機械作業(yè)后松弛、破壞。疏松的土壤通過坡面的水流進(jìn)行洗滌和流失。因滑坡或崩塌而引起的塊狀流失。從上游侵害到下游沉淀，不同的邊坡表面基礎(chǔ)顯示出不同的侵害模式。最后，在土壤的抗侵蝕力與侵蝕力的相互作用下，導(dǎo)致了土壤的流失，河道堤防植物通過利用水文效用與機械效用可以有效地提高土壤的抗侵蝕力或者減少侵蝕力從而起到保護(hù)土壤維護(hù)坡岸的作用。河道堤防植物所運用的機械效應(yīng)主要表現(xiàn)在植物對于坡岸土壤的保護(hù)作用，通過植物的深根與淺根來對土壤進(jìn)行錨固與加筋工作，以此來提高坡岸土壤的抗侵蝕能力。在植物的生長過程當(dāng)中，植物的根系可以對土壤強度進(jìn)行不斷的增強，提高河道坡岸土壤的聚合力，使其土壤在原有的基礎(chǔ)之上通過植物根系的機械束縛牢牢固結(jié)成為一體。并且，植物的垂直根系可以將淺層根基固定到比較穩(wěn)定的土層之上，更加提高了河道堤防的穩(wěn)定性。同時，在河道植物的護(hù)坡作用還可以體現(xiàn)與對于塊狀物體運動的阻擋作用與支持作用，大大減少了物體滑落的可能性。河道護(hù)坡植物在水文效應(yīng)運用上可以在一定程度上調(diào)節(jié)地下與地表水文狀況，改善地面氣候，使河道水循環(huán)系統(tǒng)得到一定的改善，提高坡面的抗侵蝕力[2]。

4 植物護(hù)坡技術(shù)的重要性

“綠水青山，便是金山銀山”我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展離不開河道的有效治理，而植物護(hù)坡技術(shù)有接近自然、成本小、維護(hù)要求不高、施工方便等優(yōu)點，且固坡效果顯著，為中國各種邊坡（山坡、河流大壩、湖泊和水庫、海岸邊緣、都市河網(wǎng)等）的侵蝕控制和生態(tài)復(fù)原，給予了新的工程技術(shù)和方式。其中，土壤生物工程學(xué)的保護(hù)坂植物構(gòu)建的河岸景觀比較單調(diào)，如果保護(hù)坂植物細(xì)密發(fā)育，生物多樣性就會下降。復(fù)合生物穩(wěn)定技術(shù)是最有效的河岸穩(wěn)定技術(shù)。斜面保護(hù)植物杞柳發(fā)育較好，但造價高，施工難度大。另外，石龍、土工布等人工基質(zhì)不適宜當(dāng)?shù)貏e的植物的發(fā)育，促使植物群落構(gòu)造稀少，多樣性少。在具體的工程創(chuàng)作中，可以結(jié)合三種生態(tài)保護(hù)技術(shù)，充分應(yīng)用自身的條件，取得最好的生態(tài)護(hù)坡復(fù)原作用。

植物護(hù)坡的構(gòu)造穩(wěn)定性主要表現(xiàn)在護(hù)坡植物的固坡效果和防止水土的流失性。監(jiān)測報告顯示，保護(hù)板植物長勢較好，新培育的枝葉和根系統(tǒng)提供較好的保護(hù)性特性。特別是土壤生物工程中的柳枝和垂柳枝構(gòu)建了前衛(wèi)植物群落，對河岸組建了良好的保護(hù)。使用土地生物工程方式和本地植物條件，穩(wěn)定和加強山區(qū)斜坡、河流、湖泊、堤壩等斜面，限制水土流失和生態(tài)恢復(fù)，大大轉(zhuǎn)變這些地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。比如，西部地區(qū)有沙柳、檸檬、沙棘等適應(yīng)性強的灌木。主要是因為此類植物具有根深、枝葉茂盛、抗旱、抗寒的特征，因而可在較為惡劣的氣候條件下生存，可起到防風(fēng)固沙的作用。

5 河道植物護(hù)坡及試點工程建設(shè)情況

植物護(hù)坡技術(shù)是通過植被功能來保護(hù)水分、固化土壤、保護(hù)邊坡、保護(hù)生態(tài)的作用、穩(wěn)定邊坡土質(zhì)、保護(hù)河道水質(zhì)、創(chuàng)新生態(tài)環(huán)境的一種全面性管理措施。它是一項全面性的技術(shù)，牽扯水利工程學(xué)、巖土工程學(xué)、恢復(fù)生態(tài)學(xué)、植物學(xué)、土壤肥料學(xué)等諸多學(xué)科和工程和非工程聯(lián)系的全面技術(shù)。

在自然狀態(tài)下，河道普遍全有植物存在，有正常水位以下的河道水生植物，正常水位以上和洪水水位以下的河道斜面植物和沙灘植物，以及含有超過洪水水位的河道堤壩上的植物。植物類別有矮小的草本植物和地被植物，緊密的灌木和堅硬的喬木，伴隨著人口的增加，人們對土地的需求越來越多，對生活環(huán)境的要求也隨之改變。在這個時期，經(jīng)常發(fā)生了人和水爭奪土地的糾紛。人們經(jīng)常清除了河岸的植物，人工硬化模式替換了河岸植物，盡可能使用狹窄的河道來運送人們必要的水資源，透露人們 不需要洪水。上世紀(jì)末中國的城市河道治理是這個階段的突出楷模。有些新興城市乃至有三面光禿的人工渠型河道。隨著經(jīng)濟的發(fā)展、生活水平的提高和人們對環(huán)境意識的加深，人們對河道作用的認(rèn)知不斷轉(zhuǎn)變，批判了河道的大量硬化治理措施。因此，在新的河道治理過程中，人們開始注重生態(tài)治理和仿照自然河道構(gòu)建。浙江省萬里長城清水河道施工項目的宗旨是“水清、流暢，岸綠、景美”。為了實現(xiàn)這個施工宗旨，各級財政在5年內(nèi)投資150億元，利用疏浚，護(hù)岸，綠化，截污等全面措施，整治河道1.5萬千米。為了協(xié)助工程項目的施工，浙江省科學(xué)技術(shù)廳和水利廳分別設(shè)立了項目，研究了植物措施在攔截污染物、固土護(hù)坡、水源涵養(yǎng)和環(huán)境美化方面的作用。按照浙江省的地理和地形分布狀況，課題組在全省區(qū)域內(nèi)挑選山區(qū)、丘陵區(qū)、平原和沿海開墾區(qū)的河道構(gòu)建試點工程，開展實地測試和觀測，獲得課題研究的首要材料。總共構(gòu)建了7個試點工程項目，根據(jù)不同類別的河道作用、水分涵養(yǎng)特征和立體基礎(chǔ)等方面的特征和要求，設(shè)置了不同的植被形式。通過試驗觀測，試驗項目中植物生長良好，植物措施在固土護(hù)坡、攔截污染物、污染防護(hù)、環(huán)境美觀化等諸多層面提供了良好功能。

6 水利工程中河道生態(tài)護(hù)坡建設(shè)的技術(shù)要點

生態(tài)護(hù)坡主要包括有人工種草（種草皮、種子撒播）、土工物質(zhì)固土護(hù)坡（植被毯、生態(tài)袋、立體植被網(wǎng)等）、生態(tài)混凝土護(hù)坡、植草砌塊類型（植草磚、鏈條磚等）、護(hù)坡等模式。

6.1 人工播種護(hù)坡方式

在打造建設(shè)河道時，針對河道的生態(tài)護(hù)坡為題可以通過使用人工播種草類植物的方式進(jìn)行護(hù)坡工作，這種技術(shù)方式是采用人工的方式對河道坡面進(jìn)行草類植物的播撒種植。在生態(tài)河道的建設(shè)過程中，選擇播種草類體系時，必須要優(yōu)先選擇根系固土能力好，根系發(fā)達(dá)的草類植物，這樣就可以很好地避免草類植物對坡面固土性能不好的情況出現(xiàn)。在對河道坡面鋪設(shè)天然的草皮時，主要應(yīng)運用平鋪的方式進(jìn)行鋪設(shè)，尤其是針對河道邊坡較緩的坡面更應(yīng)采取這種方式。但是，在處理水流流速快的河堤坡面時，此時使用人工播種草類植物的方式進(jìn)行護(hù)坡則略顯不適。工程建設(shè)人員在初期的施工階段時，對于草類植物的種植還可以使用水利噴播種草護(hù)坡技術(shù)建設(shè)生態(tài)護(hù)坡。在使用這種種草技術(shù)時，技術(shù)人員要把握好材料比例，針對不同地域調(diào)配合適的原材料比例，并且通過機械的方式噴灑到河道堤防護(hù)坡上。這種技術(shù)的主要特點是種植效速度高，效率快，種植的草籽出苗整齊，發(fā)芽速度較快，針對生態(tài)價值能夠體現(xiàn)出較高的價值。

6.2 工程材料的土壤粘結(jié)和斜面防護(hù)技術(shù)

對于水利工程的生態(tài)河道保護(hù)坡的施工，工作人員能夠應(yīng)用土工材料的加固和保護(hù)坡的施工技術(shù)。在這項技術(shù)的實際應(yīng)用中，工作人員必須清楚地毯栽培、生態(tài)袋、三維植被網(wǎng)等重要使用類別。這是比較前衛(wèi)的施工技術(shù)。所使用的建筑材料是聚丙烯等高分子材料。經(jīng)過材料改造，可以構(gòu)建成質(zhì)地平穩(wěn)、彈性好、高度和空間恰當(dāng)?shù)墓掏辆W(wǎng)墊。在實際使用當(dāng)中，工作人員必須通過保護(hù)板中的植物根系統(tǒng)的網(wǎng)格來達(dá)到植物平衡的發(fā)育。另外，地毯還可以結(jié)合草坪和土壤表面，達(dá)到有效的邊緣坡防護(hù)。為了更好地保護(hù)土壤和邊緣坡，工作人員可以構(gòu)建三維植被網(wǎng)，充分聯(lián)系地形，選擇適當(dāng)?shù)闹脖唬瑯?gòu)建植被邊緣板的三維防護(hù)，結(jié)合填埋和種植草種等工作，改善土壤固結(jié)和邊緣坡的防護(hù)[3]。

6.3 混凝土斜坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)

混凝土防護(hù)板的生態(tài)技術(shù)也能充分達(dá)到河道保護(hù)層。使用這個技術(shù)的時候，工作人員必須構(gòu)筑混凝土框架，在當(dāng)中組織磨砂混凝土。在磨砂混凝土中，植物能夠利用空隙發(fā)育，所以植物可以與混凝土結(jié)構(gòu)充分的結(jié)合，構(gòu)建一個全面的生態(tài)系統(tǒng)?；炷两Y(jié)構(gòu)下生態(tài)保護(hù)系統(tǒng)的特點比較明顯：第一，生態(tài)混凝土可以分為土木格柵層和有機客土層?？屯劣袡C層主要包括生物添加劑、泥炭、礫、保水劑等。施工期間，這個層必須與斜面的原狀土連接。在生態(tài)混凝土土工格室里，植物在土工格室里發(fā)育的話，它們的根就會不斷滲透到下面的土壤里。利用根系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定，它們可以構(gòu)建與梯度對應(yīng)的垂直網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，然后植物的根系統(tǒng)垂直和水平拓展，形成三維根晶格。在這種情況下，噴射層與邊緣坂更緊密地結(jié)合。其次，在混凝土斜坡的生態(tài)防護(hù)工程過程中，工作人員添加肥料，提高土壤生物活性，充分減少土壤堿度，激活土壤微環(huán)境。最后，在采用網(wǎng)格邊緣坂生態(tài)防護(hù)技術(shù)的情況下，建設(shè)者在確定網(wǎng)格時必須使用磚石混凝割土塊或現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)材料。構(gòu)建網(wǎng)狀物后，為了達(dá)到植物的栽培需求，必須填充腐殖質(zhì)土壤。在生態(tài)網(wǎng)狀物保護(hù)的施工過程中，工程師必須注意采用新技術(shù)，即現(xiàn)澆網(wǎng)狀物護(hù)坡技術(shù)，提高生態(tài)網(wǎng)狀物保護(hù)的施工水平。

6.4 植草塊傾斜面防護(hù)技術(shù)

在使用植草塊保護(hù)坡的情況下，工作人員必須嚴(yán)格控制材料質(zhì)量，包括多元混凝土和固水材料。另外，在建設(shè)植物生態(tài)混凝土?xí)r，必須添加緩釋添加劑和表面土。植物生態(tài)混凝土的基本結(jié)構(gòu)是由多元混凝土組成的。綠色保護(hù)板的植草塊具有一定的間隙，可以達(dá)到植被的發(fā)育需求，促進(jìn)混凝土表層溫度有所下降，并與植物的發(fā)育要求一致。利用建設(shè)植物割塊生態(tài)保護(hù)坡，可以有效防止大范圍雨水沖洗邊坡，而且投入少、建設(shè)迅速，所以具有推廣價值。