浅谈防洪工程的生态护坡

□ 崔海洋 于永利 任红玲

堤防、河道护坡是防洪工程的基础设施，通过技术创新来选择和确立兼顾防洪与生态的护坡方式，是防洪工程建设的重大课题之一。

一、防洪工程生态护坡的发展方向

人类在与江河长期斗争的实践中，探索出适应当地自然条件的河工建筑物模式。堤防、河道防洪护坡工程也一样，同一河流的上游与下游、同一国家的北方与南方、发达国家与发展中国家都有所不同。在不同的时代，人们对堤防河道护坡的认识和要求也不相同，现阶段，在人们对水环境要求越来越高、追求人与自然和谐相处的历史条件下，生态护坡日益受到重视。

20世纪90年代初我国出现了生态护坡的概念，进入21世纪，随着经济快速发展，生态与环境恶化日益加重，特别是严重的水污染引发了新的治水理念变革，一些能减少水污染、与自然环境和景观相适应的新型护坡不断出现，对生态护坡的研究也不断深入。

目前，我国开始试验推广的生态护坡主要有：植被护坡、土工材料复合种植基护坡、植被型生态混凝土护坡和水泥生态种植基护坡。我国生态护坡建设主要是借鉴国外经验后自主开发的产品，另外也部分引进国外先进产品。正确地把握生态护坡生长习性，选择适合本地自然条件的类型，需要明确生态护坡的本质和特点。

（一）生态护坡并非与传统护坡完全对立

一部分生态护坡是在传统护坡基础上发展而来的，但较传统护坡更具生机，与周围景观相协调。生态护坡具有一定的开放性，能保护生物的多样性，较少改变河道生物栖息环境。生态护坡材料以环保材料为主，多数为天然材料，对环境污染小。

传统护坡主要指砌石护坡和目前大量使用的预制混凝土块。这些护坡中的干砌块石护坡随着时间久远和大自然的自我修复，与自然界达成新的平衡，与天然土坡一样，上面也生长植被，也具备生态护坡的特征。随着时间的流逝，在新的条件下重新建立新的平衡，这是自然规律。只要我们认识到这一点，就不会把传统护坡与生态护坡完全对立。

（二）生态护坡不等于景观护坡，景观护坡受水位线限制

一般认为生态护坡就是植被护坡，这一观点不准确。观察水库或湖泊，可以发现其水面线与岸坡植被之间有一条明显的水平分隔带，它是由水面线涨落造成的，植被一般在水面线之上。河道边坡同样如此，植被生长受水位、季节、温度和雨量的影响，在河道边坡上呈水平分布，与护坡材料相关。但即使是天然土坡，在一定的高程之下也无法布置植被护坡，尤其是大江大河。景观护坡(植被护坡)只是生态护坡的一种，修建景观护坡必须首先考虑水位影响。

（三）生态护坡不是解决河道污染的有效手段，其自然净化河道的能力有限

人们最初设计生态护坡的目的之一是净化河道，但这一构想几乎无法实现。河流水体污染主要来自城市排污、农田化肥农药、大气酸雨，自20世纪50年代以来，发达国家都面临过水环境污染，没有哪一个国家主要依靠生态措施减缓或消除水污染。建设生态护坡不能夸大其自净能力，更不能寄希望它来治理污水。

（四）生态护坡建设应适应我国自然条件和经济社会发展

生态护坡是实现生态水利的一部分，发展生态护坡必须适应我国自然条件和经济社会发展的需要。

1.护坡首先要满足防洪功能，就是说护坡主要作用是防御洪水，其他功能都服务于防洪，护坡满足生态需求同样不能因此而削弱其主导功能。

2.生态护坡最重要的特征是恢复河流天然属性。应尽量选择天然材料，如天然石材、草皮等，尽量少用水泥和人工合成材料。天然材料自然耐久性好，与河流不相排斥，即使发生化学反应也很漫长，而人工合成材料却难以做到这一点。天然材料的另一特性就是容易在河道中形成新的自然平衡，较快恢复河道天然景观。

3.发达国家修建生态护坡的一些做法值得借鉴，不能照搬。

二、建设资源节约型护坡

随着经济的发展，一些主要原材料、能源、水、土地纷纷告缺，资源的利用和保护成为人们关注的焦点。护坡工程在水利工程建设中量大面广，如何做到节约资源、合理投入，取得最佳收益值得探讨。

（一）重视护坡工程的可行性研究，尽量减少硬化河道

避免河道混凝土护坡建后再拆，尽量少建或用非工程措施解决。比如：河岸凹凸不平、边坡土质抗冲刷能力强、数十年未发生崩岸的河段；河流岸滩较宽、边坡平缓、植被生长良好的河段；土堤迎水面边坡在特大洪水年份也未发生浪坎、跌窝等险情的河段都可采取生态护坡的方法。

当然，河道岸坡硬化对于防洪来说是有利的。近年来，我国水利工程的生态与环境评估越来越受到重视，采用工程措施还是非工程措施必须综合分析，权衡利弊。总之，对河道堤防护坡工程进行严谨科学的可行性研究，是实现资源节约的前提。

（二）工程技术措施要创新

真正实现生态护坡节约资源，必须开拓新的思路。首先要尽量减少不可再生资源的使用量，其次要充分考虑护坡的造价与使用年限。

1.尽量减少混凝土使用量，优先采用天然石材。其目的首先是营造“自然河流”，使之在资源节约方面有其合理性。混凝土预制块护坡与砌块护坡的特性比较如下：

（1）耐久性。河道堤防护坡破坏主要有脱落、塌陷、滑动、鼓胀、崩塌和剥蚀。除剥蚀外，其他破坏类型预制混凝土护坡与砌石护坡无明显差别，都可以通过日常维修解决。但通过多年的观察，两类护坡材料的耐久性不同。护坡工程常用的天然块石有石英砂岩、片麻岩、正长岩等，抗压强度在80～500MPa，其表面致密，水与石料之间的分解、溶蚀和冲刷作用极其漫长，天然块石耐久性优异。

我国现阶段大量使用的预制混凝土六角块一般采用C15或C20标号，抗压强度15～20MPa，相当于1：3.5的水泥砂浆包裹碎石。在生产预制混凝土过程中，水泥硬化后的水泥石在正常情况下有较好的耐久性。但在与流动的河水、含硫酸盐、镁盐或碳酸的污水长期接触时，混凝土就会发生软水腐蚀、硫酸盐或溶解性化学腐蚀，强度下降。低于C20标号的混凝土，水泥含量较少，混凝土浆中多余水分蒸发而留下的气孔、水泥浆泌水形成的毛细管孔及骨料下部的水囊，容易造成混凝土内部孔隙，混凝土腐蚀作用加快，预制混凝土护坡的耐久性不高。

（2）经济性。目前采用的预制C15混凝土六角块护坡，其铺砌定额直接费约45元/m3（不含垫层费用，包括预制12cm厚混凝土六角块、成品运输、铺砌费）。实际上以45元/m3的价格是无法买到块石，如果把块石单价提高到120元/m3，其成本与混凝土六角块护坡相同。干砌块石护坡厚度为25cm，其使用年限远大于12cm厚的混凝土块护坡，从长远来看，其经济性比混凝土护坡好。

（3）节能性。比较护坡块石(粗料石)与预制混凝土块的生产过程，可以明显看出前者耗费能源少。

天然块石可循环使用，而人工预制混凝土块不易做到，在重视循环经济的今天，采用天然石材更具优势。

2.提高预制混凝土构件的强度。在一些平原地区由于天然石材匮乏，运输成本过高，或城市景观建设需要，只能采用混凝土预制件来铺砌护坡。在这种情况下，可以将混凝土预制块标号提高到C25。混凝土标号的提高，可以增强混凝土密实性，使其表面和内部具有更多封闭孔隙来阻止环境水侵入，从而保证混凝土块具有更好的抗侵蚀性，虽然增加了修建成本，但是使用年限的加长使护坡的年分摊成本变小。

三、防洪护坡创新中应重视的几个问题

（一）政策支持

长期防洪护坡工程建设，人们已习惯于建设传统护坡。对于新技术和创新成果的推广，必然会遇到这样那样的阻力，必须有一定的政策支持，才能确保新一代护坡技术的广泛应用。

（二）既重视具体设计，又重视宏观视野

护坡设计看似简单，但要做出符合中国经济社会发展和时代要求的优秀方案，必须要将工程师、艺术家、经济师和环境保护部门的思维溶于一体。在具体设计时，对我国遵循的模式、能源消耗、矿产总量和污染排放处置等都要有一定的了解。

（三）重视科技创新

护坡是一种相对低技术含量的水利工程，如果大量引进国外产品，经济上极不合算。要重视科技创新，充分调动水利科技工作者的积极性，开发出具有自主知识产权的新一代护坡产品。

（四）材料创新是关键

河道堤防护坡工程建设耗废大量的块石、混凝土预制块或其他材料，其成本占工程总费用的比例大。因此，一定要重视护坡原材料、半成品生产的技术创新，加快开采、加工、运输各环节配套升级，制定既开放竞争、又保证规模生产的产业政策，将护坡工程技术发展的切入点定在半成品生产创新上。

四、结束语

生态护坡工程符合可持续发展的理念，值得普遍推广应用。要在相关科学研究的基础上，针对生态护坡难点问题展开系列研究，加大科研投入，将生态护坡功能、工程功能及安全功能同等考虑。防洪工程生态护坡工程建设，应树立“尊重自然、恢复自然”的理念，使护坡工程与周围环境融为一体。