河道护坡向生态化发展探析

张正阳，徐 超，冯东利

（天津市引滦工程潮白河管理处，天津 301800）

河道护坡指的是防止河流、河道边坡受水流冲刷，在坡面上所做的各种铺砌和栽植的统称。河道护坡工程的发展是人类在与江河长期斗争的实践中不断探索出一些适应当地自然条件的模式，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。不仅如此，在不同的时代，人们对河道堤防护坡的认识和要求也不相同。人们过去比较注重河道的行洪速度、河道冲刷、水土保持等因素，如今随着“尊重自然、恢复自然”理念的深入，在保证河道原有功能的基础上，更多地把注意力转向生态和景观。特别是在严重的水污染引发了新的治水理念条件下，为减少水污染，与自然环境相适应的生态护坡型式脱颖而出，并日益受到重视。

1 传统河道护坡的型式及影响

1.1 护坡型式

传统的河道护坡和结构形式是在一定历史条件下形成的。从河道整治的角度看，河道的主要功能是航运、排灌和调蓄等，因此一般对河道边坡采取一定的支挡、加固与防护措施，主要有重力式挡墙、扶壁式挡墙、悬臂式挡墙、板肋式锚杆挡墙支护等形式，主要采用混凝土、块石等比较长期耐用坚硬材料。

1.2 护坡影响

毋庸置疑，传统的河道护坡在约束水的行为、防止水土流失方面发挥了重要作用，为广大人民创造了一个相对安全的生活和发展空间。但是，其在对保护水的自然清洁和维持人与水环境的和谐方面有所欠缺。一是对景观环境的影响。整齐划一的河道断面与现代人们追求的回归自然的景观需求不相一致。昔日的碧水荡漾、青草幽幽、白帆点点的景象被坚固的护坡和挡墙破坏得无影无踪，人们只能越过灰白高耸的混凝土挡墙才能看到有几条混凝土驳船在污浊黑臭的河道里发出噪人的嘟嘟声，这与现代城市河道周边的现代或古典的建筑物都极不相称，与周围环境也极不协调。二是对生态的破坏。传统的护坡工程将整个河岸表面封闭起来，隔绝了土壤与水体之间的物质交换，生态系统的食物链被断开，使土壤和水体中的生物失去了赖以生存的环境，河水自净能力大为降低，水质可能恶化，沿河野生生物种类减少。三是对居民生存环境的影响。传统的混凝土护坡在施工中均不同程度地使用了一些添加剂，如抗冻剂、膨胀剂等，这些添加剂在水中发生反应，对水质和水环境产生不利的影响。岸坡没有天然植物作为屏障，会使岸边的垃圾轻易入水，造成污染。同时，没有绿色的传统护坡使河道失去了原有的生机。

2 河道生态护坡的内涵及技术

2.1 护坡内涵

河道生态护坡是一个系统的含义，首先是护坡，其次是生态。具体内涵一般包括6个方面。第一，生态护坡在满足行洪排涝要求的基础上，保证岸坡的稳定，防止水土流失；第二，它是开放式的系统，是与周围生态系统密切联系的，不断与周围生态系统进行物质交换；第三，它是动态平衡的系统，系统内的生物之间存在着复杂的食物链，它们互为食物，保持着系统的动态平衡；第四，它是动力式的系统，水流对岸坡有冲刷作用，岸坡对水流有阻碍作用，岸坡生态系统是地表水与地下水交换的媒介；第五，它是整个生态系统的一个子系统，与其他生态系统之间是相互协调、协同发展的，它的生态功能好坏直接影响其他生态子系统功能的发挥，甚至还会破坏其他生态系统；第六，它是可持续发展的系统。

2.2 护坡技术

从北京、上海、广州等城市的河道整治实践中可以看出，目前主要采取以下几种生态护坡技术。

（1）植物护坡：采用发达根系植物进行护坡固土，既可以达到固土保沙、防止水土流失的目的，又可以满足生态环境的需要。但是，此种方式在当年易被雨水冲刷形成深沟，护坡效果差。而且，不宜在水下、行洪流速超过3 m/s的土堤迎水坡面和河流弯道等重点地段采用。

（2）土工材料固土种植基护坡：土工材料固土种植基可分为土工网垫固土种植基、土工单元固土种植基等多种形式。土工网垫固土种植基，主要由聚丙烯等高分子材料制成的网垫和种植土、籽等组成。固土网垫是由多层非拉伸网和双向拉伸平面网组成，在多层网的交接点经热熔后粘接，形成稳定的空间网垫。该网垫质地疏松、柔韧，有合适的高度和空间，可充填并存储土壤和沙粒。植物的根系可以穿过网孔均衡生长，长成后的草皮可使网垫、草皮、泥土表层牢固地结合在一起。此种方式比单纯植物护坡抗雨水冲刷效果稍好，但仍难以抵御较大水流侵蚀。

（3）铁丝网与碎石复合种植基：铁丝网与碎石复合种植基主要由镀锌或喷塑铁丝网笼装碎石、肥料及种植土组成。镀锌铁丝网笼容易锈蚀，在河道护坡方面一般不宜选用，而应选用耐锈蚀的喷塑铁丝网笼。铁丝网与碎石复合种植基一个最大的优点就是它比较适合于流速大的河道，抗冲刷能力强、整体性好、适应地基变形能力强，避免了预制的混凝土块体护坡的整体性差和现浇混凝土护坡与模袋混凝土护坡适应地基变形能力差的弱点，同时又能满足生态型护坡的要求，即使进行全断面护砌生物与微生物都能照样生存。而且，铁丝网笼可以做成不同形状，既可以用作护坡，又可以做成砌体挡土墙。

（4）土工格栅固土种植基：主要是土工格栅进行土体加固，并在边坡上植草固土。土工格栅是以聚丙烯、高密度聚乙烯为原料经挤压、拉伸而成的，有单向、双向土工格栅之分。设置土工格栅，增加了土体摩阻力，同时土体中的孔隙水压力也迅速消散，所以增加了土体整体稳定和承载力。而且，由于格栅的锚固作用抗滑力矩增加，草皮生根后草、土、格栅形成一体，更加提高了边坡的稳定性。

（5）植被型生态混凝土护坡：植被型生态混凝土由多孔混凝土、保水材料、缓释肥料和表层土组成。多孔混凝土由粗骨料、水泥、适量的细掺和料组成，是植被型生态混凝土的骨架，具有较高透气性，在很大程度上保持了被保护土与空气间的湿、热交换能力。保水材料以有机质保水剂为主，并掺入无机保水剂混合使用，为植物提供必需的水分。表层土铺设于多孔混凝土表面，形成植被发芽空间，减少土中水分蒸发，提供植被发芽初期的养分，防止草生长初期混凝土表面过热。植被型生态混凝土对水流具有较好的抗冲刷性能，上面的覆草具有缓冲性能。这种护坡受水位骤降的影响较小；在季节性寒冷地区，有利于排出和降低被保护土内含水量，减少冻害破坏。

（6）高性能土壤固化剂护坡：固化剂是以水泥为主体掺入特殊的激发元素制成的，其作用机理主要是固化剂中的水分子调节剂与土壤中的水分子形成化学键，对水分子有很强的吸咐作用，利用土壤稳定固化（其中含有微晶核），通过晶核配位在土颗粒孔隙中生成针状晶体，填充土体孔隙，形成骨架结构，固化剂中的固化分子通过交联形成三维网状结构，从而提高土壤的抗压、抗渗、抗折等性能指标。

3 天津市引滦明渠潮白河段两岸绿化现状及效果

随着近年来社会对水利工程生态影响问题的争论，决策者和建设者已经清醒认识到，引滦输水明渠不仅需要全面护砌、维修加固、封闭管理，更为关键的是输水工程不能再是“与世隔绝”的简单渠道，而应成为与周边环境融为一体的生态工程。

以潮白河管理处管辖段输水明渠为例，输水明渠全长34.2 km，渠道两岸共栽植各种树木40余万株，有各种乔木、灌木、果树、绿篱等30多个品种，总绿化面积达303万m3。输水明渠两岸绿化的实施得到了以下几方面的成效：一是减少水土流失。以往堤岸植被很少，黄土裸露，一遇降雨，大堤被雨水冲刷成条条水沟，泥土被卷进河床里，造成河道淤积。现在绿化覆盖率达到百分之百，明渠两岸林成网、树成行，既保土固沙，又美化了环境，形成了河道、树木、景观小品、护网一体化的景观效果。二是净化空气。输水明渠成了天然的大氧吧，对减少水量蒸发和水质保护十分有利。三是绿化获得经济效益。两岸的果树、乔木、灌木，不久就可结果或成材，将是一笔可观的经济效益。

生态护坡不仅具有传统护坡的功能，而且还融入了生态、景观、文化等多方面内容，从而可以实现人与自然的和谐共处。选择具有适用性、经济性和质量效益的生态护坡，是人类“尊重自然，恢复自然”的必然发展趋势。