基于河道生态护坡的施工技术研究

陈广华

(朝阳县水利勘测设计队，辽宁 朝阳 122000)

1 传统河道治理

河道具有农田灌溉、水源涵养、防洪排涝、航运等功能，一直以来传统河道治理都比较注重行洪排涝功能，而较少考虑水源涵养、水质净化等生态功能。因此，以往河道治理多选用混凝土、浆砌石等硬质材料，由此构造的护坡耐久性好、水流速度快、抗冲刷能力和行洪能力强。在一定条件下修建的护岸形式，对约束洪水、防止土壤侵蚀、农田灌溉等具有重要作用，为沿河经济发展以及居民生活创造相对安全的空间，但在水源涵养、水环境修复、雨污水过滤等方面还存在许多不足之处。

1)影响生活环境。为了满足施工要求，混凝土或浆砌石护坡都会掺入一定的外加剂，如减水剂、早强剂、抗冻剂、膨胀剂等，这些外加剂在水体中发生一系列物理、化学反应，在降低河流水质、破坏水环境的同时，显著影响着水生动植物的生长。同时，硬质边坡市区了天然植被吸附、过滤功能，在降水径流下地表有害重金属或有机质等直接流入河道，污染水体[1]。虽然，这并不是直接导致水质恶化的主要原因，但加剧了水质恶化，硬质块石完全的覆盖原有自然岸坡，这与水环境优美、人文景观和谐的建设要求不符，更加违背了返璞归真、回归自然的理念。

2)破坏景观环境。人与自然和谐相处属于人们安居乐业的重要标志，而鱼游浅底、碧波荡漾、满目青绿、大树庇荫的自然景观与现代工业文明已渐行渐远，硬质水泥块石、挡墙边坡将水生与陆生植被生硬的阻断，潮起潮落留下的污染破坏了河水孕育生命的功能，以往青翠、绿意的自然景观逐渐消失。

3)破坏水生环境。采用硬质护坡覆盖整个河岸表面，严重破坏了原有水生、陆生动植物的生长环境，并且硬质边坡阻断了浅层地下水、河流、地表水之间的交流，因河岸的自然过滤、渗透功能的丧失河水变得更加浑浊。硬质边坡对生态环境的破坏主要表现在：①采用水泥石、块石等材料修筑河流岸坡时降低了河道的水源涵养和水质净化功能，难以维持原有水生物种的生长，这进一步降低了河道的自净能力，加剧了水体恶化；②河水受到阳光照射出现明显的水文变化，不利于维持水系统平衡，特别是夏季高温季节极易滋生病菌、蚊蝇等；③硬质岸坡会加快水流速度，将部分水生物冲走并致使生物多样性减少，加之河岸缺少天然植被，严重破坏了野生动植物的生存环境。据统计，城市河道选用硬质衬砌后，其物种多样性降低约60%，部分水生物种类也有明显的减少[2]。

2 河道生态护坡设计

2.1 基本概念

目前，关于生态护坡学术界尚未形成统一的定义。生态护坡涉及土壤学、水力学、景观学、生态学等多门学科，若单纯的将生态护坡理解成是种植植物，具有一定的片面性。根据相关文献资料，本研究认为生态护坡应将水位变动区的水土保持与自然生态有机结合，统筹考虑植物、工程两大措施。因此，归纳总结的生态护坡应具备以下特征：①在保证岸坡稳定、行洪安全的情况下，将河道建设成能够与周边生态系统紧密相连、周围环境物资自由交流的开放式系统；②考虑到水流与岸坡之间存在的阻碍、冲刷关系，生态护坡要维持河流系统的良性循环和平衡稳定，有利于地表水、水流与地下水的交换；③自然、资源、社会与生态护坡共同构成整个生态系统，各子系统间具有相互协调、协同发展的关系，生态护坡能够促进其它系统功能的充分发挥，一定条件下也会产生不利的影响；④生态系统要不断改进、持续优化、正常循环，属于动力式系统[3-5]。

2.2 设计原则

生态护坡能够抵抗水流冲刷、保持岸坡安全稳定的根本原因就是利用植物根系的“锚固”作用，因此袋体内固定植物的生长基质发挥着重要作用。生态护坡因存在投资成本低、环境优美等优势，在河道治理工程中的应用越来越广泛，生态护坡设计应遵循的原则如下：

1)安全性。保证河岸稳定和河道行洪安全是生态护坡的基本要求，在确保行洪安全的基础上要最大程度的减少投资成本。

2)生态性。生态岸坡要营造适于各类水生动植物生长、繁衍的空间，在深入分析水文条件和全面调查植物类型的情况下确定适合于不同水位变幅区间的植物。

3)美观性。将环境美化工程尽量应用于生态河道治理中，要尽量减少硬质材料、刚性结构的应用以增强护坡视觉上的“软效果”。

4)亲水性。尽可能应用自然材料以防二次污染的出现，科学设计护岸型式时必须考虑亲水性要求。

2.3 护岸功能

1)生态功能。将护坡治理与堤岸植物相融合的生态护坡施工技术应用于河道治理工程，能够创建水陆之间有效过渡的完整性河流生态系统。生态护坡有利于促进水域环境的多样化发展，为水生动植物创造栖息环境的同时发挥着较强的防洪抗旱功能。此外，生态护坡能够降低施工中产生的不利影响，切实提高沿河周边的林草覆盖率，可为实现人水和谐发展以及水域生物全面发展提供保障。

2)防洪功能。确保河流的防洪功能是实现生态护坡的重要目标，随着经济的不断发展以及生态修复技术的创新应用，生态护坡逐渐引起人们的高度重视。对于城市防洪生态护坡能够发挥一定的防洪作用，所以在生态护坡建设时要充分考虑区域防洪规划，结合实际情况科学设计整治方案。洪水来临时，生态护坡植被可以增加一定的储水量，从而降低洪涝灾害损失以及洪水量；干旱时期，生态护坡系统能够将存储于植被根部的水分渗入河流，在一定程度上缓解干涸现象。其中，如何合理的选择植物类型属于生态护坡工程的关键，为了有效调节、吸收水分通常选择根系较为庞大的植物，以更好的发挥防洪抗旱的功能[6]。

3)景观功能。与周边自然环境的协调性应作为河道生态护坡的控制重点，设计人员要充分掌握周边水域环境，切实保证生态系统自修复功能的提升。为了提高植物存活率，护岸植被的选择要尽量适合当地的地理条件以及气候环境，通过与河道系统的平顺连接促进生态环境的协调发展，实现周边生态环境与河流系统的平衡。此外，生态景观功能属于生态护坡的关键目标，结合现场环境特点开展生态护坡施工，并确保周边景观效果的提升，维持河道原有的天然状态以及生态环境与工程建设的协调发展。

2.4 生态系统

河道生态系统主要包括生物群落及其环境条件，生境因子有水体流态、气象条件、形态结构、水质水量等，而最重要的生境因子是水环境。植物、动物、微生物是构成群落的基本要素，以太阳能为驱动的河流生态系统是一个以各种生境因子、群落构成要素相互作用的能量流动和物质循环体系，通过食物链(网)保持群落的生存繁衍平衡，可确保河道的自净功能。系统循环过程中，碳循环规模与水中溶解氧、反应条件、分解者生物量有关，而大型水生动植物的收获或捕获与氮磷等营养盐的循环又换，多余氮磷从系统中的移出方式以收获或捕获为主。

3 河道生态护坡技术

3.1 植生型生态护坡

截至现今，植生型生态混凝土已被广泛应用于许多河道治理工程。实质上，该护坡技术就是一种多孔混凝土，其主要组成成分有粗骨料、水泥、适量掺合料等。保水剂掺入后，该生态混凝土能够有效融合有机与五级材料，在提供满足植物生长所需水分的情况下，还可提升岩土与土壤间的黏聚力，切实提高土壤的抗冲力。植生型生态混凝土还具有较好的水土保持能力，在河道治理中合理利用该技术可以改良土壤理化性质，促进植被的生长，有效抑制土壤侵蚀，发挥保持水土的功能。在有效保护环境的同时，可恢复河流生态和林草植被生长条件，实现生态环境与河道治理的协调发展。将生态砖应用于河道治理工程，为了能够充分利用该技术可以选用嵌固的施工方式，连锁式砌块技术实现了生态转的有效镶嵌，有效防止生态砖出现移动的情况。此外，可以利用绳索连接高强混凝土与铰接式砌块，由此构造矩阵铺面式联锁护坡。在坡面与砖地面铺设时要考虑生态要求，形成抗冲击能力强、完整性好、地基适应力强的护坡。

3.2 自然原型生态护坡

促进生态系统绿色发展、良性循环属于河道生态护坡的主要目标，所以相关工作的开展必须以周边环境保护为基本原则。自然原型护坡施工时要合理利用生态湖泊、河流设计理念，确保河道施工和施工安全，充分考虑护坡施工技术特点提升河道的景观效果和周边植物生长质量。河道生态易受自然原型护坡的影响，所以要合理的选择植物类型。一般条件下，选择的植物种类要适合气候变化以及河流环境，从而保证植物水分的吸收能力和生长效果。此外，要深入研究不同植物的净化功能，为取得更好的水质净化效果要选择净化功能较强的植物。

在河道治理工程中自然原型生态坡胡的应用可以提高岸坡稳定性，并且混合搭配灌木和乔木，通过合理布局规划可以更好的发挥灌木、乔木的优势，以科学的方法实现最佳的生态效果。植物选择过程中，选择根系庞大的植物能够提高河堤防洪能力，有效抑制径流冲刷及土壤侵蚀。

3.3 三维植被网护坡

将土工网垫护坡与植被护坡有机结合的三维植被网护坡技术，不仅能够充分发挥土工网护坡的优势，取得良好的植被护坡效果，而且可以显著提升河道防洪能力。近年来，在河道生态治理中三维植被网护坡逐渐达到广泛的应用，该项技术可为植物创造适宜的生长空间，切实提升护坡的整体稳固性，具有经济效益高、投资成本低、施工简便等优点。该项技术与土工合成材料结合，可以为植物生长创造良好的空间，且植物根系可以发挥相应的防护功能，即利用植物根系提高护坡稳定性。此外，在不破坏原有土壤的情况下三维植被网护坡还可以建设生态植物护坡，提高土工合成材料生态效果和防洪固土的功能，结合植物生长空间以及植物类型建设成良性循环的生态系统。

实际工程中应用三维植被网护坡技术时，要合理的选择植物类型，尽量选用根系庞大、生命力顽强、适于当地环境条件的植被，由此更加积极的促进生态系统的良性运行。

3.4 土工材料固土护坡

土工材料固土也是河道治理工程中中常见的一种护坡技术，主要有土工单元固土和土工材料网垫两种种植技术。两种方法都是以工程力学和植物学为基础，对护岸植物按照土材料特性实行加固整治，从而发挥相应的防护效果。在应用过程中土工单元固土种植技术需要合理的使用高密度化工材料，通过有效处理化工材料确保能够形成蜂窝状，以更好的填筑植物、草皮等材料，保证实现最佳的河坡效果；在实际应用过程中土工材料网垫固土技术主要是将种子、沙土放于化学材料内，利用具有较强柔性性的网垫保证植物的生长，在保证网垫与植物有效结合的基础上为植物提供有效的生长空间，此外通过网孔植物根系能够渗透到泥土内，从而提高护坡整体稳定性和抗冲刷能力。

4 结 论

河道治理工程中硬质护坡存在较大的局限性，已不能满足现阶段生态治理的要求，生态护坡作为水环境修复的“生命体”，可有效改善水环境和水生态，对实现河道治理预期目标具有重要作用。通过全面分析周边环境与护坡工程的协调关系，合理选择适用于不同河道的生态护岸技术，在保证河道行洪安全和岸坡稳定的基础上实现水环境的修复。