现代城市河道生态护坡的设计分析

肖海军

中冶建工集团有限公司，重庆 400084

社会经济的快速发展，人们更加重视环境保护，意识到河流生态系统良好发展的重要性。河流护坡整治工程在保证安全稳定的前提下，既具有水利工程的功效，又融入生态环保、城市园林景观及建筑艺术等内容，朝着有利于生态系统的保护和修复方向发展，保持与周边环境和人文景观的协调一致，实现自然景观与人工护坡的和谐统一。

1 生态护坡的优点

生态护坡的优点很多，主要表现为固土效果好、抗冲刷能力强、经济环保。生态护坡所采用的新型材料产品具有材料轻、耐磨损、韧性好、冲击力强、运输方便等优点，而且施工方法简便，可反复使用。生态护坡工程对生态环境产生的良好效应体现在以下几方面：（1）增强城市区域性水渗透率和透气面积，通过地表和空气相互交换热量和水分，降低城市表面温度，调节气候，有利于缓解城市“热岛效应”；（2）减轻雨季城市道路排水系统的负担，减少地表径流，显著降低暴雨对城市水体的污染。充分利用雨、雪、降水，增加地表相对湿度，补充城市日益枯竭的地下水资源，防止地层沉降，发挥透水路基蓄水功能；（3）消减行驶车辆的噪声，改善交通环境，给人们营造安静的生活环境。防止路面积水、夜间反光、冬季路面黑冰等现象，提高车辆和行人的舒适和安全性。（4）防止水土流失，改善城市地表植物和土壤使其有益于微生物的生存，调整生态平衡。植被可以恢复被破坏的生态环境，促进有机污染物降解，净化空气，调节小气候，达到改善环境的目的。因此，现代城市河道采用生态护坡设计具有重要意义。

2 生态护坡设计的要点

生态护坡相关设计要点：（1）为了促进护岸上面的植物生长，提供生物所需栖息地，要注重保留较大的孔隙率，以利于植物深植提高路堤结构稳定性；（2）保持地下水与河水的自由贯通，达到水汽循环的目的，实现物质、营养和能量的相互交换；（3）注重成本效益，具备一定自我修复能力，无需长期进行维护管理。护岸材料柔性多样化，以适应曲折河岸线。定水位以下断面适合采用矩形或梯形断面，既能满足定水位亲水性要求，又能满足洪水位泄洪要求，从而改善生态环境和景观，实现长期可持续发展的生态护坡。

3 生态护坡的设计方法

目前，生态护坡的设计方法很多，常用的就有十几种，各种护坡形式兼有利弊，因此在应用选择时，主要参照当地经济条件和自然环境等实际情况确定合适方法，通过充分调查、广泛取证，选出最适合的设计方案。

3.1 土质边坡液压喷播植草护坡

液压喷播植草技术应用范围广泛，可应用于河岸、公路、铁路两旁边坡绿化，也可应用于公共园林绿地、高尔夫球场建造、飞机场绿地、遭到破坏的自然山体地貌恢复、水土保持工程等绿化工程中，效果较好。液压喷播植草技术是利用装有空气压缩机的喷浆机组，将草籽、黏合剂、保湿剂、特殊肥料、水、纸浆及土壤改良剂等材料按照一定比例搅拌混合均匀后，直接将混合物喷射到提前已经平整好的种植面，完成跖草施工。这种方法具有保温保湿作用，草籽萌芽生长快，很快就能成坪覆盖种植坡面。在治理河岸水土流失，生物护坡防洪中效果尤其显著，它能够在普通绿化技术难以施工的大降坡坡面上建植草坪，施工速度快，操作方法简单，两个月后就能快速恢复受破坏山体原貌，防止山体滑坡和水土流失，达到固坡保土的目的。其局限性是不适用于靠近水的地方，只适用于护坡的背水面防护。

3.2 三维植被网喷播植草护坡设计

三维植被网也称为土工网垫固土种植基护坡，利用热塑型树脂作为主要材料做成三维结构网，底层是高模量的基础层，一般由3 ～4 层平面网组成，上覆起泡膨松网包，在包内填入种植土和草籽，既防冲刷又利于植物生长。其技术设计原理：当草皮还未形成之前，利用三维网的加筋锚固作用来保护坡面，避免受到风雨的侵蚀。当草皮长成之后，植物的根系与三维网筋相互连接，形成整体的模块结构，具有较高的抗拉强度，以此提高植草覆盖面积，三维网自身的高抗拉强度能使植物根部强度显著增加，达到护坡目的。

3.3 蜂巢式网格植草护坡

使用该边坡防护方法前，先要整理好边坡坡面，使用正六边形混凝土框砖，拼铺成蜂窝状网格，并在网格内，填充铺填种植土，再在砖框内栽草或直接铺设草坪。蜂巢限制系统使土壤质量与性能得到明显改善，在承重、护坡、河道保护和植被挡土墙的应用中，该系统为具有挑战性的土壤稳定问题提供了生态、环保、快速、经济的解决方案。所使用的框架砖一般是在预制场批量生产的，其应力结构合理，可以对坡面雨水径流有效分散，降低水流速度，防止坡面受到侵蚀，保护草皮的生长。这种防护措施的优点是受力结构合理，施工简单，外观整洁，美观大方，具有护坡和绿化双重作用；其缺点但是造价相对较高，对整体土壤固结的效果方面稍显不足。

4 生态护坡的实际案例

近期，某市启动了市郊河上游的河堤改造工程，一河两岸的河堤改造采用生态护坡形式，改造完成后，为群众提供一个人与自然和谐相处的亲水休闲场所。新动工改造的河堤根据实际情况大多采用三维植被网喷播植草技术，河堤从高到低以斜面形式下降，到了接近河面的地方，便是一片平地。这样的规划设计既能满足防洪需要，又能满足群众休闲娱乐需求。

4.1 工程设计要点

采用三维植被网喷播植草设计施工方案，有三个需要特别注意的地方，首先挂三维植被网喷播植草绿化，适用于土质边坡、坡比陡峭度小于1 ∶1 的路堑边坡、强风化基岩边坡等施工效果相对较好。其次，为了使三维网与网包内回填土高效结合，防止雨水冲刷造成回填土流失，应就地取黏性土。最后，为了保证三维植被网与坡面紧密结合，要尽量平整好铺设三维网的坡面，避免部分地方出现空鼓问题，造成所种植的草种难以着床，避免成坪之后的坡面有“斑禿”现象。

4.2 采用三维植被网喷播植草技术的设计施工

（1）按照设计要求清理边坡，清除杂草、杂树，喷洒野草抑制生长药剂。为了平缓坡面，以5 ～7cm 的厚度覆盖上覆土。上覆土厚度取决于土壤的类型和斜坡的平整度。平整后，根据边坡的干、湿条件，适宜用水润湿边坡，避免产生浮土和尘土。

（2）三维网垫沿斜坡由上至下铺平，将网垫使用U 形钉固定，U 形钉按照垂直间距100cm，横向间距140cm，交互错开排列，使用钢钉将网垫各处都紧密地固定于斜坡上。在铺设第二遍三维网格时，要和第一遍已铺设完成的三维网搭接处重叠铺设10 ～15cm，并使用U 形钉来固定搭接处，各个U 形钉在坡面保留约1m 间隔。在三维植被网格与各结构接触面范围的边缘，将三维网边缘卷曲5 ～10cm，用U形钉压紧，使三维网络与周围结构紧密接触。在三维植被网铺装固定以后，从坡顶进行人工铺装细土和肥料，覆盖三维网格。由于三维网包的尺寸一般偏小，为保证回填体密度，需要将其分步骤进行。滤网回填：滤网孔小于三维植被的树孔，回填土经网筛过滤后从上到下进行第一次回填和拍实，此时应注意忌用湿土。喷水沉降：为了防止出现“空鼓”问题，在第一次回填以后，用高压水车浇透土壤，使回填土自然沉降。在二次回填时重复以上步骤，完成二次回填之后，三维网、土壤和边坡泥土基本上已经融为一体，针对个别小区域范围“空鼓”，用泥浆泵再喷一次泥浆提高紧密度，最大程度上减少“空鼓”现象，直到现象消失。

（3）使用液压喷播机将种子、肥料、改良剂、保水剂和水的混合物均匀地喷洒在坡面上。喷洒、播种之后，可以根据情况撒少量土覆盖网包。聚丙烯无纺布覆盖作用是防止水流冲刷坡体和种子，保水保温，有利于花卉、草籽发芽。在植物养护阶段，前期应保持土壤湿润，促进种子发芽和快速生长。中期一般以天然降雨维持，在旱季，大约每月喷水两次。后期养护，每月喷水不超过两次，应及时施肥，预防病虫害。使用三维植被网喷播植草技术时，为增强植被固坡效果，突出自然植被多样性，在设计施工过程中应结合多种生态种植方式，尽量形成自然山水风光，同时实现生态形固土护坡及绿化美化环境的最佳效果。

5 结论

现代城市河道护坡设计改变了传统只注重河道自身的岸上坡稳定性和河道防洪排涝基本功能的模式，增加了对生存环境、景观环境和生态影响方面的考虑。现代化城市河堤护坡已经逐渐发展成为更适宜环境的生态护坡。生态护坡设计侧重在河堤从高到低以斜面形式下降，在河堤的斜面和临近水面处，适当进行绿化，配置休闲设施。河堤在防洪基础上，增加休闲娱乐的功能，更好实现人与自然和谐相处，有效维护生态环境平衡，满足现阶段的城市综合功能开发要求，给河道附近居民和生物提供了安全的栖息环境，是河道水利工程的必然发展趋势。