河道生态护坡的研究进展

周书桓 耿 楠 林贤达 余 汶 费思怡 童茹梦

（浙江水利水电学院浙江省农村水利水电资源配置与调控关键技术重点实验室，浙江杭州 310038）

生态护坡在满足护坡基本功能的基础上，有机结合了绿植景观、人文生态等，具备增加生物多样性、恢复生态系统等关键作用。本文对生态护坡技术进行梳理，对传统护坡技术根据主要材料进行分类总结，列举近年来的新型技术。

1 生态护坡的设计要求和原则

开始施工前应调查周围的生态环境，设计时全面考虑该工程对周围生态环境可能造成的影响和破坏，达到工程与周围环境的平衡和共赢局面。在规划阶段调查周围环境的生态可承受的区间（生态环境可以承受的最大和最小范围），是水利工程的施工中的硬性指标，可有效减少对生态的破坏。

（1）安全性和经济原则。

安全性是水利工程施工中最重要的环节之一，需要保证工程建设中的每步工序都具有规范性和安全性，且符合相关学科的规范标准，如工程力学和水文学等。经济原则就是在保证工程质量和承担较小风险的基础上，采用最少的资金成本获得最大的回报收益。

（2）空间异质性原则。

空间异质性指在一片空间里的生态环境是不均衡的、具有复杂性的。通常情况下，空间异质性指数越高就，空间越复杂，越复杂的环境能够容纳越多种类的生物在空间中生存，空间异质性指数对生态水利工程的选址具有指导作用。

（3）生态系统自我恢复原则。

生态水利工程在规划设计阶段，应遵循生态系统的自我恢复的原则。在水利生态工程建设的过程中，应当结合当地人文习俗和自然环境因素进行生态系统的规划设计。

2 生态护坡技术发展

20世纪30年代，生态护坡的理念和技术进入中欧地区并引起了广泛关注，在河堤的防护上采用扦插、三维植草护坡等方法。20世纪70年代，土壤生物工程护岸技术在欧美等发达国家得到广泛应用。20世纪80年代末，瑞士等欧洲国家研究并推出了一种新的生态相关技术，即自然型护坡。20世纪90年代初，日本在城镇河道边坡中采用了生态型护坡技术，并根据实际推出了植被生态混凝土护坡。进入工业社会后，我国开始推广驳坎、混凝土护岸类的“硬质”护坡，逐渐取代了原始的植物护坡。近年来，我国生态护坡方面取得较大进步。季永兴等分析了城镇原有的河道护坡结构，探索不同材料在护坡结构方面的可行方法；陈明曦等通过探索景观生态学的原理，研究了构建城市河道生态护岸的方法。

3 生态护坡的类型

常见的生态护坡根据使用材料可分为自然材料生态护坡、金属材料生态护坡、混凝土材料生态护坡、土工材料生态护坡。另外，提出了“新的生态护坡技术”的分类以方便了解生态护坡近年来的发展。

3.1 自然材料生态护坡

（1）植草护坡。

植草护坡是一种利用植被根系的加筋提高护坡土壤和坡面结构稳定性的防护手段，也和其他材料相结合，如植被与土工材料相结合的护坡结构，常见的有结合直立矮墙、混凝土方格植草等技术。在土工材料保护边坡稳定的基础上，植物的根系能够提高坡面的抗冲刷能力。

（2）木桩植被复合护岸。

该技术利用柱形的扰流消涡作用，在沿岸依次打入木桩以达到对护坡的抗冲刷保护作用，在上部土坡种植被。可减少地表径流，减缓河水对岸坡的侵蚀作用，岸边的栅栏与植物还可以形成景观，实现稳定性、生态性、景观性的统一。

（3）厚层基材喷薄技术。

该技术按比例将不同材料配置成类土壤结构，将种子、肥料，保护剂混入其中，均匀喷涂于岸面，为绿植生长营造良好的环境，植物具有良好的护坡和绿化作用。该技术可修复环境和提高护坡的稳定性，对护坡的保护具有促进作用。

3.2 金属材料生态护坡

（1）生态石笼网结构护岸。

该技术利用铁丝网笼将碎石、土块及肥料混合构成种植基，通过种植基构成土墙或台阶式护坡，通常坡面种绿植以起到绿化和抗冲刷作用，常用于流速较大河段。根据不同力学特点分为重力式挡土墙防护结构、半重力式挡土墙防护结构、稳定路基结构、加筋锚固防护结构。

（2）金属丝网箱护岸。

该技术在通常将五层或六层金属丝网箱叠在一起，并用石料对网箱内部进行填充，对网箱的钢丝进行防腐处理以提高耐久性。网箱内填充材料的孔隙有助于护岸内空气、水分的自由交换和水生动植物的生存生长，还能够起到保持水土和消声敛光的作用。

3.3 混凝土材料生态护坡

（1）预制混凝土连锁块体结构。

该结构一般由混凝土材料构成，采用一组几何形状、大小、重量都相同的小型结构拼接而成，结构的空隙处可种植绿植提高坡体的稳定性，适用于侵蚀作用较大的河岸。近年来我国学者在研究该技术的过程中，对原有的二维结构进行改进，研究出三维结构的混凝土连锁结构块体，大幅度提升了抗冲刷、抗滑和生态性能。

（2）水泥生态种植基技术。

该种植基由固、液、气三相构成，具备一定强度的多孔材料，固体物质主要由土壤、低碱水泥及有机肥料构成，液体物质主要由水和填充的保水剂构成，由秸秆等物质形成的空隙为气体部分提供了和外界交换的条件，还可在表面种植绿植起到绿化和抗冲刷作用。

（3）植被型生态混凝土护坡。

该技术因其生产效率高、机械化程度高以及可全坡面喷植的特点，在河道护坡方面被广泛采用。为减少生态砖之间的滑动，可采用连锁式砌块技术固定生态砖。该护坡可强化生态砖和坡面之间的稳固性，加强坡面的生态性和抗冲击能力，避免水土流失。

（4）土壤固化剂技术。

该技术以水泥和土壤为主体，加入固化剂促进土壤之间的物理化学反应，改善土壤颗粒间的连接结构和接触关系，提高了土壤的抗压、抗渗等性能，为绿植提供生长环境。该技术广泛应用于水利工程、道路交通等方面。

3.4 土工材料生态护坡

（1）生态袋护岸。

在生态袋中加入土壤、碎石和肥料等物质，根据生态袋的柔性特点形成了能够良好适应坡面角度变化的柔性护坡。关春曼等利用生态袋、石笼网等材料，改良出了新型生态挡墙，利用石笼网和废旧轮胎进行加固的同时结合生态袋的透水、柔性等特点，相较于传统的硬质护坡具有生态环保、使用寿命长等特点。

（2）土工格室生态护岸。

该技术因可就地取材的便利性和普适性被广泛应用于河道防护中。通过在需要保护的坡面铺设土工格室，在格室空隙中填充碎石、土壤等物质，在表面种植绿植保持水土。实验证明土工格室抗侵蚀性能良好，对红壤土边坡的降雨冲刷防护效果明显，值得推广。

（3）三维植被网护坡技术。

该技术包括植被护坡和土工网护坡两种技术，利用土工网为坡面提供强度，也可利用绿植来保持水土。该技术需要在坡面覆盖土工材料，为植被生长留够空间；坡面通过植物根系对土壤进行加固以提高坡面稳定性；若选用根系发达、生命力顽强的植物可以对该技术起到良好的促进效果。

4 生态护坡新技术

（1）特拉锚垫生态修复。

采用特拉锚垫固定土壤以减少土壤表面的水分蒸发和地表径流对土壤的侵蚀作用，为绿植提供了生长基质，并对其生长起到保护作用。技术由两个结构组成，反滤层保证透水不淤堵；草皮增强垫保护植物根茎以及抗冲刷。

（2）蜂巢格室约束系统生态护坡。

应用蜂巢约束技术实现边坡填充材料约束和稳定，通过三维柔性蜂巢网状结构的蜂巢格室及填料、土工布和植被构建复合覆盖保护层，具有安全可靠、经济合理、生态环保、稳定耐久的特点。

（3）“雷诺护垫+高性能基材层”护坡。

由雷诺护垫和高性能生态基材层两部分组成，是一种刚柔结合型护岸技术。刚性部分采用雷诺护垫代替块石，柔性部分在护垫表层覆盖一层高性能生态基材。该护岸抗冲性能较好，能够稳固边坡，为实际工程设计提供了一定的参考。技术优势：①柔性覆盖，可适应多种不同坡度的边坡；②紧密贴合，生态基材具有柔性，可适应坡度起伏的边坡；③加速生长，同时具有保护作用。

5 结语

本文通过对当前几种较成熟的技术和几种新技术进行分类比较，发现生态护坡的发展越来越贴合当地生态环境，这也是未来生态护坡的主要发展方向。