河道堤防植物护坡综述

柳兰君

南京市水利规划设计院股份有限公司 江苏 南京 210000

在河道生态系统中，岸壁护坡是连接水土的屏障，是确保河流生态系统健康发展的重要保障。以往的护坡主要应用浆垒砌、干垒块石、混凝土等硬性材料护坡。这种护坡的环境效果很低，防止了河流和平地间的互动。植物护坡是生态护坡中最主要的一种类型，众多的意义也被称为生态护坡。长期以来，研究人员一直在研究植物护坡的防护问题，但是到现在为止还没有形成统一的英语用语。国内有植被护坡、植物固坡、生物护坡工程、生态护坡工程之称。国家基本设施构建的质量直接就关系到国民经济的发展，水利工程项目的持续扩张，对水资源供求状况的平衡、河道生态环境的保护、景观成效的维持等部分具有重要作用。在水利工程的施工技术中，河道生态护坡的建设与河道生态成效的施展密切相关。所以，在目前的水利工程建设项目中，建设者必须重视对生态河道护坡技术展开探究，从稳定生态环境、有效转化水能的角度开始，陆续提高具体工程建设，健全全面水利工程的斜面管理措施。

1 河道存在的问题

1.1 河流污染

河流污染问题由来已久。原因如下：① 企业废水直接排入河流，尤其是印染、制革、造纸、食品、电镀等行业。为节约生产成本，不进行废水处理，不进行非法排放；② 畜禽养殖污水，部分养殖场位于河岸上或附近，粪便直接排入河流；③ 将生活污水和垃圾直接排入河流；④ 雨水的流入将污染物带入河流。

因此，目前的大多数河流都是污水、干涸的河流和到处都是垃圾。控制河流污染迫在眉睫。

1.2 非生态河道整治

长期以来，人们越来越重视河流的防洪排涝功能。河流的治理部分是单一的，主要是干砌石、砂浆砌石、现浇混凝土、预制混凝土、土工膜袋混凝土等，通常从护脚到坡顶，使原本活跃的河流变成灰色、裸露的砌石和钢筋混凝土河流[1]。

河流保护项目注重强度和耐久性，但忽视了项目本身对河流生态的影响。河流坡度的硬化削弱了河流的自净功能，使各种水生动物难以生存，并严重破坏了水体的生态环境。河道整治的首要任务是防洪，将防洪与生态建设有机地结合起来，实现“水清、绿岸、自然、生态”的综合整治目标，这是当前河道整治的一大趋势。因此，在实施新技术、新材料、新设备的同时，要坚持生态优先、资源节约、经济合理、安全适用、易于维护的原则。

2 河道生态护坡的主要功能

2.1 防止洪涝和干旱

水利工程项目的现代化发展把生态护坡技术成为主要技术之一。随着使用措施的陆续完善和技术的逐渐创新和发展，河道生态护坡工程的水平也逐渐提高，致使其顺利施展其的效果。利用建设健全的生态河道护坡工程，有助于防洪防旱。在生态护坡技术下，河道的水流可以科学调节，适应水域具体情况。受到洪水袭击的情况下，因为生态护坡工程植被多种多样，可以在相应程度上抵抗洪水的侵犯。在高温季节，生态护坡工程中的植被也可以排放其本身水分，达到延缓河道内的干旱情况。

2.2 保护河道生态环境

在水利工程施工当中，工作人员利用建设河道生态护坡工程，其主要目的之一是保护河道四周的生态环境，以此有助于河道四周的生态系统表现出相对稳定的情形。在建设生态坡工程时，工作人员必须顾及到严格遵循自然规律，从而最大程度实现物种之间的平衡，与此同时，也达到了人与自然和谐共处的理念。在此基础上，在河道生态系统建设过程中，工作人员必须了解河道四周的环境，清楚适合的种植植物，保证种植植物和当地植物协调共生，最终实现保护河道四周生态系统处于稳定状态的宗旨。

2.3 增加景观作用

河道的生态护坡技术自身是景观工程。利用在河道四周设置生态护坡，可以提高水利工程全面的景观作用。在建设河道生态护坡时，工作人员将在其中种植花卉和树木，这不仅可以维持生态环境的成效，而且可以美化河道四周的生态环境。在现代化水利工程利润目标的要求下，工作人员需要把审美作用作为重要参数，必须在实际工程项目施工过程中，重视工程景观和周边景观的一致，重视植物和水域，一起形成最美的景观形象。

3 植物措施护坡机理

河道坡岸植物的主要作用之一是维持土壤不流失，也就是土壤的固结和边坡的防护。河岸坡面土壤侵蚀通常包括三个具体过程：坡面土壤表面被雨水浸湿，动物踩踏和机械作业后松弛、破坏。疏松的土壤通过坡面的水流进行洗涤和流失。因滑坡或崩塌而引起的块状流失。从上游侵害到下游沉淀，不同的边坡表面基础显示出不同的侵害模式。最后，在土壤的抗侵蚀力与侵蚀力的相互作用下，导致了土壤的流失，河道堤防植物通过利用水文效用与机械效用可以有效地提高土壤的抗侵蚀力或者减少侵蚀力从而起到保护土壤维护坡岸的作用。河道堤防植物所运用的机械效应主要表现在植物对于坡岸土壤的保护作用，通过植物的深根与浅根来对土壤进行锚固与加筋工作，以此来提高坡岸土壤的抗侵蚀能力。在植物的生长过程当中，植物的根系可以对土壤强度进行不断的增强，提高河道坡岸土壤的聚合力，使其土壤在原有的基础之上通过植物根系的机械束缚牢牢固结成为一体。并且，植物的垂直根系可以将浅层根基固定到比较稳定的土层之上，更加提高了河道堤防的稳定性。同时，在河道植物的护坡作用还可以体现与对于块状物体运动的阻挡作用与支持作用，大大减少了物体滑落的可能性。河道护坡植物在水文效应运用上可以在一定程度上调节地下与地表水文状况，改善地面气候，使河道水循环系统得到一定的改善，提高坡面的抗侵蚀力[2]。

4 植物护坡技术的重要性

“绿水青山，便是金山银山”我国经济的可持续发展离不开河道的有效治理，而植物护坡技术有接近自然、成本小、维护要求不高、施工方便等优点，且固坡效果显著，为中国各种边坡（山坡、河流大坝、湖泊和水库、海岸边缘、都市河网等）的侵蚀控制和生态复原，给予了新的工程技术和方式。其中，土壤生物工程学的保护坂植物构建的河岸景观比较单调，如果保护坂植物细密发育，生物多样性就会下降。复合生物稳定技术是最有效的河岸稳定技术。斜面保护植物杞柳发育较好，但造价高，施工难度大。另外，石龙、土工布等人工基质不适宜当地别的植物的发育，促使植物群落构造稀少，多样性少。在具体的工程创作中，可以结合三种生态保护技术，充分应用自身的条件，取得最好的生态护坡复原作用。

植物护坡的构造稳定性主要表现在护坡植物的固坡效果和防止水土的流失性。监测报告显示，保护板植物长势较好，新培育的枝叶和根系统提供较好的保护性特性。特别是土壤生物工程中的柳枝和垂柳枝构建了前卫植物群落，对河岸组建了良好的保护。使用土地生物工程方式和本地植物条件，稳定和加强山区斜坡、河流、湖泊、堤坝等斜面，限制水土流失和生态恢复，大大转变这些地区的生态环境。比如，西部地区有沙柳、柠檬、沙棘等适应性强的灌木。主要是因为此类植物具有根深、枝叶茂盛、抗旱、抗寒的特征，因而可在较为恶劣的气候条件下生存，可起到防风固沙的作用。

5 河道植物护坡及试点工程建设情况

植物护坡技术是通过植被功能来保护水分、固化土壤、保护边坡、保护生态的作用、稳定边坡土质、保护河道水质、创新生态环境的一种全面性管理措施。它是一项全面性的技术，牵扯水利工程学、岩土工程学、恢复生态学、植物学、土壤肥料学等诸多学科和工程和非工程联系的全面技术。

在自然状态下，河道普遍全有植物存在，有正常水位以下的河道水生植物，正常水位以上和洪水水位以下的河道斜面植物和沙滩植物，以及含有超过洪水水位的河道堤坝上的植物。植物类别有矮小的草本植物和地被植物，紧密的灌木和坚硬的乔木，伴随着人口的增加，人们对土地的需求越来越多，对生活环境的要求也随之改变。在这个时期，经常发生了人和水争夺土地的纠纷。人们经常清除了河岸的植物，人工硬化模式替换了河岸植物，尽可能使用狭窄的河道来运送人们必要的水资源，透露人们 不需要洪水。上世纪末中国的城市河道治理是这个阶段的突出楷模。有些新兴城市乃至有三面光秃的人工渠型河道。随着经济的发展、生活水平的提高和人们对环境意识的加深，人们对河道作用的认知不断转变，批判了河道的大量硬化治理措施。因此，在新的河道治理过程中，人们开始注重生态治理和仿照自然河道构建。浙江省万里长城清水河道施工项目的宗旨是“水清、流畅，岸绿、景美”。为了实现这个施工宗旨，各级财政在5年内投资150亿元，利用疏浚，护岸，绿化，截污等全面措施，整治河道1.5万千米。为了协助工程项目的施工，浙江省科学技术厅和水利厅分别设立了项目，研究了植物措施在拦截污染物、固土护坡、水源涵养和环境美化方面的作用。按照浙江省的地理和地形分布状况，课题组在全省区域内挑选山区、丘陵区、平原和沿海开垦区的河道构建试点工程，开展实地测试和观测，获得课题研究的首要材料。总共构建了7个试点工程项目，根据不同类别的河道作用、水分涵养特征和立体基础等方面的特征和要求，设置了不同的植被形式。通过试验观测，试验项目中植物生长良好，植物措施在固土护坡、拦截污染物、污染防护、环境美观化等诸多层面提供了良好功能。

6 水利工程中河道生态护坡建设的技术要点

生态护坡主要包括有人工种草（种草皮、种子撒播）、土工物质固土护坡（植被毯、生态袋、立体植被网等）、生态混凝土护坡、植草砌块类型（植草砖、链条砖等）、护坡等模式。

6.1 人工播种护坡方式

在打造建设河道时，针对河道的生态护坡为题可以通过使用人工播种草类植物的方式进行护坡工作，这种技术方式是采用人工的方式对河道坡面进行草类植物的播撒种植。在生态河道的建设过程中，选择播种草类体系时，必须要优先选择根系固土能力好，根系发达的草类植物，这样就可以很好地避免草类植物对坡面固土性能不好的情况出现。在对河道坡面铺设天然的草皮时，主要应运用平铺的方式进行铺设，尤其是针对河道边坡较缓的坡面更应采取这种方式。但是，在处理水流流速快的河堤坡面时，此时使用人工播种草类植物的方式进行护坡则略显不适。工程建设人员在初期的施工阶段时，对于草类植物的种植还可以使用水利喷播种草护坡技术建设生态护坡。在使用这种种草技术时，技术人员要把握好材料比例，针对不同地域调配合适的原材料比例，并且通过机械的方式喷洒到河道堤防护坡上。这种技术的主要特点是种植效速度高，效率快，种植的草籽出苗整齐，发芽速度较快，针对生态价值能够体现出较高的价值。

6.2 工程材料的土壤粘结和斜面防护技术

对于水利工程的生态河道保护坡的施工，工作人员能够应用土工材料的加固和保护坡的施工技术。在这项技术的实际应用中，工作人员必须清楚地毯栽培、生态袋、三维植被网等重要使用类别。这是比较前卫的施工技术。所使用的建筑材料是聚丙烯等高分子材料。经过材料改造，可以构建成质地平稳、弹性好、高度和空间恰当的固土网垫。在实际使用当中，工作人员必须通过保护板中的植物根系统的网格来达到植物平衡的发育。另外，地毯还可以结合草坪和土壤表面，达到有效的边缘坡防护。为了更好地保护土壤和边缘坡，工作人员可以构建三维植被网，充分联系地形，选择适当的植被，构建植被边缘板的三维防护，结合填埋和种植草种等工作，改善土壤固结和边缘坡的防护[3]。

6.3 混凝土斜坡生态防护技术

混凝土防护板的生态技术也能充分达到河道保护层。使用这个技术的时候，工作人员必须构筑混凝土框架，在当中组织磨砂混凝土。在磨砂混凝土中，植物能够利用空隙发育，所以植物可以与混凝土结构充分的结合，构建一个全面的生态系统。混凝土结构下生态保护系统的特点比较明显：第一，生态混凝土可以分为土木格栅层和有机客土层。客土有机层主要包括生物添加剂、泥炭、砾、保水剂等。施工期间，这个层必须与斜面的原状土连接。在生态混凝土土工格室里，植物在土工格室里发育的话，它们的根就会不断渗透到下面的土壤里。利用根系统的持续稳定，它们可以构建与梯度对应的垂直网格结构，然后植物的根系统垂直和水平拓展，形成三维根晶格。在这种情况下，喷射层与边缘坂更紧密地结合。其次，在混凝土斜坡的生态防护工程过程中，工作人员添加肥料，提高土壤生物活性，充分减少土壤碱度，激活土壤微环境。最后，在采用网格边缘坂生态防护技术的情况下，建设者在确定网格时必须使用砖石混凝割土块或现浇混凝土结构材料。构建网状物后，为了达到植物的栽培需求，必须填充腐殖质土壤。在生态网状物保护的施工过程中，工程师必须注意采用新技术，即现浇网状物护坡技术，提高生态网状物保护的施工水平。

6.4 植草块倾斜面防护技术

在使用植草块保护坡的情况下，工作人员必须严格控制材料质量，包括多元混凝土和固水材料。另外，在建设植物生态混凝土时，必须添加缓释添加剂和表面土。植物生态混凝土的基本结构是由多元混凝土组成的。绿色保护板的植草块具有一定的间隙，可以达到植被的发育需求，促进混凝土表层温度有所下降，并与植物的发育要求一致。利用建设植物割块生态保护坡，可以有效防止大范围雨水冲洗边坡，而且投入少、建设迅速，所以具有推广价值。