河道治理工作中生态护坡的实践应用

杨 韬

(贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550000)

生态护坡在河道治理中有非常重要的应用价值，需结合河道治理要求，通过科学选择护坡形式做好护坡施工流程规划，为发挥出生态护坡作用、提高河道治理质量提供支持。生态护坡形式之所以得到广泛应用，主要是由于传统护坡形式会对河道环境、河道景观美观性造成不同程度的影响。另外，传统护坡技术的施工建设也会造成一定环境污染。生态护坡实践应用中，需合理选择护坡类型、针对护坡施工流程加强控制、把握各类护坡施工技术要点，以便在河道治理中选准护坡类型，优化护坡施工质量，体现出生态护坡实践应用价值。

1 工程概况

本次研究的河道工程项目为某河道工程延伸拓浚工程，河道总长度为116.45km，属于大规模的河道整治工程。具体来说，河道护坡建设总长度达到5.72km西岸护坡长度为2.26km，东岸护坡长度为2.33km。但整个护坡的长度与整个工程项目的河道总长相比，只属于一个阶段性的分项工程。但从现阶段的实践应用实际出发来讲，护坡结构有多种不同的形式，所发挥的作用也有所差异，施工工艺也需结合护坡类型进行合理规划。本文研究中，主要结合本次工程项目的工时要求平均水位要求和规划控制低水位要求、通航水位要求进行综合考量，提升河道护坡工程的质量。具体来说，本次工程项目建设的多年平均水位要求为3.55m规划控制的低水位要达到2.70m，最低的通航水位要达到2.66m，最高的通航水位则需达到5.63m。河道的底高层应达到-3.00m。同时，本次工程项目所在区域的基础问题表现在岸坡稳定性不足、堤岸基础区域沉降变形较为显著两个方面。需结合实际，分别分析不同生态护坡技术的特征，并且酌情采取独立应用和联合应用方案，发挥出生态护坡的积极作用。

2 工程项目背景下生态护坡实践应用的基本原则

2.1 系统分析河道区域环境

生态护坡有多种不同类型。因此，需前期设计人员结合河道区域整体环境状态进行分析研究，确保结合河道区域环境选择适当的护坡类型，以及护坡设计方案进行应用。在前期环境勘察工作的落实中，一方面要结合河道所在区域的地质与水文历史资料进行采集分析与当地水文气象站、地理监测部门及时联系，获取精准全面的河道区域地质水文信息。以此为基础，为选择生态护坡，科学设计护坡结构提供重要依据。在完成对基础数据信息进行观察分析的工作后，河道护坡施工技术人员还需进入施工现场对现场环境进行勘察，结合护坡工程设计方案对湿地环境中的具体情况进行研究。若发现实际环境与设计方案之间存在冲突，则应当及时与设计部门人员协商沟通，合理调整设计方案，重新计算护坡设计数据，保证设计方案在实践应用中具备操作可行性。

2.2 科学选择护坡施工技术

本文研究的工程项目在施工建设环节选用植物型生态护坡技术进行应用。此项技术主要依靠植物根系的持土作用，进一步保障坡面上土壤颗粒的抗侵蚀能力达到一定强度，进而提升河岸边坡的稳定程度，积极利用生态措施治理河道问题。在应用植物型生态护坡技术时，需要首先对河道的防洪排涝和通航功能进行检验，确保上述功能能够正常发挥。随后，还应当注重在构建植物型生态护坡时，提高护坡结构与周边环境的稳定性，达到利用植物生态护坡改善河道水流流态，弱化边坡冲刷作用的目标。

2.3 明确护坡技术作用机理

2.3.1水文作用机理

在本文的项目背景下，选用植物型护坡技术进行护坡结构施工。水文作用机理是植物型生态护坡发挥防护作用的重要条件。具体来说，水文作用机理主要内容包括降雨截留、减少飞溅侵蚀情况发生率、减低土粒流失率、发挥植物蒸腾作用。具体来说，植物型生态护坡在降雨发生后，能够通过植物作用实现雨水截留的效果。而另一部分水源有小部分直接滴落到坡面被吸收。另一部分则在蒸发作用下回到大气中，植物对雨滴下落的阻挡作用也能够减低雨地对坡面的侵蚀度，达到减少土颗粒飞溅的效果。而在减少土地流失方面，当植物型生态护坡的植被在土壤中生根，土壤自身结构会发生变化。这能够有效阻碍雨地的飞溅侵蚀作用。同时，能够有效减缓坡面径流速度，改善坡面土地流失现象。在实践应用中，若植被覆盖率能够达到一定的水平，则土壤的流失率会显著减低，对应指数显示出负相关关系。关于植物蒸腾作用在植物型生态护坡建设中的作用发挥原理，主要是植物的蒸腾作用能够有效减低边坡孔隙水压力总体水平，且在总体应力不发生变化的情况下，有效应力水平能够得到提升。土体的抗剪能力会因此而同步增大，边坡的土体稳定性也会更强。

2.3.2力学作用机理

本次工程项目所应用的植物型生态护坡主要依靠土壤中的植物根茎达到加筋的力学效应。在土壤中生长的植物根茎呈现出交织延伸的生长状态。植物发达的根系与三维加进材料的原理和呈现状态很相似，植物根茎因此而可发挥出加筋作用。可在拉力应变方向提供拉力，对边坡的土体产生对应压力，达到约束边坡结构的作用，这也能够减小边坡发生侧向变形的概率。边坡土体的莫尔应力圆及强度包线图如图1所示。

图1 边坡土体的莫尔应力圆及强度包线图

2.3.3根系锚固作用机理

植物根系会穿过坡面的表层土，直接进入到坡体中深度较大的层面。由于植物根系的刚度相对较强，且容易与土体之间产生摩擦阻力。可通过对力学模型的细化分析，得到根系与主体之间可形成预应力锚固作用，而随着时间的推移，根系的增长在密集度上会更进一步提升。锚固作用也会更进一步地体现出显著性。这时，可根据下列公式计算出根系的抗拉强度。若设置根系的抗拉强度为T，则其计算公式具体如下。

T=nDm

式中，D—根系的直径，mm；n和m—根系的经验参数，若假设根系的直径区间为2～5mm，则其抗拉强度可达到8～80MPa的水平。

3 河道治理工程中植物型生态护坡的应用实践分析

在本次工程项目建设的过程中，植物型生态土坡有多种不同类型，分别按照不同的材质和护坡建设方式进行区分，在不同的工程项目建设区域需要选择适当的植物型生态护坡结构进行施工应用。同时也要注重对不同护坡的施工建设成本进行对比分析，结合本次工程项目背景，选择适当的护坡施工技术。

3.1 人工植被护坡实践应用

在本次工程项目背景下，不同的施工区域需分别选用差异化的生态护坡形式进行施工。其中，人工植被生态护坡主要应用在护坡的初步建构阶段。此种护坡建构方式是通过人工直接铺设草皮或散播草籽的方式达到构建护坡的效果。这种人工操作的方式能够快速地形成区域性的植被护坡结构，边坡覆绿面积相对较大，能够最大化地保证河道的自然属性。人工植被生态护坡结构示意图如图2所示。

具体到此段护坡结构的施工程序方面来讲，主要包括边坡修整、松土清洁、撒种覆盖、施肥养护、草块移植几个基本工序。在本次工程项目的边坡结构施工中，前期边坡区域宜采用这种人工方式首先观察边坡施工应用效果，并且通过前期扎实的人工施工方法应用保证基础建设阶段边坡结构的稳定性。

3.2 土工材料护坡实践应用

应用土工材料构建生态护坡时，原材料主要包括合成材料、植被土和植被本身3部分。在发挥作用时，主要通过土工合成材料达到固土护坡效果，随后种植植物后，植物的自然生长能够促进生态护坡结构的完整性。具体分析可知，常用的土工结合材料包括土工袋、土工格室、土工网垫，土工格栅等。此段生态护坡在施工时基本顺序为，首先完成坡面清理工作。随后，在施工区域施作底肥。随后设置网垫，回填种植土。为进一步播撒草籽、洒水养护环节的工作打好基础，此种护坡形式既能美化护坡外观的结构，也能够发挥出节省成本节能环保的作用。同时，此类护坡在自修复能力上相对较强，会降低施工修复成本，提高土体的稳定性和抗冲刷能力，在工程初期的破案防护中也可选择应用。

3.3 混凝土与植物混合的护坡实践应用

此种生态护坡形式主要利用水泥浆体黏结粗骨料，制备出无砂大孔混凝土应用于护坡施工中。此种混凝土的成孔方式为天然成孔或者在前期进行人工预留孔洞。施工环节主要通过在孔洞中填充植物土、植物种子肥料等为植物的生长创造客观环境，为后期形成植被覆盖打好基础。具体的施工顺序有，前期做好坡面平整工作、设置铁丝网并用铆钉进行铺设安装、制备植被混凝土原材料、完成原材料地喷植被，做好护坡养护。而在混凝土原材料与植被混合应用时，需要形成植被层面、浅层土层面以及具有连续孔隙的大骨料骨架、营养基质3个层面。在生态护坡结构中分别分布于不同的层次协同发挥作用，达到护坡效果

3.4 麦克加筋垫植物型护坡实践应用

在植物型护坡结构中，此种护坡形式除了应用基础的植被原材料构建护坡外，还引入了铝锌合金钢丝网作为原材料，共同构建护坡结构。通常情况下，需选择强度较高的镀10%锌铝合金的钢丝网进行应用。钢丝网构建形式为六边形双绞合形式。在此基础上，还需引入聚丙烯土工垫以及自然生长的植物两种结构，共同形成系统性边坡防护主体。这种生态护坡在施工过程中需要按照做好坡面平整，铺设种植土层并施肥、撒草籽、铺设麦克垫、锚固操作、喷洒湿润几个步骤进行施工。此种护坡形式不仅能够耐受雨水冲刷作用。还具备良好的吸热性能，对植被生长具有一定的促进作用。除此之外，此种结构具有良好的透水性，能够保证护坡结构中的水体充分交换。同时，由于此种护坡结构中应用的原材料成本较低，减少了石料和水泥的总体用量。因此，具有经济成本低的优势，施工过程中也无需引入大型的设备，有利于减少施工过程对周边环境的影响。

3.5 格宾块石护坡实践应用

此种生态护坡的基本特征是可大面积连续应用，且具有良好的稳固性和耐久性。另外，此种植物型护坡的柔韧度也相对较高，对于地基可能产生的不均匀沉降问题具有一定的适应能力，尤其是在地震等自然灾害发生时，其结构本身的应变能力也相对更强。除此之外，此种护坡形式还具备良好的透水性、坡体的储存水可通过缝隙直接排出，水下压力会因此而减小。除此之外，由于本次项目建设所在区域的河道水流速度相对较快。因此，会造成较为显著的河道侵蚀作用。应用格宾块石进行施工，更能够提高护坡对侵蚀作用的抵御能力。在实践应用中格宾块石植物型护坡施工需要从原材料选择和网状结构构建等多方面入手进行细化完善。选择高强度、高耐磨性、抗腐蚀的钢丝编织成网箱。并且选用不容易风化的食材对网箱进行填充，填充环节的工作完成后，方可进一步在其表面覆盖经过绿化后的覆土或植被。施工过程中的基本流程包括，平整坡面、格宾结构组装、石料装填操作、封盖施工操作和覆土播种草籽操作几方面内容。需要施工技术人员结合施工区域环境的整体条件严格按施工流程完成护坡构建，发挥出此种护坡结构的优势作用。本工程项目背景下不同类型护坡的造价和应用性能对比见表1。

通过对上表的显示结果进行观察可知，在本次工程项目中，从各项指标出发进行观察结果分析，格宾块石护坡属于较为实用的植物型护坡类型，可在本次河道工程项目中进行应用。

4 结语

河道治理工作中生态护坡的实践应用分析表明，生态护坡技术对于提高河道防洪能力、提升岸坡稳定性、实现生态多样目标、增强环境保护成效具有重要意义。在具体工程项目中，应注重以下几点。

首先，应用护坡技术稳定土壤结构，通过植被护坡、混凝土护坡等技术，增强岸坡的稳定性，防止水土流失。其次，应用护坡技术优化水土保持效果，如网格护坡和阶梯护坡等，有效保持水土，提高岸坡的稳定性。最后，应用护坡技术提高环境保护效能，如生态护坡和反滤护坡等，减少水体污染和土壤侵蚀，保护河道生态环境。

然而，当前生态护坡技术应用仍存在不足之处，如缺乏系统性的护坡方案和技术标准等。因此，需要加强实践研究和探索，完善护坡技术方案和技术标准，推动生态护坡技术的广泛应用，为实现可持续河道治理提供指导和借鉴。