对水利工程生态护坡的研究

对水利工程生态护坡的研究

王全武

河南省泌阳县水利局水政监察大队，河南省泌阳县463700

摘要：随着我国水利工程数量的增加，生态护坡越来越受到人们的关注。根据边坡工程的发展，介绍了生态护坡的发展及应用，指出了生态护坡和传统护坡方法相比的技术优势，总结了生态护坡的主要技术方法。结果表明：生态护坡技术把传统工程护坡措施与植物措施有效结合，提高了边坡稳定性、工程和生态环境之间的协调性。

关键词：水利工程；生态护坡；研究

引言

我国早期河道护坡着重于提高岸坡的结构强度，却在很大程度上阻断了水体和土壤的物质交换，对江河生物多样性的保护和发展是不利的，所以生态护坡应运而生。国外对生态护坡的研究可见于1965年德国对莱茵河的生态治理工程，我国可见于1990年赤峰市林业科学研究所对老哈河生态经济型护岸林的研究。我国虽然起步比较晚，但发展迅速。国外的生态护坡技术多利用自然原生材料，侧重于对河岸的生态恢复，国内会统筹考虑岸坡的防护强度和生态效益，不限于使用自然原生材料。

1.生态护坡技术概述

1.1生态护坡技术的作用

生态护坡技术是一种综合植物、土壤、生态和力学相关理论对边坡进行支护的方法。利用生态的方式对边坡进行修复，是指生态系统停止人为干扰，以减轻负荷载的压力，依靠生态系统自身的修复、调节能力使边坡向有序的方向进行演化，或者通过生态系统的修复能力，再加以人工措施作为辅导，使已经遭到破坏的生态系统逐渐恢复或向良性循环发展。生态护坡的要点包括两个方面：①要使结构稳定，达到安全的要求，并且要有一定的透水透气性，可为植物的生长提供平台；②要满足生态平衡的要求，建立良性的生态系统。

1.2生态护坡技术的优势

生态护坡技术利用植物的深根对边坡起到锚固作用，浅根对边坡起到加筋效果，一般情况下植物草籽造价很低，整体操作过程简单方便。生态护坡技术能通过改善土壤环境，有效治理水土流失、滑坡等边坡失稳现象。生态护坡技术除了可以通过种植植物来协调周边环境、增加美观性以外，也能降低噪音、减少光污染、保障行车安全、促进有机污染物的降解、净化空气、调节气候。利用生态治理生态的方法在公路、河道等护坡项目中得到大量应用。

1.3生态护坡技术的方法

生态护坡技术的方法按照材料的种类可以分为植物防护与绿化、圬工防护和综合防护三大类。植物防护与绿化主要包括植草、铺草皮和植树。圬工防护技术主要包括石砌护坡、坡面墙、圬工骨架护坡、抛石、石笼与混凝土预制块柔性防护、抹面、锤面、喷浆或锚喷、勾缝、灌缝与灌浆和导流调治构造物（如丁坝、顺坝）等。综合防护主要包括骨架网格防护植草、钢筋混凝土格构植草、土工合成材料植草和植物、圬工分区防护等。

2.水利工程生态护坡技术

根据国内生态护坡技术对自然土壤的封闭程度可大致分为以下２类：１）植物护坡；２）半封闭式硬质护坡。植物护坡主要是利用草木的根、茎、叶或结合一些加筋材料对岸坡土体进行加固和侵蚀防护，对土壤封闭程度最低；半封闭式硬质护坡是将硬质材料作为发挥护坡结构强度的主体部分，留有的空隙可以使水体和土壤进行物质交换，同时为动植物提供生存空间。

2.1植物护坡

2.1.1单纯种植植物式护坡

单纯的植物护坡如人工种植草木护坡、平铺草皮护坡、液压喷播植草护坡、客土喷播植草护坡、ＴＢＳ植草护坡等。这些技术适用于水流平缓的城市小型河流的河岸生态修复和其他市政绿化。植物生长后也能对岸坡起到防侵蚀保护作用，减少水土流失。人工种植草木护坡和平铺草皮护坡具有施工简单、造价低等优点。但人工播种和铺设草皮都有可能被较大的水流冲走，需要定期养护，而且在较陡的岸坡上施工困难。液压或客土喷播植草护坡是对人工种植和铺草皮护坡技术的改进，它能用于较陡或土壤较少的岸坡，造价也低，但喷播初期强度低。TBS植草护坡技术的造价要比前两种稍高，但由于基质厚度较大，提高了初期喷播强度和坡面稳定性。

2.1.2加筋式植物护坡

加筋式植物护坡技术包括新出现的植入型生态固滩技术和十字块压护大网格土工格栅技术等。植入型生态固滩技术应用于长江中游倒口窖心滩，效果良好。该技术是利用肥化处理的优质黏土对滩面的表层土壤进行改良，再将草绳方格网固定在滩面上，草种植在网格内，起到降低侵蚀和促淤作用。类似的还有在土壤中铺设土工网、土工格栅等。该技术适用于诸如倒口窖心滩地形复杂、面积大而又多沙质土、营养匮乏的滩地，主要用于生态修复。十字块压护大网格土工格栅应用于长江下游的狼山沙高滩防护，该高滩长有芦苇等挺水植物。该技术是先铺设一层耐久性较好的大网格土工格栅，然后将混凝土预制十字块绑定于土工格栅上，每４个十字块可拼接成一个３８ｃｍ２的框格，起到压护作用。工程实施后植物生长茂盛，防护效果良好。该技术对土壤封闭程度较低，对滩地原本植物的生长影响较小，适用于对生态良好滩地的抗侵蚀保护。

2.2半封闭式硬质护坡

2.2.1自嵌砖式护坡

自嵌砖式护坡包括自嵌式挡土墙植生护坡、联锁块式护坡等。该类技术的共同点是护坡块体可自嵌，且砖体会留有较大的植物生长空间。应用在我国很多地区的的自嵌式挡土墙是一种自嵌锚固式的重力结构。自嵌砖彼此嵌套码放，并由锚固棒连接，锚固棒又连接着埋在墙后土体中的土工格栅。土工格栅依靠与土体之间的摩擦力和土的抗剪力对墙体起到牵拉作用。但该技术可能会出现局部土工格栅断裂导致挡土墙倒塌的现象。李永华等认为该现象是由于挡墙与墙后反滤层弹性模量不同，产生不均匀沉降，导致土工格栅在二者交界处出现复合受力，极限抗拉强度降低而断裂。该技术适用于防洪要求不高且岸坡较陡的小型山区河道或城市河道，且具有良好的植生效果和景观效益。联锁块式护坡有二维和三维铺面。二维铺面是指联锁块只在平面２个方向上进行互嵌，且应用较多，例如应用于鳗鱼沙右槽右河漫滩的立体网格生态护坡等；三维铺面除了在平面２个方向上进行互嵌，还在竖直方向上有凸起部分，底面的凸起可嵌入土壤中，上面的凸起可起到消能减浪作用。三维铺面具有更好的抗滑稳定性，但如果结构设计太复杂，将不易制模，难以批量化生产。该技术适用于中、小型河道，具有一定的抗冲刷能力和稳定性，且景观和生态效益良好。

2.2.2网笼式护坡

应用在长江中游段的生态卵石笼、网膜卵石排、钢丝网石垫为网笼式护坡。该种护坡技术的共同点是利用钢丝网或者聚乙烯纤维网将石块聚拢成一个整体，可防止堆石被水流冲散冲走。生态卵石笼和网膜卵石排都用于水下护脚：生态卵石笼是将卵石装入经抗腐处理的低碳钢丝编织的网箱内，码放在水下坡脚处；网膜卵石排是将卵石装入束状的聚乙烯纤维网袋中，成排放置于坡脚。钢丝网石垫是将卵石装入经抗腐处理的低碳钢丝编织的网垫内平铺于坡面，用于水上护坡。这些网笼式护坡都具有抗冲刷性能强、透水性好、适应地基变形能力强、施工便捷等优点，而石头缝隙又可为一些小型水生生物提供栖息场所，可适用于水流速度较高的大型河道以及受冲刷严重的重点防护岸段。但目前经抗腐处理的低碳钢丝石笼或石垫，造价相对较高。

3.结束语

综上，为了让生态护坡技术更好地应用在实际工程中，需要对现存的护坡技术进行不断改良以及新技术研发。如何根据不同自然条件的边坡问题，制定出有效的治理方案，这离不开生态护坡技术专家、工程技术人员的共同努力。

参考文献

[1]李明．河流心滩守护中的生态固滩方法研究：以长江倒口窑心滩植入型生态固滩工程为例[J]．中国农村水利水电，2018(7):78-83．

[2]曹民雄，申霞，应翰海．长江南京以下深水航道生态型整治建筑物结构研究[J]．水运工程，2018（1）:1-11．

[3]卜自珍，焦梦妮，马学冬，等．自嵌式挡土墙在小型河道护岸工程中的应用[J]．北京水务，2014（1）:35-38．