水利工程护坡生态化设计技术分析

摘要：生态护坡不仅具有传统护坡的功能，而且还融入了景观、文化和生态等多方面内容，从而可以实现人与自然的和谐共处。在对生态护坡概念分析的基础上，剖析了生态护坡的内涵，介绍了目前主要的生态型护坡技术，并对其优缺点进行了评价，最后提出了生态护坡技术创新时应该注意的问题。 
　　关键词：防洪工程；生态护坡；内涵；技术；问题 
　　 
　　防洪工程中的堤防、河道护坡是一项量大面广的基础设施，通过技术创新，来选择和确立兼顾防洪、生态和节约的工程护坡形式，是水利工程设计和防洪建设的一大课题。人们在追求人与自然和谐相处的条件下，对生态护坡的要求越来越高。防洪工程生态护坡建设应树立“尊重自然、恢复自然”的理念，使护坡工程与周围环境融为一体。现将以可持续发展的观点，就水利防洪工程生态护坡谈几点认识。 
　　 
　　一、生态护坡是防洪工程的发展趋势 
　　 
　　生态护坡是现阶段人们在对水环境要求越来越高、追求人与自然和谐相处的历史条件下，日益受到重视的。随着我国经济快速发展，生态与环境恶化日益加重，特别是严重的水污染引发了新的治水理念变革，为减少水质污染，与自然环境和景观相适应的新型生态护坡形式脱颖而出，生态护坡是防洪工程发展的必然趋势，对生态护坡的研究也不断深入。 
　　 
　　二、生态护坡的内涵 
　　 
　　生态护坡，是指“用活的植物，单独用植物或者植物与土木工程和非生命的植物材料相结合，以减轻坡面的不稳定性和侵蚀”，其途径与手段是利用植被进行坡面保护和侵蚀控制。目前，工程界更直观地把它称为“边坡绿化”。生态型护坡是以保护、创造生物良好的生存环境和自然景观为前提，在保证护坡具有一定强度、安全性和耐久性的同时，兼顾工程的环境效应和生物效应，以达到一种土体和生物相互涵养，适合生物生长的仿自然状态。 
　　 
　　三、生态护坡的技术 
　　 
　　我国生态护坡技术近期发展较快，形式多样的生态护坡技术已经在北京、上海、广州等经济较发达城市的河道整治过程中得到应用。目前采用的生态护坡技术主要有：植被草、水力喷播植草技术、土工材料固土种植基、植被型生态混凝土、水泥生态种植基等。虽然它们起源时不一定用于河道护坡和护岸结构方面，但在防洪护坡使用上可以借鉴和参考。下面介绍几种生态护坡技术： 
　　(一)植物护坡。发达根系固土植物在水土保持方面有很好的效果，采用发达根系植物进行护坡固土，既可以达到固土保沙，防止水土流失，又可以满足生态环境的需要，还可以进行景观赏，在防洪工程护坡方面可以借鉴。城市河道用植物护坡也存在一些问题。护坡当年易被雨冲刷形成深沟，护坡效果差，影响景观。长期浸泡在水下、行洪流速超过3m／8的土堤迎水坡面和防洪重点地段(如河流弯道)不适宜植草护坡。 
　　(二)土工材料固土种植基护坡。土工材料固土种植基可分为土工网垫固土种植基、土工单元固土种植基等多种形式。土工网垫固土种植基，主要由聚丙烯等高分子材料制成的网垫和种植土、籽等组成。固土网垫是由多层非拉伸网和双向拉伸平面网组成，在多层网的交接点经热熔后粘接，形成稳定的空间网垫。该网垫质地疏松、柔韧，有合适的高度和空间，可充填并存储土壤和沙粒。植物的根系可以穿过网孔均衡生长，长成后的草皮可使网垫、草皮、泥土表层牢固地结合在一起。另外，现在又出一种土工单元固土种植基，即利用聚丙烯、高密度聚乙烯等片状材料经热熔粘接成蜂窝状单元中填土植草达到固土护坡的作用。土工材料固土种植基护坡形式也可以采用混凝土、石笼等做成外框来增加坡面稳定性，虽然比单纯植物护坡抗雨水冲刷效果好一些，但还是难以抵御较大洪水侵蚀，还不能应用到堤防迎水坡面。 
　　(三)植被型生态混凝土护坡植被。该型生态混凝土由多孔混凝土、保水材料、缓释肥料和表层土组成。多孔混凝土由粗骨料、水泥、适量的细掺和料组成，是植被型生态混凝土的骨架，具有较高透气性，在很大程度上保持了被保护土与空气间的湿、热交换能力。保水材料以有机质保水剂为主，并掺入无机保水剂混合使用，为植物提供必需的水分。表层土铺设于多孔混凝土表面，形成植被发芽空间，减少土中水分蒸发，提供植被发芽初期的养分，防止草生长初期混凝土表面过热。植被型生态混凝土对水流速具有较好的抗冲刷性能，上面的覆草具有缓冲性能。这种护坡受水位骤降的影响较小；在季节性寒冷地区，有利于排出和降低被保护土内含水量，减少冻害破坏。

四、防洪护坡创新中应重视的几个问题 
　　 
　　(一)从政策上支持。长期的防洪护坡工程建设，人们已习惯于建设传统护坡。对于新技术和创新成果的推广，必然会遇到这样那样的阻力。因此，必须要有一定的政策支持，才能确保新一代护坡技术的广泛使用。 
　　(二)既重视具体设计，又重视宏观视野。护坡设计看似简单，但要做出符合中国经济社会发展和时代要求的优秀方案，必须要将工程师、艺术家、经济师和环境保护部门的思维溶于一体。在具体设计中应对我国发展中应遵循的模式、能源消耗、矿产总量和污染排放处置等都要有一定的了解。 
　　(三)重视科技创新。护坡是一种相对低技术含量的水利工程，如果大量引进采用国外产品，经济上极不合算。我国是一个治水历史悠久的国家，都江堰、灵渠、大运河等一批古代杰出水利工程都证明中国人具有无比的智慧。因此，我们要重视科技创新，充分调动水利科技工作者的积极性，开发出具有自主知识产权的新一代护坡产品。 
　　(四)材料的创新是关键。河道堤防护坡工程建设耗废大量的块石、混凝土预制块或其他材料，其成本占工程总费用的比例大。因此，一定要重视护坡原材料、半成品生产的技术创新，加快开采、加工、运输各环节配套升级，制定既开放竞争、又保证规模生产的产业政策，将护坡工程技术发展的切入点定在半成品生产创新上。 
　　(五)建设资源节约型护坡。受资源约束的矛盾日益突出，一些主要材料、能源、水、土地纷纷告缺，资源的利用和保护成为人民关注的焦点。1、重视可行性研究，减少硬化河道护坡。尽量避免河道混凝土护坡建后再拆，不如尽量少建或非工程措施解决，有些河段完全可以这样做。如：河岸凸凹不平，边坡土质抗冲刷能力强的河段；河岸滩较岸边坡平缓、植被生长良好的河段；土堤迎水坡在特大洪水年份也未发生浪坎等险情的河段。当然，硬化混凝土护坡对防洪来说是有利的，只有在工程措施和非工程措施上综合权衡利弊。对河道护坡工程进行科学、严谨的可行性研究，是实现资源节约的前提。2、开阔工程技术设计思路。采用何种形式的护坡来实现资源节约，仅从传统思想上进行优化创新这种可能性不大。必须开拓新的思路。首先，尽量减少可再生资源的使用量，其次考虑护坡的造价与使用年限。(1)尽量减少混凝土用量，优化采用天然石材，天然石材从经济及性能上看都具有优势。(2)提高预制混凝土构件的强度。强度提高了，可以阻止环境水的侵入，从而保证混凝土块的抗侵蚀性，增加了使用年限，使护坡的分摊成本小。