水利工程護坡生態(tài)化設(shè)計技術(shù)分析

摘要：生態(tài)護坡不僅具有傳統(tǒng)護坡的功能，而且還融入了景觀、文化和生態(tài)等多方面內(nèi)容，從而可以實現(xiàn)人與自然的和諧共處。在對生態(tài)護坡概念分析的基礎(chǔ)上，剖析了生態(tài)護坡的內(nèi)涵，介紹了目前主要的生態(tài)型護坡技術(shù)，并對其優(yōu)缺點進行了評價，最后提出了生態(tài)護坡技術(shù)創(chuàng)新時應(yīng)該注意的問題。
　　關(guān)鍵詞：防洪工程；生態(tài)護坡；內(nèi)涵；技術(shù)；問題
　　
　　防洪工程中的堤防、河道護坡是一項量大面廣的基礎(chǔ)設(shè)施，通過技術(shù)創(chuàng)新，來選擇和確立兼顧防洪、生態(tài)和節(jié)約的工程護坡形式，是水利工程設(shè)計和防洪建設(shè)的一大課題。人們在追求人與自然和諧相處的條件下，對生態(tài)護坡的要求越來越高。防洪工程生態(tài)護坡建設(shè)應(yīng)樹立“尊重自然、恢復(fù)自然”的理念，使護坡工程與周圍環(huán)境融為一體?，F(xiàn)將以可持續(xù)發(fā)展的觀點，就水利防洪工程生態(tài)護坡談幾點認識。
　　
　　一、生態(tài)護坡是防洪工程的發(fā)展趨勢
　　
　　生態(tài)護坡是現(xiàn)階段人們在對水環(huán)境要求越來越高、追求人與自然和諧相處的歷史條件下，日益受到重視的。隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，生態(tài)與環(huán)境惡化日益加重，特別是嚴重的水污染引發(fā)了新的治水理念變革，為減少水質(zhì)污染，與自然環(huán)境和景觀相適應(yīng)的新型生態(tài)護坡形式脫穎而出，生態(tài)護坡是防洪工程發(fā)展的必然趨勢，對生態(tài)護坡的研究也不斷深入。
　　
　　二、生態(tài)護坡的內(nèi)涵
　　
　　生態(tài)護坡，是指“用活的植物，單獨用植物或者植物與土木工程和非生命的植物材料相結(jié)合，以減輕坡面的不穩(wěn)定性和侵蝕”，其途徑與手段是利用植被進行坡面保護和侵蝕控制。目前，工程界更直觀地把它稱為“邊坡綠化”。生態(tài)型護坡是以保護、創(chuàng)造生物良好的生存環(huán)境和自然景觀為前提，在保證護坡具有一定強度、安全性和耐久性的同時，兼顧工程的環(huán)境效應(yīng)和生物效應(yīng)，以達到一種土體和生物相互涵養(yǎng)，適合生物生長的仿自然狀態(tài)。
　　
　　三、生態(tài)護坡的技術(shù)
　　
　　我國生態(tài)護坡技術(shù)近期發(fā)展較快，形式多樣的生態(tài)護坡技術(shù)已經(jīng)在北京、上海、廣州等經(jīng)濟較發(fā)達城市的河道整治過程中得到應(yīng)用。目前采用的生態(tài)護坡技術(shù)主要有：植被草、水力噴播植草技術(shù)、土工材料固土種植基、植被型生態(tài)混凝土、水泥生態(tài)種植基等。雖然它們起源時不一定用于河道護坡和護岸結(jié)構(gòu)方面，但在防洪護坡使用上可以借鑒和參考。下面介紹幾種生態(tài)護坡技術(shù)：
　　(一)植物護坡。發(fā)達根系固土植物在水土保持方面有很好的效果，采用發(fā)達根系植物進行護坡固土，既可以達到固土保沙，防止水土流失，又可以滿足生態(tài)環(huán)境的需要，還可以進行景觀賞，在防洪工程護坡方面可以借鑒。城市河道用植物護坡也存在一些問題。護坡當年易被雨沖刷形成深溝，護坡效果差，影響景觀。長期浸泡在水下、行洪流速超過3m／8的土堤迎水坡面和防洪重點地段(如河流彎道)不適宜植草護坡。
　　(二)土工材料固土種植基護坡。土工材料固土種植基可分為土工網(wǎng)墊固土種植基、土工單元固土種植基等多種形式。土工網(wǎng)墊固土種植基，主要由聚丙烯等高分子材料制成的網(wǎng)墊和種植土、籽等組成。固土網(wǎng)墊是由多層非拉伸網(wǎng)和雙向拉伸平面網(wǎng)組成，在多層網(wǎng)的交接點經(jīng)熱熔后粘接，形成穩(wěn)定的空間網(wǎng)墊。該網(wǎng)墊質(zhì)地疏松、柔韌，有合適的高度和空間，可充填并存儲土壤和沙粒。植物的根系可以穿過網(wǎng)孔均衡生長，長成后的草皮可使網(wǎng)墊、草皮、泥土表層牢固地結(jié)合在一起。另外，現(xiàn)在又出一種土工單元固土種植基，即利用聚丙烯、高密度聚乙烯等片狀材料經(jīng)熱熔粘接成蜂窩狀單元中填土植草達到固土護坡的作用。土工材料固土種植基護坡形式也可以采用混凝土、石籠等做成外框來增加坡面穩(wěn)定性，雖然比單純植物護坡抗雨水沖刷效果好一些，但還是難以抵御較大洪水侵蝕，還不能應(yīng)用到堤防迎水坡面。
　　(三)植被型生態(tài)混凝土護坡植被。該型生態(tài)混凝土由多孔混凝土、保水材料、緩釋肥料和表層土組成。多孔混凝土由粗骨料、水泥、適量的細摻和料組成，是植被型生態(tài)混凝土的骨架，具有較高透氣性，在很大程度上保持了被保護土與空氣間的濕、熱交換能力。保水材料以有機質(zhì)保水劑為主，并摻入無機保水劑混合使用，為植物提供必需的水分。表層土鋪設(shè)于多孔混凝土表面，形成植被發(fā)芽空間，減少土中水分蒸發(fā)，提供植被發(fā)芽初期的養(yǎng)分，防止草生長初期混凝土表面過熱。植被型生態(tài)混凝土對水流速具有較好的抗沖刷性能，上面的覆草具有緩沖性能。這種護坡受水位驟降的影響較??；在季節(jié)性寒冷地區(qū)，有利于排出和降低被保護土內(nèi)含水量，減少凍害破壞。

四、防洪護坡創(chuàng)新中應(yīng)重視的幾個問題
　　
　　(一)從政策上支持。長期的防洪護坡工程建設(shè)，人們已習慣于建設(shè)傳統(tǒng)護坡。對于新技術(shù)和創(chuàng)新成果的推廣，必然會遇到這樣那樣的阻力。因此，必須要有一定的政策支持，才能確保新一代護坡技術(shù)的廣泛使用。
　　(二)既重視具體設(shè)計，又重視宏觀視野。護坡設(shè)計看似簡單，但要做出符合中國經(jīng)濟社會發(fā)展和時代要求的優(yōu)秀方案，必須要將工程師、藝術(shù)家、經(jīng)濟師和環(huán)境保護部門的思維溶于一體。在具體設(shè)計中應(yīng)對我國發(fā)展中應(yīng)遵循的模式、能源消耗、礦產(chǎn)總量和污染排放處置等都要有一定的了解。
　　(三)重視科技創(chuàng)新。護坡是一種相對低技術(shù)含量的水利工程，如果大量引進采用國外產(chǎn)品，經(jīng)濟上極不合算。我國是一個治水歷史悠久的國家，都江堰、靈渠、大運河等一批古代杰出水利工程都證明中國人具有無比的智慧。因此，我們要重視科技創(chuàng)新，充分調(diào)動水利科技工作者的積極性，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代護坡產(chǎn)品。
　　(四)材料的創(chuàng)新是關(guān)鍵。河道堤防護坡工程建設(shè)耗廢大量的塊石、混凝土預(yù)制塊或其他材料，其成本占工程總費用的比例大。因此，一定要重視護坡原材料、半成品生產(chǎn)的技術(shù)創(chuàng)新，加快開采、加工、運輸各環(huán)節(jié)配套升級，制定既開放競爭、又保證規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)政策，將護坡工程技術(shù)發(fā)展的切入點定在半成品生產(chǎn)創(chuàng)新上。
　　(五)建設(shè)資源節(jié)約型護坡。受資源約束的矛盾日益突出，一些主要材料、能源、水、土地紛紛告缺，資源的利用和保護成為人民關(guān)注的焦點。1、重視可行性研究，減少硬化河道護坡。盡量避免河道混凝土護坡建后再拆，不如盡量少建或非工程措施解決，有些河段完全可以這樣做。如：河岸凸凹不平，邊坡土質(zhì)抗沖刷能力強的河段；河岸灘較岸邊坡平緩、植被生長良好的河段；土堤迎水坡在特大洪水年份也未發(fā)生浪坎等險情的河段。當然，硬化混凝土護坡對防洪來說是有利的，只有在工程措施和非工程措施上綜合權(quán)衡利弊。對河道護坡工程進行科學(xué)、嚴謹?shù)目尚行匝芯?，是實現(xiàn)資源節(jié)約的前提。2、開闊工程技術(shù)設(shè)計思路。采用何種形式的護坡來實現(xiàn)資源節(jié)約，僅從傳統(tǒng)思想上進行優(yōu)化創(chuàng)新這種可能性不大。必須開拓新的思路。首先，盡量減少可再生資源的使用量，其次考慮護坡的造價與使用年限。(1)盡量減少混凝土用量，優(yōu)化采用天然石材，天然石材從經(jīng)濟及性能上看都具有優(yōu)勢。(2)提高預(yù)制混凝土構(gòu)件的強度。強度提高了，可以阻止環(huán)境水的侵入，從而保證混凝土塊的抗侵蝕性，增加了使用年限，使護坡的分攤成本小。
　　
　　五　結(jié)語
　　
　　根據(jù)目前國情，具有適用性、經(jīng)濟性和質(zhì)量效益的生態(tài)護坡值得推廣應(yīng)用。針對生態(tài)護坡難點問題有必要開展系列研究，加大這方面的科研投人朝生態(tài)護坡發(fā)展，真正做到“尊重自然，恢復(fù)自然”．保護好現(xiàn)有的自然資源。
　　本文闡述了生態(tài)護坡的內(nèi)涵以及生態(tài)護坡技術(shù)，介紹植物護坡、士工材料固土種植基護坡和植被型生態(tài)混凝土護坡植被三種生態(tài)護坡技術(shù)，并分析了防洪護坡中應(yīng)重視的幾個問題。展望未來，生態(tài)護坡技術(shù)將有一個十分廣闊的前景。