浅谈生态护坡在现代水利中的应用

2014-01-29张跃飞

治淮 2014年11期

蒋坤蒋鹏张跃飞林馨

浅谈生态护坡在现代水利中的应用

蒋坤蒋鹏张跃飞林馨

水利工程建设从传统水利发展到环境水利，进而向生态水利转化，城市水环境的整治已经愈来愈被社会各界所重视。生态护坡是指开挖边坡形成以后，通过种植植物，利用植物与岩土体的相互作用（根系锚固作用）对边坡表层进行防护、加固，使之既能满足对边坡表层稳定的要求，又能恢复被破坏的自然生态环境的护坡方式，是一种有效的护坡、固坡手段。

一、生态护坡的原则

1.当地原则

设计应因地制宜，在充分了解当地自然环境的基础上，进行与当地自然环境相和谐的设计。在设计时应做到：尊重传统文化和乡土知识；要考虑带有场所特征的自然因素，维护场所健康；尽量使用当地材料、植物和建材，使生态护坡与当地自然条件相协调。

2.保护与节约自然资源原则

生态设计强调的解决之道有4条：保护不可再生资源，非万不得已不得使用；尽可能减少能源、土地、水、生物资源的使用，提高使用效率；利用原有材料，包括植被、土壤、砖石等服务于新的功能，可大大减少资源和能源的耗费；尽量让护坡处于良性循环中，从而使资源可以再生。

3.回归自然原则

自然生态系统为维持人类生存和满足其需要提供各种条件和过程。这一原则着重体现在：（1）自然界没有废物，每一个健康生态系统都有完善的食物链和营养级，所以生态设计应使系统处于健康状态。（2）边缘效应：在两个或多个不同的生态系统边缘带，有更活跃的能流和物流，具有丰富的物种和更高的生命力。（3）生物多样性：保持有效数量的动植物种、保护各种类型及多种演替阶段的生态系统，尊重各种生态工程及自然的干扰，包括自然火灾过程、旱雨季的交替规律以及洪水的季节性泛滥。

二、生态护坡在现代水利中的应用

1.植草、植草皮、植树

植草适用于边坡稳定、斜面冲刷轻微且宜于草类植物生长的土质边坡。包括种草籽、植草皮和三维植草。

（1）人工种草护坡。人工种草护坡是通过人工在边坡坡面简单播撒草种的一种传统边坡植物防护措施。选用草籽应当注意当地的土壤和气候条件，选择容易生长、根部发达、叶茎低矮、枝叶茂密的草种为宜，最好采用几种草籽混合播种，使之成为一个良好的覆盖层。种植草籽掺沙或土粒拌和，播撒均匀，播种时间以气候温暖、湿度较大的季节为宜。这种方法多用于边坡高度不高、坡度较缓且适宜草类生长的土质路堑和路堤边坡防护工程。具有施工简单、造价低廉等特点。但由于草籽播撒不均匀、草籽易被雨水冲走、种草成活率低等，往往达不到令人满意的边坡防护效果。

（2）平铺草皮护坡。平铺草皮护坡是通过人工在边坡面铺设天然草皮的一种传统边坡植物防护措施。具有施工简单、工程造价较低等特点。适用于附近草皮来源较易、边坡高度不高且坡度较缓的各种土质及严重风化的岩层和成岩作用差的软岩层边坡防护工程，是设计应用最多的传统坡面植物防护措施之一，但由于施工后期养护管理困难，平铺草皮易被冲走且成活率低，工程质量往往难以保证。

（3）液压喷播植草护坡。液压喷播植草护坡是国外近几年新开发的一项边坡植物防护措施，是将草籽、肥料、粘着剂、纸浆、土壤改良剂、上色素等按一定比例在混合箱内配水搅匀，通过机械加压喷射到边坡坡面。特点是施工简单、速度快、施工质量高、防护效果好，适用性广，工程造价低。目前，液压喷播植草护坡在公路、铁路、城市建设等部门边坡防护与绿化工程中使用较多。

（4）行栽香根草护坡。香根草是一种禾本科植物，长势挺立，在3～4月内可长成茂密的活篱笆，根系发达、粗壮，1年内一般可深入地下2～3m，根系抗拉强度大，可达75MPa，耐旱、耐涝、耐火、耐贫瘠、抗病虫，适应能力极强。行栽香根草护坡就是在土质边坡上行栽香根草进行边坡防护，该技术能显著增强边坡稳定性，具有理想的固土护坡功能，已有取代传统片石护坡的趋势。

（5）三维植草。三维植草又称土工网植草护坡，是新开发的一项集坡面加固和植物防护于一体的复合型边坡植物防护措施。该技术所用土工网是一种边坡防护新材料，通过特殊工艺生产的三维立体网，不仅具有加固边坡的功能，在播种初期还能起到防止冲刷、保护土壤以利草籽发芽、生长的作用。随着植物生长，坡面逐渐被植物覆盖，这样植物与土工网就共同对边坡起到了长期防护及绿化作用。它适宜于冲刷较大、坡面较陡的山坡，成本较高。土工网植草护坡在公路、堤坝边坡防护工程中使用较多。

2.喷播生态混凝土、铺设绿化植生带

（1）喷播生态混凝土

生态种植基是固体、液体、气体3种物质组成的具有一定强度的多孔人工材料。固体物质包括粗细不同的土壤矿物颗粒、胶结材料、肥料和有机质、成孔材料、保水剂以及其他混合物。其中土壤是植物生长的基体，有机质和肥料为草种日后的生长提供肥力，胶结材料用于土壤颗粒之间以及与岩体表面的胶结，保水剂能吸收和保持水分供植物生长，成孔材料能提高植基的透水性和透气性，一般采用稻草秸秆，经济方便，还可以根据需要添加其他特定作用的混合物。喷播生态混凝土护坡，是在稳定岩质边坡上施工短锚杆、铺挂镀锌铁丝网后，采用专用喷射机，将拌和均匀的种植基材喷射到坡面上，植物依靠“基材”生长发育，形成植物护坡的施工技术。具有防护边坡、恢复植被双重作用，可以取代传统的喷锚防护、片石护坡等圬工措施。该技术使用的种植基材由种植土、混合草灌种子、有机质、肥料、团粒剂、保水剂、稳定剂、pH缓解剂和水等组成，其种植基材的配方是成功的关键，良好的配方在陡于1∶0.75的岩质边坡上既具备一定的强度以保护坡面和抵抗雨水冲刷，又具有足够的孔隙率和肥力以保证植物生长。为了使生态混凝土能牢固地固定在岩体表面上，在喷播之前一般都在坡面上挂网。挂网的施工步骤是:平整边坡表面—钻孔—打入锚杆—挂网—喷播生态混凝土。

（2）铺设绿化植生带：典型的绿化植生带从底往上由无纺土工布、绿化物料层、植物纤维层和尼龙网格等组成。无纺土工布与地表吸附作用强，有利于保持湿度且能够自然降解，腐烂后可转化为肥料；绿化物料层是最重要的部分，由种子、保水剂、肥料及改良剂组成，主要为植物生长提供肥料；植物纤维层由稻草秸秆、麦秆等植物纤维组成，主要作用是铺设完工初期防止绿化物料层的物质遭受雨水冲刷及遮阴保湿，后期则腐烂后为植物提供肥力；最上层的尼龙绳网主要起到固定的作用。

3.栽藤

主要用于土石夹杂难以种草植树的段落，通过藤草爬附作用覆盖坡面，从而和周围环境协调一致。

4.框架内植草护坡

框架内植草护坡是一项类似于干砌片石护坡的边坡防护技术。在修整好的边坡坡面上拼铺正六边形混凝土框砖形成蜂巢式网格后，在网格内铺填种植土，再在砖框内栽草或种草的一项边坡防护措施。该技术所用框砖可在预制场批量生产，其受力结构合理，拼铺在边坡上能有效地分散坡面雨水径流，减缓水流速度，防止坡面冲刷，保护草皮生长。这种护坡施工简单，外观齐整，造型美观大方，具有边坡防护、绿化双重效果，工程造价适中，略高于浆砌片石骨架护坡，该技术多用于填方边坡的防护，适用于坡度较陡且容易受冲刷的土质和强风化的岩质堑坡上。