几种农田沟渠生态护砌形式及特点分析

陈友国 王 涛

（1.南京市浦口区水利局，江苏 南京 211800；2.南京市第二基础工程公司，江苏 南京 211800）

0 引言

农田水利的主要任务，是通过具体的工程措施，满足农田灌溉、排涝及降渍等方面需求，合理控制水土资源，为农业生产发展提供基础性保障。农田沟渠的护砌，主要包括输水灌溉渠道及田间毛沟（渠）以上的固定沟渠系统边坡防护。与江堤、河道边坡护砌不同的是，农田沟渠护砌的目的，是根据沟渠主要功能及农田所处山丘区、圩区的不同要求，侧重解决保证一定过流断面、减少水流冲刷破坏和边坡坍塌、控制灌溉渠道渗漏，以及适当降低地下水水位等方面问题。近年来，随着农田水利建设规模的加大，各种生态护砌形式逐步得到推广，并在改善农村生态环境方面发挥着难以替代的作用。

1 传统农田沟渠护砌存在问题

传统的农田沟渠护砌形式以刚性护坡为主，主要有灌砌块石、砖衬渠道、素混凝土现浇护坡，以及预制U 型渠、预制板护坡等。这些形式的护坡砌体往往片面强调沟渠的防渗、排涝和调蓄灌溉等功能，过于强调边坡的稳定性，忽略了对生态环境和居住环境的影响，因此，其不足之处也显而易见：

（1）块石砌体材料用量大，块石护砌的厚度一般不小于30 cm，占用较多的沟渠断面，易破损沉降影响防渗效果，维修成本高。由于环境保护力度加大，各地逐步限制、禁止开采山石，工程所需的大量块石原材料也越来越难以组织。

（2）砖衬渠道固结强度差，易受侧向土压力破坏，往往在建成后的3～5年甚至更短时间内即出现局部倒塌，表面砂浆层与砖体剥离，砖砌体长期经水浸泡表面也会不同程度分化，强度降低，缩短工程使用寿命。

（3）混凝土护砌施工质量难以控制，受坡下土方平整程度和密实度影响，混凝土坡面护砌施工在坡面成形、振捣等方面均有一定难度，在运行过程中也会出现多处沉降裂缝而导致明显渗漏。特别是对于一些季节性过水的沟渠，会由于混凝土裂缝下方土体被大量淘蚀形成贯通的漏洞。

（4）大规模的封闭式护砌，隔绝了土壤与水体之间的物质交换，抑制了沟渠两岸植物的生长，破坏了沟渠内的生态系统和动植物赖以生存的环境，打破了原有的生物链与生态平衡，降低了沟渠内水体的自净能力。

（5）农田沟渠内的水体一般情况下流动性较差，由于混凝土本身具有一定的碱性，大量的混凝土长期浸泡在水体内，使得水的碱性增强，尤其是在夏季高温天气，不利于农业灌溉和水生动植物生存。同时，混凝土施工中使用的各种添加剂，也会影响水质和水环境。

2 几种生态护砌形式及特点分析

农田沟渠的一般特点是断面较小，边坡陡直，过流流速相对缓慢，非汛期和非灌溉季节水的流动性差。山丘区农田沟渠经常干枯无水，遇强降水则冲刷程度加剧，沟渠底部淤塞严重，需要通过增加拦水设施调节蓄水。

所谓生态护砌，是指农田沟渠在保证基本运行条件和运行功能的前提下，尽可能减少沟渠边坡的硬质化，增加绿化面积，改善水质，减少工程占地。

农田沟渠的生态护砌，既要考虑沟渠的基本功能和有效保护沟渠岸坡与生态环境，也应统筹施工材料就地取用、工程耐久性和场地施工条件限制等多方面综合因素，控制施工成本。一般来说，常见的生态护砌主要有以下几种形式：

2.1 粘土压实护面防渗

常用于翻水线工程过水渠道的土方开挖段，因渠道开挖段通常坡面陡直，采用粘土压实护面可以防止过快水流对渠底的冲刷而导致坡面坍塌。这类防渗措施效果好，能就地取材，造价较低，施工便捷，也可以用5%～10%的水泥土代替粘土。压实护面应在渠道开挖完成后作为紧后工序尽快实施，压实时先清除渠底和坡面的杂物，铺设的垫用土层应均匀，厚度一般在5～10 cm 即可。碾压时合理控制好土料的含水量，使所用土料的含水量与开挖土体的含量尽量接近，力求一次成型，因为含水量过大或过小都不容易压实。

2.2 木桩护砌

木桩护砌是近年来推广运用较为普遍的一种河道沟渠护砌形式，适用于常年有水的各类农田沟渠，所选木材以水杉和各种松木为宜。木桩长期浸泡在水中不易受到破坏，材质中所含油脂也能起到较好的防腐蚀效果，正常情况下的工程寿命可维持在10～15年左右。对于地下水位变化幅度较大或地下水具有较强腐蚀性的地区，不宜使用木桩护砌形式。在保证沟渠边坡安全的前提下，用松木桩成排固定坡基，内侧衬以土工布防止土体从木桩的缝隙间带出，内侧回填土将陡坡改造成缓坡，通过栽种植物形成良好的根系固定岸坡，随着植物的生长，岸坡逐步形成由植物的浅层根系和深层根系交织的耐冲刷的网状结构。木桩护砌断面和效果见图1、图2。

2.3 连锁型混凝土预制护砌

连锁型混凝土护砌系统是由一组外形结构、尺寸大小和重量都相同的高强度混凝土预制块，通过独特的连锁咬合结构相连接，使得铺设后在同一平面上的每一个连锁块都能够紧紧与相邻六个连锁块的齿槽相互咬合，从而构成一个完整的稳定性高、柔性强、透水性能好的坡面保护层。整个铺面系统由混凝土砌块面层、土工布滤层、级配砂石料和坡面基土组成，上下沿设置隔埂，护砌块的厚度多在6～8 cm。铺设完成后，可在预制块的空隙内填土植草。连锁型混凝土护坡结构及效果见图3、图4。

对于农田沟渠，一般是对常水位下的水位变化部位进行混凝土连锁预制块护砌。这种护砌形式边坡整体稳定性好，不需要进行基础加固处理，最陡处边坡可达1∶1.2，节省了较多的水利设施用地。与其他形式的护坡相比，连锁型混凝土护砌外观齐整紧致，工程形象好，具有很好的渗水性和柔拉性，抗冲刷效果好，坡面的抗切应力强，能植草改善生态环境，对水质影响很小；材料用量不大，工程投资小，施工方便快捷，质量容易控制，且建成后经久耐用，局部维修养护方便，运行维护成本低。

2.4 格宾生态网格护砌

图1 木桩护砌断面图

图2 木桩护砌实际效果图

图3 连锁型混凝土护坡结构示意图

图4 连锁型混凝土护坡实际效果图

近年来，格宾生态网格护砌较多运用于断面稍大一些的干支沟渠防护，其可根据工程设计要求组装成箱笼，并装入块石等填充料后连接固定成形，用做农田沟渠的边坡防护。装笼石料大小一般在6～30 cm，也可以就地取材选用尺寸接近的圆卵石组装成箱笼。格宾生态网格护砌技术较好地实现了工程结构与生态环境的有机结合，与钢筋混凝土等刚性结构的护砌比较起来有其自身的优点：

（1）结构简单，施工方便，材料单一且价格低廉。施工不需进行基础加固处理，只需在施工现场将石料装入按一定形状铺展好的钢丝笼即可，不必借助其他施工设备。

（2）工程整体效果好。格宾生态网格与岸坡整体连接效果好，有良好的渗透性，并能够承受大范围的变形，具备抵御各种自然破坏、抗腐蚀及抗恶劣气候的影响能力。

（3）护砌形式灵活多样。既可以采用格宾生态护垫对沟渠的河坡护砌，也可以用网格笼沿岸垂直叠加护岸，还可以在网格笼顶部铺设亲水平台、人行便道等。

（4）环境效应明显。石料间淤积的泥土有利于浅根系的水生草本植物生长，也可以人工选择性栽植，有效抑制水生植物过度繁衍，同时，石料间的空隙也为各类水生动物提供了理想的栖息地。

3 结语

沟渠系统是农田水利的基本组成之一，遍布所有农田区。一个完整的农田沟渠生态系统，水质、水量、水环境三者缺一不可，而沟渠边坡的护砌形式又对水环境的改善和优化起着决定性作用。究竟适合采用哪一种护砌形式，不仅要统筹农田沟渠护砌的工程位置、基本要求、生态功能和景观效益，还要综合考虑工程施工条件、投资规模和建成后的运行维护等因素。