河道生态护坡的重点技术和功能评估

樊柳凤

（西安市蓝田县水务局，陕西 西安 710500）

近年来，随着我国城镇建设的快速发展，经济水平和物质水平提升的同时人们也越来越注重生态系统保护，追求在经济发展的基础上创新保护措施，达到人与自然协调发展的目的。所谓生态护坡，指满足水资源、水环境、水景观等各方面协调的同时考虑生态效应，将适合生物生长、水体和土体及植物生长的仿自然状态的护坡代替传统的混凝土构筑物，使其发挥河道基本功能时促进生态环境的发展。

表1 土壤生物工程植物生长量和生物量

图1 土壤抗剪强度、含水率

1 生态护坡相关概述

1.1 功能

生态护坡是综合工程力学、土壤学、生态学和植物学等学科的基本知识对斜坡或边坡进行支护，以此形成由植物或工程植物组成的综合护坡系统的护坡技术。应追求以下三种功能：（1）防止水土流失：能降低坡体孔隙水压力，控制土粒流失，截留降雨。（2）护坡功能：植被的浅根有加筋作用，深根有锚固作用。（3）改善环境功能：被破坏的生态环境都通过植被修复，减少光污染，降低噪音，保障行车安全，促进有机污染物的降解，净化空气。

1.2 类型

（1）客土植生植物护坡：将抗蒸腾剂、团粒剂、保水剂、粘合剂、缓释复合肥、泥炭土、腐殖土等一系列材料制作成客土并经过专用机械搅拌后吹附到坡面上，从而形成一定厚度的客土层。优点：有较好的抗旱性、客土与坡面的结合牢固、机械化程度高、施工简单、植被防护效果好，适用于风化岩及硬质土砂地，道路边坡等。缺点：不适用已经长期受到浸水的地区，要求边坡稳定和坡度大。

（2）生态袋护坡：利用人工造土工布料制作成生态袋，植物在装有土的生态袋中生长，这是一种修复环境和边坡的护坡技术。优点：对结构基本不会产生渗水压力，有很好的水环境和潮湿环境的适用性，施工方便快捷。缺点：整体稳定性较差，受控制环境和后期植被生存条件限制。

（3）人工种草护坡：是一种传统边坡植物防护措施，指在边坡坡面利用人工简单播撒草种，多用于坡度较缓和边坡高度不高的草类生长的土质路堑边坡防护工程。优点：造价低廉，施工简单。缺点：种草成活率较低，草籽会因播散不均匀导致被雨水冲走，护坡效果不满意，以致坡面表土流失，坡面冲沟，需在后续进行大量的修复工程和整治坡病害。

2 河道生态护坡的重点技术

2.1 复合式生物稳定技术

复合式生物护坡技术是一种复合式生态护坡技术，主要用于修复那些出现整体滑塌和侵蚀非常严重的陡坡。它由生物技术与工程技术组成，其技术核心是植生基质材料，强调活性植物与工程措施相结合，依靠复合材料网、锚杆、植生基质、和植被的共同作用来达到对坡面进行防护和绿化的目的。

2.2 土壤生物工程护坡

土壤生物工程（soilbiengineering），其主要结构元素由旺盛生命力的茎、根、完整的植物组成，在边坡的不用位置按一定的方式、方式和序列来进行掩埋、种植和扦插，实现生态修复、加固边坡和控制水土流失。是一种边坡生物防护工程技术。此技术优点在于生态环境恢复快、护坡结构稳定、景观效果较好、费用低廉及养护要求低。护坡的主要结构是速生类的本地植物，如杨、柳，种植方式各不相同，主要有柴笼、活枝扦插、灌丛垫三种工程类型，在一些土质疏松、土壤侵蚀严重、景观要求较低的郊区河段广泛应用。

2.3 全系列生态护坡

全系列生态护坡主要应用在那些植被稀少、表现土壤侵蚀、景观要求较高的河段。从坡脚直到坡顶种植一系列护坡植物，如湿生植物(乔、灌、草)、沉水植物、挺水植物和浮叶植物，以此来形成多层次生态防护，可以同时兼顾景观功能和生态功能。如波浪对坡岸水位变动区的侵蚀可利用沉水植物、挺水、浮叶等来做减缓。将固土能力强、耐湿性强的灌木、草木及乔木种植于坡面常水位来共同构成完善的生态护坡系统，控制土壤侵蚀的同时美化河岸景观。

3 河道生态护坡功能评估

生态护坡工程在自我组织的过程中不断强化维护河岸的结构稳定性和提高河岸的生态稳定性两方面生态功能，以此来稳固河岸物理生境的完整和保证整个河流生态系统的健康发展。本文所研究的河道生态护坡工程共使用了2年时间，之后持续的生态监测完工的护坡工程，评估生态护坡工程的生态功能。

3.1 监测指标与方法

选取每种类型的生态护坡2个-3个固定样带，之后监测每个样带的坡顶、坡腰及常水位等部位。将调查频率设为每月1次在第一个生长季节，后续调查频率为两个生长季节，便于纵向比较，在连续出现晴天后进行每次采样。现场随机挖掘若干整株的护坡植物，测定新生枝条的高度和密度和新生根系的长度。

土壤抗剪强度、含水率和紧实度。随机选取从坡顶至常水位15个点，在坡顶、坡腰、近常水位各设5个点，可在每个点采用土壤3参数仪测定土壤含水率来减少土壤扰动对测定结果的影响，之后再利用国外剪力测量仪测定土壤抗剪强度和土壤紧实度。

3.2 监测结果

3.2.1 护坡生物的生长特性和生物量

植物具有良好的护坡工程性状，始终是稳固坡岸的关键积极因素，其枝叶具有有效的水文效应，如降雨截留、土壤赠渗、径流延滞等作用，其根系具有支撑坡体和固结土壤的机械效应，因此测定土壤生物工程和全系列生态护坡的护坡植物生长特性和生物量十分有必要。

土壤生物工程的植物种植一般选择在植物休眠期内种植，本文研究的河道生态护坡采用柴笼、灌丛垫、活枝扦插三种类型，杞柳枝和垂柳枝是三种工程主要的使用的植物材料。柳枝在施工完成两周后露出萌芽，之后每月增长5cm-10cm，生长速率最快的时间段在5月-10月，每月增长30cm-40cm，生长速率较为缓慢的时间段为10月-12月，每月增长5cm。杞柳枝和垂柳枝因种植方式和植物材料性质的原因其生长状况和生长量都存有差异。后续换了新方法来测定，结果显示新枝条的平均高度达1.5m以上，生长深度超过1m，良好的防护了坡岸。灌丛垫在坡面生物量的增长方面优势最明显。植物的护坡效应因土壤和植物体逐渐形成一个整体，效益也在不断增强（具体生长量和生物量见表1）。

各类生态护坡的土壤抗剪强度随着生态护坡植物生长和系统自我完善也在不断增大，尤其坡腰和常水位处的抗剪强度明显高于未施工的对照岸坡，浅层土壤抗剪强度也因不同类型的生态护坡在发生变化，其对比具有明显统计学意义（P＜0.05）并随着时间增长灌丛垫的浅层土壤抗剪强度明显大于其他生物土壤工程。各类坡岸的紧实度变化为30psi-600psi,含水率变化范围为11%～39.4%(具体数值变化见图1所示)，土壤中的过多水分会因土壤含水率超过某一特定值时减少对土壤颗粒间的吸力，减少抗剪强度。灌丛之所以能有效排出其浅层土壤中的过多水分，只因新生密集植物的蒸腾作用十分强，浅层土壤的抗剪强度和紧实度因此提高。

结语

总之，三种生态护坡重点技术主要集中在土壤的抗侵蚀性和护坡植物的固坡作用，改善坡岸生态环境，兼顾生态是目标和景观目标等方面。三类重点生态护坡技术可充分发挥各自优势，整合运用，增加土地草本植物覆盖度，提高生态稳定性。除此之外，生态护坡工程要因地制宜，保证护坡工程本身的质量和安全，改造人类生存环境，实现工程与环境的和谐统一。

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