生态护坡在河道治理工作中的应用探讨

2017-03-01宋福涛

黑龙江水利科技 2017年1期

关键词：草皮生态型土工

宋福涛

(辽宁水利土木工程咨询有限公司，沈阳 110000)

生态护坡在河道治理工作中的应用探讨

宋福涛

(辽宁水利土木工程咨询有限公司，沈阳 110000)

传统的河道护坡只是最为基本的防洪排涝等功能，使得河道生态系统遭到破坏，对河道的治理工作产生了不利影响。文章介绍了生态护坡，分析了传统护坡对河道环境的影响，并提出了几种生态型护坡在河道治理当中的具体应用方法，在生态护坡应用时，必须要结合实际情况，设计实用、可靠的防护方案，使得生态护坡的作用得到充分发挥，为河道治理提供有利条件。

传统护坡；生态护坡；河道治理；应用方法

传统的河道护坡都是采用混凝土或浆砌块石等硬质材料，在进行建造时只考虑到了河道最为基本的防洪排涝等功能，而未注重其生态功能，使得河道生态系统遭到破坏，对河道的治理工作产生了不利影响。对此，必须要改变原有的护坡结构，应用生态型护坡，改善河道环境，维持河道生态系统的平衡。

1 传统护坡对河道环境的影响

1.1 对观赏环境的影响

整齐、笔直的河道虽然能给人一种整洁美观的感觉，但是从自然的角度来看，传统的混凝土护坡结构将原有河岸上的植被完全覆盖，原有的草本植物与小型灌木丛都已经不见踪影。现代城市的人们要求河道周围环境优美、空气清新，而传统的混凝土护坡形式与周围的环境格格不入，完全不符合现代城市人的要求。而且，一旦传统混凝土结构遭到破坏，那河道周围的景观会变得更差，严重影响城市形象，影响市民的生活环境。

1.2 对生活环境的影响

首先，混凝土护坡的建筑材料中，加入了许多添加剂如抗冻剂、膨胀剂等等，由于混凝土护坡有一部分长期处于水体当中，所以在水体长期浸泡之下，混凝土护坡中的部分原材料和添加剂会与水发生水化反应和碳化反应，对河道的水质产生一定的影响。而城市的河道是城市供水的主要来源，市民长期饮用这种融入了添加剂的水，健康也会受到影响，严重时还可能引起区域性疾病。其次，市民长期生活在这种颜色单调、结构单一、没有生命气息的混凝土护坡结构周围，生理和心理上都会受到一定影响。从生理上来说，混凝土护坡结构缺乏植被的覆盖，所以对于空气的净化和水质的净化起不到任何作用，一旦河道水质被污染，那股刺鼻的气味将直接飘散到周围的市民生活区域，严重影响市民的生活质量和生理健康；从心理上来说，由于混凝土护坡结构颜色单一、结构简单，缺乏相应的植被，观赏环境很差，所以周围的人们在休闲之余没有很好的去处，心情必然会受到影响。所以说，传统的混凝土护坡形式对于人们的生活环境有很大影响。

1.3 对自然环境的影响

传统的混凝土护坡结构将整个河道的坡面全面覆盖，许多靠河道坡面的水下部分生存的水生动植物都失去了其原有的生存环境，无法在混凝土护坡结构上生存下去。水生动物原本需要依靠河道坡面的泥土部分进行筑巢居住，然而却被坚硬的混凝土结构严严实实地封堵住；水生植物需要依靠河道坡面的泥土部分扎根生长，但是被混凝土结构阻挡，无法破开。整个河道中的生态系统就因为混凝土护坡结构而发生断层，生态系统遭到破坏。有的河道护坡差不多要延伸到河道底部，建立起全面护坡结构，这样对水体生态环境的影响将更加恶劣[1]。

2 生态型护坡概述

2.1 生态型护坡的定义

生态型护坡是指将工程力学、生态学、土壤学等学科综合起来进行考虑，形成工程与植物相结合的护坡技术。通过植被的覆盖，使得植物的根系与土层联系在一起，对护坡上的土层进行加固，防止水土流失，使护坡的结构趋于稳定。

2.2 生态型护坡的作用

1)护坡：植物的根系能固定土壤。

2)保持水土：有效减小降水对土壤的冲刷，减少土壤的流失。

3)改善生态环境：净化空气、净化水质、降低噪音污染等。

2.3 生态型护坡的设计原则

1)因地制宜原则：引入植被时，要考虑当地自然环境的协调性，避免植被生长条件不符或者物种入侵；考虑当地的人文环境和传统文化；最好是就地取材，既可以节约成本，又符合当地的实际情况[2]。

2)资源节约原则：尽量避免使用不可再生资源；在使用可再生资源时，要充分利用，提高资源利用率；可就地取材，节约成本，减少资源消耗。

3)以自然为本原则：每一个生态系统都有其完整的生态结构，包括食物链和营养级等，人为进行建筑设计时，最好不要干涉自然生态系统的内部运行结构，使其自然运行，因为一旦内部某一结构遭到破坏，可能会引起整个生态系统的破坏；由于河道的护坡涉及到水体生态系统和陆地生态系统两套系统，所以在设计时要充分考虑到对两者的综合影响。

3 生态型护坡的应用方法

传统混凝土护坡结构已经无法满足当前人们的需求，在社会经济高速发展的现代，先进的护坡施工技术与新型的护坡建设材料必将成为我国河道护坡构建的主流[3]。我国现有的生态型护坡应用方法主要有植物固土技术、土壤固化剂添加技术、土工材料与草皮种植复合技术、多孔生态型混凝土技术、生态型水泥护坡技术等等。

3.1 植物固土方法

植物固土方法，指的是利用根系比较发达的植物在护坡上的种植，使得植物根系深入土层当中，通过植物的根系锚固作用，达到加固土壤的目的。使用植物固土方法，既可以加固土壤、保持水土，又可以满足现代人们生活的要求，符合生态环境需要，有利于城市形象的美化。现有的固土植物主要有紫穗槐、迎春、紫叶矮樱、三裂绣线菊、麦冬、石竹、凌霄、地锦、常春藤等等，在南方地区可以选用芦苇、茭白等，在北方地区可使用迎春、刺槐等等。要根据每个地区生态环境和气候条件的不同选择适合的植被类型，因地制宜。

3.2 土工材料与草皮种植结合方法

3.2.1 土工材料方法

喷塑金属网工格栅法是一种常用的土工材料方法。喷塑金属网工格栅法是由金属网与碎石、种植型土壤共同形成复合种植基，金属网一般会选用镀锌铁丝网或者喷塑铁丝网，但是由于在河道周围，需要经常接触到水分，镀锌显然容易遭受腐蚀而使得镀膜受到破坏，所以一般是使用镀膜稳定性较高的喷塑型铁丝网。喷塑铁丝网与碎石混合作用于种植基当中有个很大的优点，就是其抗冲击能力强、对地基的适应力较强，适用于水流速度比较快的河道，避免了传统混凝土护坡结构单一、适应能力差、整体性差的弱点。同时，这种方式还能保证河道中的水生动植物的正常生存，符合生态环境的需求[4]。

3.2.2 草皮种植结合方法

草皮种植结合方法主要有土工网垫层固土种植基和土工格固土种植基两种。土工网垫层主要由聚乙烯、聚丙烯等高分子材料构成，加以碎石和种植型土壤，再播撒草籽，形成一个完整的复合种植基。土工网垫层是由垂直土壤方向无法拉伸的多层网和与土壤平行方向可双向拉伸的平面网组成，垂直土壤方向的多层网之间的交点需要通过热熔焊进行连接，使网状空间更加稳定。这样形成的网状结构更加宽松，网内有足够的空间用来填充土壤和砂砾，而且草皮在长出来以后，土工网垫层内的空间也足够其正常生长。在草皮生长完全以后，草皮、土工网垫层以及土壤层有效地结合在一起，形成一个整体[4]。对于土工网垫层的铺设，可以人工进行，而草籽的播撒一般是利用水力喷洒技术，将草籽混入水中，然后利用喷洒机器，在压力作用下将草籽均匀地喷洒到护坡土壤当中；而土工格固土种植基是在一个个的土工格内进行草皮的种植，加固土层。土工格也是由聚乙烯、聚丙烯等高分子材料为原材料，并经过加工变成土工格的结构。土工格的设立，可以提高护坡的摩擦阻力，再加以草皮的种植，可以有效提高护坡土壤层的稳定性和承受能力。

3.3 多孔生态型混凝土

多孔生态型混凝土是指由多孔混凝土材料再加保持水土的原料、种植型土壤以及肥料组成。多孔混凝土的制作所使用的原料是粗制骨料、混有炉渣和硅灰的水泥和少量的细料。保持水分的原料一般使用人工合成的无机土壤，再加入一些吸水性比较强的高分子材料以及吸附力比较强的材料比如活性炭等等[5]。在进行多孔生态型混凝土建设时，首先在护坡土壤表层铺设多孔混凝土材料，为草皮的生长提供生长空间，同时，多孔混凝土当中的肥料可以提供草皮生长所需要的养分。

3.4 生态型水泥护坡

生态型水泥护坡具有固液气三相结构，其中固体结构中含有稻草、秸秆等多孔材料，在水泥护坡结构中形成孔隙。除此之外，固体结构中还包含有种植型土壤、肥料、河砂、水泥等物质，为植被的生长提供必要的条件。

3.5 土壤固化剂的添加

土壤固化剂是一种以土壤为主体，再加以激发物质使土壤性质发生变化的添加剂，其主要反应原理是土壤固化剂当中的激发物质与土壤中的水分结合发生化学反应，形成新的化学键，这种化学键对土壤中的水分子有极强的吸附作用，通过吸附土壤层中的水分使得土壤层达到固化的效果[6]。在河道护坡的设置当中，既要求河道表层护坡的水土得到保持，护坡表层土壤需要固化，又要求河道深层的土质较为松散，满足水生动植物的生存需求。所以，对护坡表层土壤使用土壤固化剂使其局部固化，又不影响河道深层的土壤结构，既能保持水土，又能满足水生动植物生存的需求，一举两得[7]。