生态衬砌技术在国土综合整治领域的研发与应用

周艳平 缪丽

【摘要】在我国现阶段的国土综合整治领域之中，农田灌溉渠道是重要的组成部分。农田的灌溉渠道担负着农田水利输送的重要灌溉职能，但是在充分发挥水利灌溉功能的同时，大量混凝土材料的应用也给当地生态环境带来了一定的负面影响，如当地生态环境恶化、环境承载能力降低以及生物多样性下降等等。长沙市长沙县金井镇涧山村以混凝土生态衬砌渠道建设、原生态植被覆盖等方式进行了生态衬砌改造，在充分保证灌溉渠道输水功能的同时，也保持了渠道周边区域生态环境的改善，实现了发展与环境保护的双赢模式。

【关键词】生态衬砌;国土综合整治;研发与应用

1、引言

渠道衬砌技术是一项重要且有效的农村水利灌溉节水技术措施，衬砌技术的运用一方面可以提升渠道的自身水利输送能力，另一方面也可以有效减少渠道灌溉过程中的渗漏情况，提升渠道灌溉效率。在传统的渠道衬砌技术运用过程中，较为常见的技术措施是将渠道三面全部以光滑的平面进行铺设，这样全部光滑衬砌的施工方式可以有效提升水资源的利用率，并提升节水效果减少渠道输水过程中的渗漏现象，但是这样的施工方式并没有对当地环境的生态进行充分的保护，这一类的衬砌施工作业虽然具有外表美观、运行维护成本低廉以及可靠性强等特点，但是一定程度上也带来了渠道周边地区生态环境恶化，生物多样性下降等问题。本文以长沙市长沙县金井镇涧山村土地综合整治项目为例，介绍生态衬砌技术的应用情况。

2、工程概况

长沙市长沙县金井镇涧山村土地综合整治项目，开始于2013年，是湖南省首个生态保护型土地整治项目试点工程。在这片土地的生态治理过程之中，采用了生态衬砌技术。其具体做法为：首先，在农田灌溉水渠内部设置生态型“卡扣砖”，靠榫接的方式组合，不需要砂浆粘连。与此同时，这类衬砌的结构并不是普通的瓷砖构成，而是在每块砖有两个圆孔，孔洞里长出野草。整个渠道坡面有成千上万的圆孔，为自然植物的生产提供了充分的生长空间和发育场所。其次，在沟渠灌溉过程中沿着灌溉水渠的流向，设置了许许多多的生物池，供生态环境内部的小动物进行栖息。生物池的设定一般相对低洼和隐蔽。生态土地综合整治不但给当地居民带来了生活条件的改善，也为经济健康发展提供了先例。

3、生态衬砌技术应用的优势和必要性

考虑到传统的渠道衬砌方式对渠道灌溉区域周边的生态影响，现阶段多采用生态衬砌方式进行护坡。生态衬砌技术在保持原有场地范围内的生态环境、保护生物原有栖息场所以及建立绿色景观有着积极的意义，同时生态技术在水体自净化能力以及保持渠道灌溉范围内的生物多样性有着重要的正面作用。在绿色经济发展模式和可持续发展模式愈来成为发展的主导模式的今天，农田灌溉系统的建立不单单发挥着水利输送的功能，更承担着生产力与生态环境相协调的重要作用，而生态衬砌技术在协调生产能力与生态环境之间有着无可比拟的优势。因此在新时期的经济发展模式之下，如何协调灌溉渠道的正常水利输送功能、防渗漏能力、景观美观性以及生态环境的多样性是新发展模式之下生态衬砌技术所要关注的问题。

4、长沙县金井镇涧山村渠道生态衬砌形式

4.1渠道衬砌的生态处理

生态衬砌同一般衬砌技术在施工过程中最大的不同点在于给予了当地生物和生态环境足够的生存空间。在生态技术运用的过程之中，在首先保证输水渠道自身输水能力的水利功能的同时，也最大程度的给予了生态环境自由生长的空间， 其具体做法包括：涧山村在土地整治中，优先选用了尽量不适用水泥砂浆进行粘结的生态型护坡瓷砖，靠榫接的方式组合，不需要砂浆粘连。同时，每一个生态砖块的表面均设置有两个圆形孔洞，孔洞内部空间供植被进行自由生长和发育。  无数个生态砖块组合起来就是一面生态墙面，整个渠道坡面有成千上万的圆孔，看上去就像是人体透气的毛孔。与此同时，在渠道内部的可用空间内，尤其是在渠道的下部空间，沟渠里每隔一段时间设置“生物池”。这些生物池虽然看起来简简单单，但是这些简单地水泥格子的设置，给予了当地生态环境中的生物以必要的生存空间，从而有利于当地生态系统多样性的保持。除此之外，涧山村土地整治时建立了农田排水净化体系。数百亩农田的渍水和尾水通过几级沟渠汇入“生态 净化池”，最后注入旁边的金井河。生态净化池里种植有狐尾藻、石菖蒲、千屈菜，这是一个纯天然的污水处理厂，能明显降低水体中氮磷含量。

4.2植生型防渗砌块的运用

在传统的渠道输水过程中，部分地区一直采用传统的衬砌模式，虽然在一定程度上考虑了生态保护，但传统的三面衬砌还是对农田生态环境造成了一定的影响。造成这种生态环境保护与农田水利灌溉系统之间的矛盾主要来源于诸多灌区内部地形条件的限制，因此，在进行生态衬砌技术的运用过程中，一方面要对渠道灌溉过程中的渗漏所引起的不必要水资源浪费现象进行防范，必要性还可以设置不透水性衬砌形式。另一方面也应当在保证渠道的输水率、安全性和结构稳定性的前提下，尽可能的为当地生态环境的保护和改善做出贡献，从而维持灌溉渠道区域内的生态系统完整性和自净化能力。在解决生态系统多样性同输水效率之间的矛盾问题中，植生型防渗砌块技术有着很好地应用价值。植生型防渗砌块技术的核心要点在于，在进行衬砌的过程中使用特定的空心砖进行衬砌搭建，从而在衬砌砖块内部留出一部分的空间供各类耐水植物进行发育，在设置的形式上有梅花形或六边形等形式，这样的生态衬砌模式不受水位变化的影响，具有较强的适应能力。同时，能够在保证灌溉系统正常功能发挥的前提之下，构建一个利于植物生长的系统，反过来，植被的不断生长，根系的不断发育也会给灌溉区域的水土保持带来积极作用，大幅度提升渠道区域内的水体稳定性和抗冲刷能力，最终实现安全性、稳定性、生态多样性以及水利运输性的和谐统一。

4.3原生植被的防护形式运用

原生植被防护形式是指在灌溉渠道建设以及衬砌搭设的过程中，尽量对渠道灌溉区域范围内的两岸原有植被以及其他自然生產的植物种类进行合理的保护，避免由于外来因素的干扰过多，从而对原生植被和其他水体植物的生态自净化能力产生不利影响。这一类原生植被防护形式一般设置在渠道内水体流速较为缓慢的地带，由于水流流速相对较慢，因此对渠道内壁的冲刷作用不明显，也就对衬砌的要求不那么高，甚至在原有土体条件较好的地带可以不设置人工衬砌或者较少设置衬砌护坡，而直接运用芦苇、树木根系以及草地等原生植被进行岸坡防护。这一类亲水性植物除了在渠道内壁发挥保土作用，同时也为渠道周边的护坡地区营造了一个相对较为丰富的自然生态环境。原生植被防护形式的具体作用主要体现在：第一，对雨水冲刷以及水流作用下的水土流失现象进行良好的抑制;第二，迟滞作用，植物庞大的根系可以有效减缓水流流速，从而降低对河岸土壤的冲刷作用;第三，渗入作用。原生植被一般根系较为发达，直接进入土层较深范围之内，可以有效增加雨水入渗，涵养水源。第四，净化作用。原生植被与土壤环境以及生态环境内部的微生物构成一个微型生态系统，这一生态系统对渠道内的污染物质进行一定的吸附作用和净化作用。第五，生态栖息场所。良好的原生植被覆盖，不但为渠道内的水土环境改善有利，同时也为诸多生物提供了良好的栖息场所，从而增加了生物多样性。

4.4长沙县金井镇涧山村综合治理效果

现阶段，长沙市长沙县金井镇涧山村的青蛙、鱼虾、蛇等生物多样性明显增加，生物数量显著增多，曾经很久没有出现过的蛙声虫鸣现如今此起彼伏。高标准的农田让土地质量和利用效率都提高不少，土地整治给农业、农村带来了实实在在的变化，促进了人与自然的和谐相处与和谐共生。

结语：

生态衬砌技术是符合当今可持续发展模式要求的新型灌溉渠道衬砌模式，生态衬砌技术在我国国土综合整治领域的不断推广也应用，对于保持当地的生物多样性、提升渠道自净化能力以及有效改善当地生态环境有着无可比拟的重要作用，也同我国绿色发展的新模式理念相契合。本文对长沙市长沙县金井镇涧山村的土地综合治理案例进行了分析，针对其在生态衬砌技术中的具体方法进行了简单介绍，以供其他类似工程参考。

参考文献：

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作者简介：

周艳平（1983.4-），男，汉族，湖南嘉禾人，本科，工程师，从事国土综合整治相关的工程项目设计、生态保复修复、生态工程技术等相关工作;

缪丽（1986.1-），女，汉族，湖南华容人，研究生，工程师，从事国土综合整治相关的工程项目设计、生态保复修复、生态工程技术等相关工作。