河道生态护坡理论与技术的产生及其发展

王洪波

(黑龙江大学 建筑工程学院，黑龙江 哈尔滨 150080)

在生态河道工程中，河道生态护坡已经成为了至关重要的一环，传统的河道护坡技术在水土保持与农田灌溉方面发挥着很大作用，但仍然存在一些尚需改善的缺点[1-3]，在水源净化，以及保持周边生态平衡方面，生态护坡代替传统护坡站上水利工程发展的舞台。

1 河道生态理论简介

1.1 生态护坡相关概述

在中国，对于护坡相关的研究开始的较其他国家晚一些。许多国家在中国开始研究护坡施工技术时就在此方面取得了一些成绩。早于中国10年日本就开始对河道护坡进行研究并成功的实施了自然型河道改造计划，此计划的原理就在于对河道护坡的施工的过程中，采用自然资源例如木材等作为河堤保护的原材料，这样就能有效体现出护坡的生态性能。而一些欧洲国家，在体现生态护坡理念的同时也提高了护坡的景观性和与周围生态系统的协调一致性。达到了对岸坡保护的最大限度，并且解决了河道护坡施工对周边生态系统破坏的问题。目前中国根据不同地市不同情况在技术上进行了创新，能够通过生态护坡的施工建设在整个国内河道整治项目的过程中实现防洪减灾的功能以及减少植被破坏的危害。减害的同时也突出了一些优点，例如蓄水效果显著提升，有效调节河道内水资源平衡，由于生态护坡中大量植被具有强大的根系就可以有效保持水资源的平衡，所以能有效调节河道中水位，并且在枯水期通过自身生态系统蓄水特性进行补给，能以最大程度对河道进行补水。虽然技术不算完善但颇具优点，因此生态护坡在中国的河道工程中得到了广泛的应用并收到了不错的使用效果[4]。

1.2 寒冷地区的生态护坡

寒冷地区的江河堤防护坡在承受水流的冲刷同时，还要承受土体冻胀、静冰压力及冰扫随击的作用。传统混凝土板、浆砌石护坡结构不仅阻断了堤坡内外生物链、降低了河流水体的自净能力，而且在经受几年的冻胀和融沉作用后，会发生断裂、破碎，甚至坍塌。有效利用生态植被防护技术，采用固滩防浪林与新型植草护坡结构相结合的防护措施，构成生态防护系统，既增强了堤防工程的行洪安全胜、抗冻胀变形适应能力，又改善了生态环境，保证了堤防工程的安全稳定运行。

2 河道生态护坡类别及特点

2.1 植被护坡

这种护坡属于比较简易的护坡，在我国多个地区都有其相应的应用，而事实也证明了植被护坡的合理可行性，植被护坡是需要一些根系发达的植物来组成，目的是为了固土保沙，防止水土流失。但也有需要注意的地方，首先要了解当地气候特征，土壤情况等，根据不同地区条件选择各自符合条件的植物，例如耐酸碱，根系发达，生命力强等，以及需要植被进行综合搭配，这也属于植被护坡的所具有的局限性，以及没有广泛应用的原因。

2.2 植被型生态混凝土护坡

植被型生态混凝土护坡是一种应用比较广泛的的护坡类别，他是主要将表层土、多孔混凝土、以及保证植物生长所需的缓释肥料和保水材料组合在一起。其中多孔混凝土作为基础框架，其主要成分为掺和料、水泥、粗骨料，其中粗骨料可以保证植物有良好的透气性与透水性。由这些材料组合成生态型混凝土，再添加了保水剂之后，可以充分保障植物所需的水分，为植物提供了良好的生存条件。缓释肥料作用就是为植物生长提供必须的养料。将植被等有机材料与无机材料组合在一起，提高了土壤的抗冲击能力以及土壤与岩石的结合能力。

植被型生态混凝土护坡最明显的特点就是能保证河道两侧的植物覆盖率，从而就能保证土壤最大限度地发挥土壤本身的作用。一般的，选择一些植被草种结构固定在生态混凝土上在护坡绿化规模提升的基础上，还可以起到美观的作用。这些植物在生长过程中慢慢的与混凝土融在一起，可有效增强其固化水土能力，起到良好的护坡效果。 然而植被护坡抗冲击性和抗浪蚀性较弱，仅适用于坡度≤1∶2.5，河道流速≤1.0 m/s的护坡。植物护坡作用可分为茎叶护坡作用和根系护坡作用[5]。护坡机理如图1所示。

图1 植物护坡机理

2.3 土工材料固土技术护坡

此类型分为两种，一种是单一的土工材料的生态护坡，是将喷塑金属网和碎石种植土壤有效结合在一起，复合种植形成，具有一定的耐腐蚀性，并且其种植基对水生动植物生存具有一定的舒适性，实用性强。

另外一种就是土工材料复合草皮的生态护坡，就是将土工材料和草皮相结合的生态护坡。一般是土工格和土工网垫两种方式，这种复合了草皮的类型相对于单一的土工材料形成的生态护坡更加适合植物生长，其中在网垫层中间有一个相对稳固的空间，可供植被生长，当值被长成之后会同网垫土壤结合为一个整体。

3 河道生态护坡功能及意义

河道的生态护坡主要有四种功能，分别是防洪功能、生态功能、景观功能、自净功能[6]。其中首要功能是防洪功能，由于一般作为生态护坡的植被根系较深生命力较强，加之与土工材料等相结合，于是就具有了更强的承载力，对于洪水强大的冲击力既有较强的稳定性，其次还能够根据不同水文情况对水量平衡进行有效的调节，当洪水来临或者来水量较大的时候，植物可将一定量的水分储存在其本身，可以降低洪峰，延滞洪期；相应的，当枯水期的时候，植被又可以释放出大量水分对河道流量进行补充，防止了水库或滞洪区丰水期水量过大，枯水期可用水量少的问题，有效的调节了水量平衡。

其次突出的就是其生态功能，使用一些施工技术可使植被与河道，有机与无机材料很好的结合在一起，这样对陆地生态与水生生态就有一个很好的过渡段。水生生物就会有更好地生存环境，而且生长茂盛的植被还可以为水生生物提供丰富的食物来源，从而保证了物种多样性。并且良好的水生生态也可以解决因水利工程施工对生态环境造成破坏的问题。

现代化的社会使我们周围充满了钢筋混凝土，在当今的实行绿化的时代，生态护坡为我们周围的生活增添了一抹绿色与生机。也就是体现了他第三个功能景观功能。早在生态护坡发展的初期，一些欧洲国家就早于亚洲国家设计出的生态护坡在保持基础功能的同时还具有景观的功能。现有的生态护坡技术都具有自然景观修复的能力。要注意的是施工设计过程中，选择的植被尽量是当地的，这样可以同周围的生态环境相融合。

最后一个自净功能，相当于生态护坡的附加功能，由于植被生长可提供水生生物食物来源，以及良好的水生态环境，得以构成了一个生物多样性更加丰富的水生态。这样河道中就不乏菌类，微生物等，他们的存在可将污水中一些化学有害物质分解成可降解或对人类自然无害的物质，净化了水体，提高了河道自净能力。

4 结 语

虽然生态护坡为当今备受青睐的一种施工技术，但却并不完善，还存在一些问题。从生态角度讲，护坡上的植被可能会侵占路面的植物，造成路面的草皮无法良好的生长，路面出现不美观的状况。其次由于生物多样性，水中很难避免会出现藻类或者杂草之类，影响水质，护坡上也会由于植物种类的不同生长的长度大小不一等情况。河道周围草皮与护坡上的植被布置应该同时进行，而且相关部门应注意对不美观，大小长短不一的植被进行修正和处理，对河道中生长的藻类进行及时的打捞。

护坡的技术研究一直都是备受关注的话题，生态护坡可以增强岸坡稳定性和景观人文性。生态型护坡既满足了加固河岸、稳定边坡的要求，又有着保护和修复生态环境的功效。在实际工程应用中，可根据不同情况选择适合的生态护坡种类，生态护坡技术仍是当今最良性、最具有生态意义的水利工程技术之一。