淺談生態護坡在現代水利中的應用

蔣 坤 蔣 鵬 張躍飛 林 馨

淺談生態護坡在現代水利中的應用

蔣 坤 蔣 鵬 張躍飛 林 馨

水利工程建設從傳統水利發展到環境水利，進而向生態水利轉化，城市水環境的整治已經愈來愈被社會各界所重視。生態護坡是指開挖邊坡形成以后，通過種植植物，利用植物與巖土體的相互作用（根系錨固作用）對邊坡表層進行防護、加固，使之既能滿足對邊坡表層穩定的要求，又能恢復被破壞的自然生態環境的護坡方式，是一種有效的護坡、固坡手段。

一、生態護坡的原則

1.當地原則

設計應因地制宜，在充分了解當地自然環境的基礎上，進行與當地自然環境相和諧的設計。在設計時應做到：尊重傳統文化和鄉土知識；要考慮帶有場所特征的自然因素，維護場所健康；盡量使用當地材料、植物和建材，使生態護坡與當地自然條件相協調。

2.保護與節約自然資源原則

生態設計強調的解決之道有4條：保護不可再生資源，非萬不得已不得使用；盡可能減少能源、土地、水、生物資源的使用，提高使用效率；利用原有材料，包括植被、土壤、磚石等服務于新的功能，可大大減少資源和能源的耗費；盡量讓護坡處于良性循環中，從而使資源可以再生。

3.回歸自然原則

自然生態系統為維持人類生存和滿足其需要提供各種條件和過程。這一原則著重體現在：（1）自然界沒有廢物，每一個健康生態系統都有完善的食物鏈和營養級，所以生態設計應使系統處于健康狀態。（2）邊緣效應：在兩個或多個不同的生態系統邊緣帶，有更活躍的能流和物流，具有豐富的物種和更高的生命力。（3）生物多樣性：保持有效數量的動植物種、保護各種類型及多種演替階段的生態系統，尊重各種生態工程及自然的干擾，包括自然火災過程、旱雨季的交替規律以及洪水的季節性泛濫。

二、生態護坡在現代水利中的應用

1.植草、植草皮、植樹

植草適用于邊坡穩定、斜面沖刷輕微且宜于草類植物生長的土質邊坡。包括種草籽、植草皮和三維植草。

（1）人工種草護坡。人工種草護坡是通過人工在邊坡坡面簡單播撒草種的一種傳統邊坡植物防護措施。選用草籽應當注意當地的土壤和氣候條件，選擇容易生長、根部發達、葉莖低矮、枝葉茂密的草種為宜，最好采用幾種草籽混合播種，使之成為一個良好的覆蓋層。種植草籽摻沙或土粒拌和，播撒均勻，播種時間以氣候溫暖、濕度較大的季節為宜。這種方法多用于邊坡高度不高、坡度較緩且適宜草類生長的土質路塹和路堤邊坡防護工程。具有施工簡單、造價低廉等特點。但由于草籽播撒不均勻、草籽易被雨水沖走、種草成活率低等，往往達不到令人滿意的邊坡防護效果。

（2）平鋪草皮護坡。平鋪草皮護坡是通過人工在邊坡面鋪設天然草皮的一種傳統邊坡植物防護措施。具有施工簡單、工程造價較低等特點。適用于附近草皮來源較易、邊坡高度不高且坡度較緩的各種土質及嚴重風化的巖層和成巖作用差的軟巖層邊坡防護工程，是設計應用最多的傳統坡面植物防護措施之一，但由于施工后期養護管理困難，平鋪草皮易被沖走且成活率低，工程質量往往難以保證。

（3）液壓噴播植草護坡。液壓噴播植草護坡是國外近幾年新開發的一項邊坡植物防護措施，是將草籽、肥料、粘著劑、紙漿、土壤改良劑、上色素等按一定比例在混合箱內配水攪勻，通過機械加壓噴射到邊坡坡面。特點是施工簡單、速度快、施工質量高、防護效果好，適用性廣，工程造價低。目前，液壓噴播植草護坡在公路、鐵路、城市建設等部門邊坡防護與綠化工程中使用較多。

（4）行栽香根草護坡。香根草是一種禾本科植物，長勢挺立，在3～4月內可長成茂密的活籬笆，根系發達、粗壯，1年內一般可深入地下2～3m，根系抗拉強度大，可達75MPa，耐旱、耐澇、耐火、耐貧瘠、抗病蟲，適應能力極強。行栽香根草護坡就是在土質邊坡上行栽香根草進行邊坡防護，該技術能顯著增強邊坡穩定性，具有理想的固土護坡功能，已有取代傳統片石護坡的趨勢。

（5）三維植草。三維植草又稱土工網植草護坡，是新開發的一項集坡面加固和植物防護于一體的復合型邊坡植物防護措施。該技術所用土工網是一種邊坡防護新材料，通過特殊工藝生產的三維立體網，不僅具有加固邊坡的功能，在播種初期還能起到防止沖刷、保護土壤以利草籽發芽、生長的作用。隨著植物生長，坡面逐漸被植物覆蓋，這樣植物與土工網就共同對邊坡起到了長期防護及綠化作用。它適宜于沖刷較大、坡面較陡的山坡，成本較高。土工網植草護坡在公路、堤壩邊坡防護工程中使用較多。

2.噴播生態混凝土、鋪設綠化植生帶

（1）噴播生態混凝土

生態種植基是固體、液體、氣體3種物質組成的具有一定強度的多孔人工材料。固體物質包括粗細不同的土壤礦物顆粒、膠結材料、肥料和有機質、成孔材料、保水劑以及其他混合物。其中土壤是植物生長的基體，有機質和肥料為草種日后的生長提供肥力，膠結材料用于土壤顆粒之間以及與巖體表面的膠結，保水劑能吸收和保持水分供植物生長，成孔材料能提高植基的透水性和透氣性，一般采用稻草秸稈，經濟方便，還可以根據需要添加其他特定作用的混合物。噴播生態混凝土護坡，是在穩定巖質邊坡上施工短錨桿、鋪掛鍍鋅鐵絲網后，采用專用噴射機，將拌和均勻的種植基材噴射到坡面上，植物依靠“基材”生長發育，形成植物護坡的施工技術。具有防護邊坡、恢復植被雙重作用，可以取代傳統的噴錨防護、片石護坡等圬工措施。該技術使用的種植基材由種植土、混合草灌種子、有機質、肥料、團粒劑、保水劑、穩定劑、pH緩解劑和水等組成，其種植基材的配方是成功的關鍵，良好的配方在陡于1∶0.75的巖質邊坡上既具備一定的強度以保護坡面和抵抗雨水沖刷，又具有足夠的孔隙率和肥力以保證植物生長。為了使生態混凝土能牢固地固定在巖體表面上，在噴播之前一般都在坡面上掛網。掛網的施工步驟是:平整邊坡表面—鉆孔—打入錨桿—掛網—噴播生態混凝土。

（2）鋪設綠化植生帶：典型的綠化植生帶從底往上由無紡土工布、綠化物料層、植物纖維層和尼龍網格等組成。無紡土工布與地表吸附作用強，有利于保持濕度且能夠自然降解，腐爛后可轉化為肥料；綠化物料層是最重要的部分，由種子、保水劑、肥料及改良劑組成，主要為植物生長提供肥料；植物纖維層由稻草秸稈、麥稈等植物纖維組成，主要作用是鋪設完工初期防止綠化物料層的物質遭受雨水沖刷及遮陰保濕，后期則腐爛后為植物提供肥力；最上層的尼龍繩網主要起到固定的作用。

3.栽藤

主要用于土石夾雜難以種草植樹的段落，通過藤草爬附作用覆蓋坡面，從而和周圍環境協調一致。

4.框架內植草護坡

框架內植草護坡是一項類似于干砌片石護坡的邊坡防護技術。在修整好的邊坡坡面上拼鋪正六邊形混凝土框磚形成蜂巢式網格后，在網格內鋪填種植土，再在磚框內栽草或種草的一項邊坡防護措施。該技術所用框磚可在預制場批量生產，其受力結構合理，拼鋪在邊坡上能有效地分散坡面雨水徑流，減緩水流速度，防止坡面沖刷，保護草皮生長。這種護坡施工簡單，外觀齊整，造型美觀大方，具有邊坡防護、綠化雙重效果，工程造價適中，略高于漿砌片石骨架護坡，該技術多用于填方邊坡的防護，適用于坡度較陡且容易受沖刷的土質和強風化的巖質塹坡上。

三、結語

隨著我國經濟的高速發展，環境污染和生態破壞等問題越來越嚴重，人們對環境及生態的要求標準越來越高。由于傳統護坡破壞了河道生態系統的良性循環，造成水質惡化、水土流失等嚴重后果，目前生態修復已成為河道整治中的重要任務之一。生態護坡作為生態修復的主要手段，必然能在現代水利中大放異彩■

（作者單位：淮安市水利勘測設計研究院有限公司 223005）

（專欄編輯：王 適）