水利工程护坡生态化设计技术研究

水利工程护坡生态化设计技术研究

朱 静

陕西省水利电力勘测设计研究院 陕西西安市 710001

摘要：近年来，我国水利事业繁荣发展，建设规模日渐加大，建设数量日益增多，在经济发展方面发挥着很大的作用。水利工程建设通常规模较大，且施工工期较长、占地面积大，在施工中会对地表产生一定程度的扰动，进而破坏所在区域植被，引发水土流失。因此，在水利工程建设中，应做好生态护坡设计，科学指导施工中水土流失的防治，实现生态保护目标。

关键词：水利工程；护坡；生态化；设计技术

中图分类号：TV698 文献标识码：A

1生态护坡的特点和优势

1.1特点

生态护坡中有两个重要标准：一是依据当地自然条件、经济发展等，建立科学合理的防护体系标准；二是掌握河道自身生态体系，在完成施工后使生态平衡尽快恢复。生态护坡模式多样，除传统防护绿化型外，还包括人工湿地系统、种植养殖等模式。在材料选择方面也更加多样，可以选择土、混凝土、土工材料和植物等，在满足生态防护的要求下还可采用混凝土防护。不同于传统的绿化美学，生态护坡强调采用自然力量恢复生态平衡，四季景观得以自然恢复。

1.2优势

在传统护坡工程中，主要采取工程措施护坡，如预制混凝土块体护坡和现浇混凝土护坡等，多采取梯形、矩形断面护砌形式，以发挥稳定坡岸结构、防洪、防止水土流失等作用，但会对景观生态产生不良影响。而生态护坡则结合了植物护坡、工程措施的优点，可以使护坡产生生态功能。具体优势如下：①改善水质。传统护坡是硬质的，岸坡并未设置植物屏障，地表径流会将污染物带入水体中，加剧水质恶化。生态护坡中的植物可以滞纳污染物，过滤地表径流中的污染物，发挥对水体的保护作用^[1]。②恢复绿色景观。传统护坡失去原有的生机，生态护坡则可采取植物措施，恢复绿色景观，改进传统护坡方法，既重视使用新型环保材料和技术，又挖掘传统人工材料和技术优势，在设计与施工中全面考虑环境需求、生物多样性等方面内容。

2水利工程护坡生态化设计技术

2.1生态混凝土护坡

生态混凝土护坡指的是在河道两侧铺设混凝土框架，并在混凝土框架当中添加无砂混凝土。与传统意义上的混凝土不同，无砂混凝土的最大特征在于其内部存在较大的孔隙，这无疑为草本植物的生长提供了充足的空间，从而促使草本植物与整个混凝土构成完整生态系统，且整体固土效果较为出色。从结构特点的角度来看，生态混凝土可以分为两大类型：一是土工格室层。其本身具有较大的孔隙供草本植物生长，所使用的混凝土为细骨料，并使用喷播植草技术。二是有机客土层。其主要由活性添加剂、草炭、保水剂和石子构成，一般是直接与原状土相互接触。从生态功能角度来看，生态混凝土植入植物之后，草本植物的根系会持续向下方生长，并与基层土壤相互接触，从而促使整个坡面形成稳定的网状结构。整个网状结构会随着草本植物根系的不断横纵生长而完善，并最终形成三维立体网，稳定性较强。而活性添加剂的使用则可以进一步提高草本植物的生物活性，其主要成分是微生物，其能够在促进草本植物生长的基础上进一步控制水泥的碱性，确保整个生态混凝土护坡保持较高的活性，最终为草本植物的正常生长创造良好的客观环境。此外，有些微生物的存在可以加快对落叶、树枝的分解速度，并能够分解土壤中的各种污染物质，减少了水体污染的概率^[2]。生态混凝土护坡的最大优势在于具有较强的适用性，可以在多种不同的地形地势环境下进行使用，但其对于坡体角度有着较高的要求，理论上不超过75°的坡体均可以进行使用，一旦超过75°则需要考虑其他类型的生态护坡。

2.2自嵌式挡墙

自嵌式挡墙的雏形为干垒挡土墙，是在该种墙体结构上研发的一种新型生态结构。自嵌式挡墙主要由挡土块体、填土和加筋带构成，这种复合结构能够有效抵抗坡体受到的动静荷载，具有良好的坡体稳定功能。传统的挡土墙稳定性较差，且容易受到外界环境的侵蚀，而自嵌式挡墙则有效解决了这些问题，并具有生态性的基本特征。从结构特点角度来看，挡土块体、填土、加筋带、塑胶棒和滤填材料是主要成分，墙体背水面一般会设置过滤层，并使用相应级配的碎石进行填充，具有出色的自行排水能力。自嵌式挡墙的结构特征决定了其具有较为出色的透水性能和透气性能，并具有出色的污染物吸收和环境净化作用，可以在保证生态循环系统稳定的基础上，保持生态自然平衡。自嵌式挡墙上设置多处孔洞结构，在孔洞结构中添加土壤后即可种植植物，而植物根系生长完善后可以进一步强化自嵌式挡墙的整体稳定性。此外，植物生长孔和墙体内部空腔一般为错位结构，这种错位结构可以形成若干个通道和孔洞，从而为鱼类的生长创造安全的栖息环境。随着鱼类的增多，其他水生植物可以进一步发展，这能够有效避免水体富营养化的问题，保证水质。除了传统意义上的草本植物之外，水生植物也可以在墙体上生长，随着水生植物的不断增加，整个生态系统对于氮磷等化合物的净化、分解效果将进一步提升，这不仅有利于达到净化水体的目的，更可以抑制水华。

2.3生态联锁式护坡

生态联锁式护坡使用预制混凝土砖块构成整个坡面，坡砖均为工厂预加工，加工完成后直接运输至施工现场进行铺设。其所使用的坡砖属于特殊的联锁式结构，坡砖与前后左右砖块之间具有出色的连接功能，且整个坡面属于柔性体，具有出色的耐冲刷性能。两个坡砖在连接之后其中间位置会形成连接孔，而连接孔则可以用于植物生长孔使用。一般情况下，会在连接孔中种植根系发达的草本植物，且伴随着草本植物不断生长，整个护坡的耐久性、稳定性和功能性将进一步得到提升。需要注意的是，生态联锁式护坡在适用范围方面具有一定的局限性，由于其本质上更加侧重于生态效果和景观效果，故在抗冲刷能力方面的表现相对较为有限，一般仅仅适合在平原区域的低流速河道中进行应用。

2.4生态格网

生态格网是由钢丝编制而成的网状生态格网片，多个生态格网片可以组成笼箱，并进一步在笼箱中填充碎石等材料。从结构特点的角度来看，生态格网的最大优势在于自身的抗腐蚀性能出色，能够长期持续使用多年，且结构稳定性和安全性不会受到较大的影响。一般在实际使用时，会在钢丝表面包裹一层树脂膜，从而进一步强化钢丝的防腐性能，并赋予了钢丝防锈、防静电、抗老化、耐高压等诸多的特点，这也造成了生态格网高适应性特征，甚至可以广泛应用于海洋环境和高污染环境。在实际应用过程中，由生态格网所组成的笼箱会直接投放至治理区域，并在笼箱内部填充石料，从而构成具有高度柔性、透水性和整体性的防护结构。从生态功能的角度来看，生态格网结构在本质上属于多孔隙的防护结构，这无疑为水生植物、鱼类和微生物的生长创造了舒适的空间。且与其他几种生态护坡结构相比较，生态格网结构可以在维持水环境生态平衡的基础上，进一步强化水质的自我净化能力，可以在最大程度上实现工程的生态目标^[3]。

总之，当前人们对于水环境要求逐渐提高，在水利工程建设过程中需要结合周围环境，加强对河道护坡工程的设计。通过合理的护坡技术，保证护坡工程与周围环境的融合，确保水利工程建设的整体质量。

参考文献

[1]王建平.水利防洪工程中生态护坡建设探讨[J].农业科技与信息，2018(11):35-36.

[2]杜海明.混凝土生态护坡的施工技术[J].科技创新与应用，2017(34):41+43.

[3]陈杰，韩妮妮.土质稳定性对生态护坡工程建设的影响分析[J].人民珠江，2017，38(03):50-53.