浅谈防洪工程的生态护坡

浅谈防洪工程的生态护坡简介：防洪工程中的堤防、河道护坡是一项量大面广的基础设施，人们在追求人与自然和谐相处的条件下对生态护坡要求越来越高。将生态护坡功能与工程功能及安全功能同等考虑，选择和确立兼顾防洪、生态和节约的工程护坡方式。防洪工程生态护坡工程建设应树立尊重自然、恢复自然的理念，使护坡工程与周围环境融为一体。关键字：护坡,生态,资源节约

防洪工程中的堤防、河道护坡是一项量大面广的基础设施，通过技术创新来选择和确立兼顾防洪、生态和节约的工程护坡方式，是水利工程设计和防洪建设一大课题。下面以可持续发展的视野认识现代生态护坡工程，以创新发展的观点，就防洪工程生态护坡谈几点认识。一、防洪工程生态护坡的发展方向人类在与江河长期斗争的实践中，探索出一些适应当地自然条件的河工建筑物模式。堤防、河道防洪护坡工程也一样，同河流的上游与下游、同一国家的北方与南方、发达国家与发展中国家都有所不同。在不同的时代，人们对堤防河道护坡的认识和要求也不相同，生态护坡就是现阶段人们在对水环境要求越来越高、追求人与自然和谐相处的历史条件下而日益受到重视。我国20世纪90年代初出现了生态护坡的概念。1991年河道堤防管理部门开始注意到生态护坡。进入21世纪，随着我国经济快速发展，生态与环境恶化日益加重，特别是严重的水污染引发了新的治水理念变革，一些能减少水污染、与自然环境和景观相适应的新型护坡不断出现，对生态护坡的研究也不断深入。目前，我国开始试验推广的几种生态护坡主要有：植被护坡、土工材料复合种植基护坡、植被型生态混凝土护坡和水泥生态种植基护坡。我国生态护坡建设主要是模仿学习国外经验后自主开发产品，另外也部分引进国外先进产品。正确地把握生态护坡生长习性，并选择适合本地自然条件的类型，需要明确生态护坡的本质和特点。（一）生态护坡并非与传统护坡完全对立一部分生态护坡是在传统护坡基础上发展而来，尽管国内外还没有统一的定义，但与传统护坡的区别还是明显的：生态护坡较传统护坡更具有自然生机，与周围景观相协调。生态扩坡具有一定的开放性，能保护生物的多样性，较少改变河道生物栖息环境。生态护坡材料以环保材料为主，多数为天然材料，对环境污染小。传统护坡主要指砌石护坡和目前大量使用的预制混凝土块。这些护坡中的干砌块石护坡随着时间久远和大自然的自我修复，与自然界达成新的平衡，与天然土坡一样，它上面也生长植被，也具备生态护坡的特征。随着时间的流逝，新的平衡在新的条件下重新建立，这是自然规律。只要我们认识到这点，就不会把传统护坡与生态护坡完全对立。（二）生态护坡不等于景观护坡，景观护坡受水位线限制一般认为生态护坡就是植被护坡，这一观点不准确。观察水库或湖泊，可以发现其水面线与岸坡植被之间有一条明显的水平分隔带，它是由水面线涨落造成的，植被一般在水面线之上。河道边坡同样如此，植被生长受水位、季节、温度和雨量的影响，在河道边坡上呈水平分布，与护坡材料相关。但即使是天然土坡，在一定的高程之下也无法布置植被护坡，尤其是在大江大河。可以说景观护坡（植被护坡）只是生态护坡之中的一种，修建景观护坡必须首先考虑水位影响。（三）生态护坡不是解决河道污染的有效手段，其自然净化河道的能力有限人们最初设计生态护坡的目的之一是净化河道，但这一构想几乎无法实现。河流水体污染主要来自城市排污、农田化肥农药、大气酸雨，自20世纪50年代以来，发达国家都面临过水环境污染，没有哪一个国家主要依靠生态措施宋减缓或消除水污染。建没生态护坡不能夸大其白净能力，更不能寄希望它来治理污水。（四）生态护坡建设应适应我国自然条件和经济社会发展生态护坡是实现生态水利的一部分，因此发展生态护坡必须适应我国自然条件和经济社会发展的需要。１．护坡首先要满足防洪功能，就是说护坡主要作用是防御洪水，其他功能都服务于防洪，护坡满足生态需求同样不能因此而削弱其主导功能。２．生态护坡最重要的特征是恢复河流天然属性。应尽量选择天然材料，如天然石材、草皮等，尽量少用水泥和人工合成材料。天然材料产生于自然耐久性好，与河流不相排斥，即使发生化学反应也很漫长，而人工合成材料却难以做到这一点。天然材料的另一特性就是容易在河道中形成新的自然平衡，较快恢复河道天然景观。３．发达国家修建生态护坡的一些做法值得借鉴，但要进一步消化吸收，不能照搬。二、建设资源节约型护坡随着我国经济的发展，受资源约束的矛盾日益突出，一些主要原材料、能源、水、土地纷纷告缺，资源的利用和保护成为人们关注的焦点。护坡工程在水利建设中量大面广，如何做到资源节约合理的投入取得最佳的收益值得探寻。（一）重视护坡工程的可行性研究，尽量减少硬化河道护坡尽量避免河道混凝土护坡建后再拆，不如尽量少建或用非工程措施解决。在我国些地方的河段完全可以这样做。比如：河岸凹凸不平、边坡土质抗冲刷能力强、数十年未发生崩岸的河段；河流岸滩较宽、边坡平缓、植被生长良好的河段；土堤迎水面边坡在特大洪水年份也未发生浪坎、跌窝等险情的河段。当然，河道岸坡硬化混凝土护对于防洪来说是有利的。近年来我国水利工程的生态与环境评估越来越受到重视，采用工程措施还是非工程措施必须综合分析，权衡利弊。总之，对河道堤防护坡工程进行严谨科学的可行性研究，是实现资源节约的前提。（二）工程技术措施的思路要创新采用任何种形式的护坡来实现资源节约，仅从传统设计思路上进行优化创新这种可能性不大，必须开拓新的思路。首先要尽量减少不可再生资源的使用量，其次是从护坡的造价与使用年限。１、尽量减少混凝土用量，优先采用天然石材其目的首先考虑到营造“多自然河流”，而且在资源节约上也有其合理性。混凝土预制块护坡与砌块护坡进行的比较如下：（1）耐久性。河道堤防护坡破坏主要有脱落、塌陷、滑动、鼓胀、崩塌和剥蚀。除剥蚀外，其他破坏类型预制混凝土护坡与砌石护坡无明显差别，都可以通过日常维修解决。但通过多年的观察，两类护坡材料的耐久性不同：天然块石：护坡工程常用的岩石有石英砂岩、片麻岩、正长岩等，抗压强度在80～500MPa，其表面致密，水与石料之间的分解、溶蚀和冲刷作用极其漫长，可见天然块石耐久性优异。预制混凝土块：我国现阶段大量使用的预制混凝土六角块一般采用C15或C20标号，抗压强度15～20MPa，相当于1：3.5的水泥砂浆包裹碎石。在生产预制混凝土过程中，水泥硬化后的水泥石在正常情况下有较好的耐久性。但在与流动的河水、含硫酸盐、镁盐或碳酸的污水长期接触时，混凝土就会发生软水腐蚀、硫酸盐或溶解性化学腐蚀，强度下降。低于C20标号的混凝土水泥含量较少，混凝土浆中多余水分蒸发而留下的气孔、水泥浆泌水形成的毛细管子及骨料下部的水囊，容易造成混凝土内部形成孔隙，混凝土腐蚀作用加快。因此，预制混凝土护坡的耐久性不高。（2）经济性。目前采用的预制C15混凝土六角块护坡，其铺砌定额直接费约45元／m3(不含垫层费用，包括预制12cm厚混凝土六角块、成品运输、铺砌)。实际上以45元／m3的价格是无法买到块石，如果把块石单价提高到120元／m3，其成本与混凝土六角块护坡相同。干砌块石护坡厚度为25cm，其使用年限远大于12cm厚的混凝土块护坡，从长远来看，其经济性比混凝土护坡好。（3）节能性。比较护坡块石（粗料石）与预制混凝土块的生产过程，可以明显看出前者耗费能源少。预制混凝土块：块石破碎碎石加水泥拌合混凝土预制块，其中水泥生产中大量耗能。块石：人工或机械加工块石（粗料石），天然块石可循环使用。而人工预制混凝土块不易做到，在重视循环经济的今天，采用天然石材更具优势。２、提高预制混凝土构件的强度在一些平原地区由于天然石材匮乏，运输成本过高，或城市景观建设需要，只能采用混凝土预制件来铺砌护坡。在这种情况下，可以将混凝土预制块标号提高到C25。混凝土标号的提高，可以增强混凝土密实性，使得其表面和内部具有更多封闭孔隙来阻止环境水侵入，从而保证混凝土块具有更好的抗侵蚀性，虽然增加了修建时的成本，但是使用年限的加长使护坡的年分摊成本小。三、防洪护坡创新中应重视的几个问题（一）从政策上支持长期的防洪护坡工程建设，人们已习惯于建设传统护坡。对于新技术和创新成果的推广，必然会遇到这样那样的阻力。因此，必须要有一定的政策支持，才能确保新一代护坡技术的广泛使用。（二）既重视具体设计，又重视宏观视野护坡设计看似简单，但要做出符合中国经济社会发展和时代要求的优秀方案，必须要将工程师、艺术家、经济师和环境保护部门的思维溶于一体。在具体设计中应对我国发展中应遵循的模式、能源消耗、矿产总量和污染排放处置等都要有一定的了解。（三）重视科技创新护坡是一种相对低技术含量的水利工程，如果大量引进采用国外产品，经济上极不合算。我国是一个治水历史悠久的国家，都江堰、灵渠、大运河等一批古代杰出水利工程都证明中国人具有无比的智慧。因此，我们要重视科技创新，充分调动水利科技工作者的积极性，开发出具有自主知识产权的新一代护坡产品。（四）材料的创新是关键河道堤防护坡工程建设耗废大量的块石、混凝土预制块或其他材料，其成本占工程总费用的比例大。因此，一定要重视护坡原材料、半成品生产的技术创新，加快开采、加工、运输各环节配套升级，制定既开放竞争、又保证规模生产的产业政策，将护坡工程技术发展的切入点定在半成品生产创新上。四、结束语根据目前的国情、适用性、经济性和质量效果，符合生态护坡工程可持续发展的理念，值得普遍推广应用。正确的决策必须建立在相关科学研究的基础上，针对生态护坡难点问题有必要开展系列研究，加大这方面的科研投入朝生态护坡发展。将生态护坡功能与工程功能及安全功能同等考虑。防洪工程生态护坡工程建设，应树立尊重自然、恢复自然的理念，使护坡工程与周围环境融为一体。一、用于停车位的植草格基层设计建议（如图所示）

1.地基土应分层夯实，密实度应达到85%以上；属于软塑－流塑状淤泥层的，建议抛填块石并碾压至密实。

2.设150厚砂石垫层。具体做法为：中粗砂10%、20－40粒径碎石60%、粘性上30%混合拌匀，摊平碾压至密实。

3.设置厚60稳定层（兼作养植层）。稳定层做法为：25%粒径为10－30的碎石、15%中等粗细河砂、60%耕作土并掺入适量有机肥，三者翻拌均匀，摊铺在砂石垫层上，碾压密实，即可作为植草格的基层。

4.在基层上撒少许有机肥，人工铺装植草格。植草格的外形尺寸是根据停车位的尺寸模数设计的，一般在铺装时不用裁剪；当停车位有特殊形状要求或停车位上有污水井盖时，植草格可作裁剪以适合停车位不同形状的要求。

5.在植草格的凹植槽内撒上20厚的种植土。

6.在植草格种植土层上铺草皮或播草子。铺草皮时需将草皮压实于种植土上。浇水养护待草成活后即可停车。二、用于消防车道的植草格基层设计建议（如图所示）1.在消防车道上铺植草格，其地基土的密实度应满足一般混凝土消防车道的设计要求。

2.消防车道的碎石垫层、石粉稳定层做法亦与普通混凝土消防车道的设计要求相同。

3.在石粉稳定层上做80厚的养植土层。土层做法为：30%粒径为10－30的碎石、15%中等粗细河砂、55%耕作土并掺入适量有机肥，三者翻拌均匀，摊铺在经碾压密实的石粉稳定层上，碾压密实，即可作为植草格的基层。

4.在植草格基层上铺装植草格、植草。

值得注意的是：如果消防车道作为平时车辆的