城市河道堤岸生态护坡工程应用及趋势研究

周超 王继堂 李文聪 陈美

（1山东黄河东平湖管理局东平管理局 山东东平 271500 2山东黄河东平湖工程局 山东泰安 271000）

自人们筑堤治水以来，河堤就被人们赋予了之于河道行洪输水、排涝等的基本功能，河道断面形式单一，走向笔直。由于人们主要考虑到河道的行洪速度、河道冲刷、水土保持等方面，因此，河道护坡结构也比较坚硬。这些结构材料在防洪排涝等方面的确起到了不可估量的作用，为广大人民创造了一个相对安全的生活和发展空间。但是，这种传统的河堤护堤方式在经济高速发展，环境保护相对落后，以及人们日益增长的精神需求的背景下出现了一些矛盾景象，对保护水的自然清洁和维持人与水环境的和谐方面影响较大：首先，护坡及挡墙内材料的水化反应、炭化反应及各种添加剂在水中发生反应对水质和水环境造成影响；其次，对生态系统的影响。使用护坡和护岸结构对河道形成了封闭的结构，河道中的生物和微生物由于无法附着而难以生存，因此河道的自净能力遭到了破坏。而且流经城区的河流在这种混凝土墙体中也失去了原有的水边环境和水环境的功能，人们失去了娱乐、休闲和亲水的好去处，城市也因之失去了灵气和精神。

在全国重要的江河干流，水量及流速较大，防汛仍为河堤的主要任务，但是在河流流速较缓的城市河道及小支流河道，各国研究者们都在试图研究应用既有防洪输水功能，又可以做到美化环境，改善水生态的新型堤防结构[1，2，3]。生态护坡作为其中一种实效性和可操作性较强的技术步入人们的视野。

1 生态护坡的基本概念

生态护坡不同于传统上的护坡设计方式，它是指将植被与人工强化材料有机结合起来的，充分保证河岸与河流水体之间的水分交换和调节功能，同时具有一定的抗洪强度的可渗透性的人工护坡。

2 生态护坡的原则

2.1 对边坡的自然条件进行充分调查，在掌握地理地质条件、边坡形状、土壤特性及气候环境的基础上确定总体设计方案。

2.2 遵从植物生态习性，在选配植物时应综合考虑环境条件，因地制宜合理种植。

2.3 保持物种多样性，建立乔、灌、草三位一体的多层次的复杂结构，强调以灌木为主，中长期效果为主，同时兼顾前期效果。

2.4 点、线、面有机结合，局部地段重点防护、绿化和美化，局部地段过渡处理。

2.5 植物品种选择遵从互惠共生的原理，协同植物之间的关系，提高植物成活率[4]。

3 生态护坡的原理及操作技术

3.1 简易生态护坡

如果边坡的坡度不是很大，侵蚀情况不严重，可以通过直接在边坡上种植植物的方式进行保护，例如可以将喜水植物例如白杨、芦苇、垂柳等种植在堤岸上，当植物在堤岸上长成之后，依靠其发达的根系稳固堤岸，提升抗洪、保护河堤的能力。为进一步增强堤岸抗洪能力，可在坡脚采用铅丝石笼、木桩或浆砌块石等护底，其上筑有一定坡度的土堤，斜坡种植植被，实行乔灌草相结合，固堤护岸[5]。

3.2 复合生态护坡

在某些条件下，尤其是砂化严重、风沙较大的堤段，坡面绿化难度较大，在当草还未长成扎根时会受到风雨侵蚀冲走，干旱也会使草籽不能发芽成活，人工绿化失败。因此，各地根据当地的实际情况，结合国外一些先进经验，各地的研究者们发展了几种工程性人工植草护坡技术。

3.2.1 三维土工网垫固土植草护坡

三维土工网垫固土植草护坡是指在坡面构建一个人工—生物防护系统，通过植物的地上地下两部分对边坡进行加固的一门新技术。网垫材质疏松，可填充土壤及沙粒，使草籽及表层土壤滞留在立体网络中间，这样就有效地减少草籽及幼苗被雨水冲走流失，大大提高了植被成活率。植物根系可从网垫中穿出与网垫及泥土形成一个牢固的复合整体，有效降低暴雨径流对边坡的侵蚀，增加土体的抗剪强度，减小孔隙水压力，从而大幅度提高边坡的稳定性和抗冲刷能力[6，7]。此种护坡技术可广泛应用于河流堤岸的背水面。

3.2.2 土工格室护坡

土工格室是由高分子聚合材料经高强度焊接而形成的一种三维网络结构。每个独立封闭的小室可以将土壤充填料充填于在格室内。格室张拉开并铆紧后，用适合种植草皮或草籽的优质泥土填充格室空间。格室内填入的植草灌木，植物根系可以从孔中穿入，相互结合并将格室固结在土壤中，有利于排水、增强土壤与格室的相互作用力。格室结合无纺布的形式，无纺土工布起隔离作用并有利于反滤排水，同时增加坡面强度。此种护坡技术也可广泛用于河流堤岸的背水面。

3.2.3 混凝土格室护坡

混凝土格室护坡与土工格室护坡原理相同，只是由预制混凝土构件组合成格室，格室之间采用以预埋钢筋焊接成为蜂巢式的整体，焊接处以混凝土填实。格室中间充填土壤及草籽。混凝土格室护坡因其采用蜂巢式的格室预制混凝土，使得护坡结构轻而稳固。与传统预制混凝土板护坡相比，可大幅节省混凝土工程量，降低工程造价。格室中可种植沉水、挺水、湿生草本，根系可起到同3.2.2种同样的作用。此种护坡技术可应用于流速较缓的河流堤岸的临水面。

3.2.4 岩石边坡植生基质生态防护技术（PMS技术）

PMS技术是在岩石裸露和有生态破坏隐患坡面上，利用锚杆、土工网、专业护坡材料即植生基质，为植物重新创造良好的立地条件，施工时按设计厚度将植生基质喷射到岩石坡面上[8]，随着植物的生长，逐渐使锚杆、土工网、专业护坡材料层与植物根系形成一个整体的网络结构，达到稳定坡面、绿化坡面，并最终形成自然景观为目标的技术。PMS技术主要有以下特点:(1)结构简单，护坡迅速。(2)植生基质拥有独特的养分缓释供应体系。植生基质中含有高效保水剂、黏合剂、土壤改良剂、生物菌肥、缓释剂、植壤土等多种有效成分，可有效地抗旱，长期提供植物正常生长所需的养分。(3)生态效果显著。PMS技术重点在于“恢复”，对所施工的岩石坡面工程在保障坡面稳定的同时考虑周围的环境，形成与周围生态环境相协调的低养护水平的永久性生态护坡工程。在具体操作过程中遵循植被的生态演替原理，通过人工作用促使其快速形成协调的生态景观。(4)成本低，管理粗放，维护简便。PMS技术成本不足同类技术成本的一半，且施工后养护较粗放，只需进行适当的浇水。(5)植物种子选择方面需依据不同的环境(地域、气候、岩质、坡度、坡向等)选择恰当的植物种子组合，使其先期侵入快，后期又能稳定在纯草本或草灌结合的群落状态。

上述护坡技术可根据工程情况进行技术组合。但特别需要注意的是在选取植物物种时，建群种应当选取乡土物种，否则要么可能因为选取了生物入侵物种造成当地的生态环境被破坏，要么选取的物种成活率低而不得不二次植种造成不必要的经济损失。通过因地制宜，将小支流堤岸及城市河流堤岸护坡进行改造处理后，不仅原有的基本输水防洪功能不变，甚至得到了加强，更促进了河流的水生态治理，美化环境，人与环境更好的和谐相处。

[1]董哲仁.河流生态恢复的目标[J]1中国水利,2004,(10)1.

[2]董哲仁.关于在堤防工程规范中增加生态建设内容[J].水利学报,2005,(2).

[3]谭继忠.金光云鸡东县穆棱河堤防生态护坡工程初探[J].(2009)03218.

[4]刘永贵.江河复式断面结构堤防采用爬山虎植物护坡技术[J].2006(2)36-39.

[5]成子满,潘凤文.三维固土网垫结合植被护坡的施工[J].公路,2002(9).

[6]许红,张雪莲.浅谈三维网植被护坡在连霍高速公路安徽段的应用[J].交通科技,2002,195.

[7]申新山.岩石边坡植生基质生态防护工程技术的研究与应用[J].中国水土保持,2003,10.