水利工程护坡生态化设计技术分析

摘要：在当前生态环境恶化和水资源污染日益严重的形势下，传统护坡技术由于不具有保持水土和保护生态环境的功能而逐渐被生态护坡技术所取代。在本文中，首先介绍了几种常见的生态护坡技术，然后论述了水利工程中生态护坡的两大设计原则：水力稳定性原则、生态原则，进而着重探讨了生态护坡技术的设计要点，以期和同行们共勉。

关键词：水利工程；护坡；生态化设计

生态护坡，是指“用活的植物，单独用植物或者植物与土木工程和非生命的植物材料相结合，以减轻坡面的不稳定性和侵蚀”。当前，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，为减少水质污染，与自然环境和景观相适应的新型生态护坡形式应运而生。与传统的护坡技术相比，生态护坡技术具有防止水土流失、改善环境功能等优势，能有效解决水利工程建设与生态环境失衡之间的矛盾，同时能利用植被的根系生长规律对土体起固定作用，大大降低了工程造价，从而在水利工程建设中得到了广泛应用。在此，本文笔者根据自身的工作经验，谈谈护坡设计应遵循的原则以及设计要点，以期和同行们共勉。

1常见的几种生态护坡技术

1.1植物护坡：即采用发达根系植物进行护坡固土，可达到固土保沙、防止水土流失和保护生态环境的需要。

1.3植被型生态混凝土护坡植被：此护坡技术的材料有生态混凝土和植被等，其具有较高的透气性，可很好地保持被保护土和空气间的湿、热交换能力。如，镇江滨江堤岸工程就采用了植被型生态混凝土护坡技术，其以栽植草和三叶草构件护坡植被的优势种群，同时选择半球状生态混凝土砌块，效果良好，从而达到了护坡植被构建、环境美化和水体净化等功能。

2生态护坡的设计原则

在进行水利工程生态护坡的设计过程中，应遵循以下原则，才能达到更好的效果。

2.1水力稳定性原则

护坡的设计首先应满足岸坡稳定的要求。岸坡的不稳定性因素主要有：①由于岸坡面逐步冲刷引起的不稳定；②由于表层土滑动破坏引起的不稳定；③由于深层滑动引起的不稳定。因此，应对影响岸坡稳定的水力参数和土工技术参数进行研究，从而实现对护坡的水力稳定性设计。

2.2生态原则

生态护坡设计应与生态过程相协调，尽量使其对环境的破坏影响达到最小。这种协调意味着设计应以尊重物种多样性，减少对资源的剥夺，保持营养和水循环，维持植物生境和动物栖息地的质量，有助于改善人居环境及生态系统的健康为总体原则。主要包含以下三个方面：

1.当地原则

设计应因地制宜，在对当地自然环境充分了解的基础上，进行与当地自然环境相和谐的设计。包括：①尊重传统文化和乡土知识；②适应场所自然过程，设计时要将这些带有场所特征的自然因素考虑进去，从而维护场所的健康；③根据当地实际情况，尽量使用当地材料、植物和建材，使生态护坡与当地自然条件相和谐。

2.保护与节约自然资源原则

对于自然生态系统的物流和能流，生态设计强调的解决之道有4条：①保护不可再生资源；②尽可能减少能源、土地、水、生物资源的使用，提高使用效率；③利用原有材料，包括植被、土壤、砖石等服务于新的功能，可以大大节约资源和能源的耗费；④尽量让护坡处于良性循环中，从而使资源可以再生。

3.回归自然原则

自然生态系统为维持人类生存和满足其需要提供各种条件和过程，这就是所谓的生态系统的服务。着重体现在：①自然界没有废物，每一个健康生态系统，都有完善的食物链和营养级，所以生态设计应使系统处于健康状态；②边缘效应，在两个或多个不同的生态系统边缘带，有更活跃的能流和物流，具有丰富的物种和更高的生产力，也是生物群落最丰富、生态效益最高的地段，水利工程岸坡作为水体生态与陆地生态之间的边缘带，在设计时应充分考虑其边缘效应；③生物多样性，保持有效数量的动植物种群，保护各种类型及多种演替阶段的生态系统，尊重各种生态过程及自然的干扰，包括自然火灾过程、旱雨季的交替规律以及洪水的季节性泛滥。

3生态护坡的设计要点

3.1护坡自身要具有较大的孔隙率，护岸上能够生长植物，可以为生物提供栖息场所，并且可以借助植物的作用来增加堤岸结构的稳定性。

3.2地下水与河水能够自由沟通，能够实现物质、养分、能量的交流，促进水汽的循环。

3.3在设计时除了考虑到建设过程的造价外，还应充分考虑到建成后的维护管理。在设计时要着重于护坡的自我修复的能力，以减少后期的维护管理。

3.4断面的选择

复式断面在常水位以下部分可以采用矩形或者梯形断面，既解决了常水位时亲水性的要求，又满足了洪水位时泄洪的要求。所以在河道断面的选择上，应尽可能保持天然河道断面，在保持天然河道断面有困难时，按复式断面、梯形断面、矩形断面的顺序进行选择。

3.5由于水利工程的河岸线型曲折，因此设计时选择的护岸材料要柔性化。如，可选择GABION柔性护岸材料，它具有很高的强度和很强的耐腐蚀性，能抵御自然环境的破坏和恶劣天气的影响；具有很好地整体性和柔韧性，能适应各种土层性质并与之较好地结合；具有很好地透水性和稳定性，能使地下水和渗透水及时渗透出去，能有效解决空隙水压力的影响等；能适应当地的自然环境，为植物根系生长提供空间，可取得良好的景观绿化和生态环保效果。如，湖北黄石长江干堤合兴段就采用了GABION柔性格宾网箱来护坡，结果护坡整体结构完好，被护砌的岸坡稳定，水利条件也得到了明显的改善，极大地改善了堤防的生态环境。

4结束语

总而言之，随着生态环境的恶化以及水资源污染越来越严重，传统护坡技术由于是以水泥、石料和混凝土为材料的护坡形式，无法保持水土和保护生态环境，且与周围景观不相协调，在这种形势下，生态护坡形式由于具有防止水土流失、改善环境功能等优势，开始替代传统护坡形式成为了工程建设的首选。而在未来的发展过程中，为使生态护坡技术应用更为广泛，需在重视边坡稳定和维护功能的同时，重视起生态环境效益和景观改善功能，并进一步加强生态护坡和工程措施的结合，尽量减少人工雕刻的痕迹，以使生态护坡技术更好地顺应人与自然共生的要求，从而成为未来护坡工程建设的主流。

参考文献：

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