防洪工程的生态护坡概述

【摘 要】防洪工程中的堤防、河道护坡建设中，我们应 “尊重自然、恢复自然”，将生态护坡功能与工程功能及安全功能作同等考虑，选择兼顾防洪、生态和节约的护坡型式。【关键词】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。下面从可持续发展、创新发展的角度对现代生态护坡工程谈几点认识。1 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了一些适应当地自然条件的河工建筑物模式。堤防、河道防洪护坡工程在同—河流的上游与下游、北方与南方、发达国家与发展中国家都有所不同，不同的时代人们对护坡的认识和要求也不相同。在人们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生态护坡日益受到重视。我国在20世纪90年代初出现了生态护坡的概念，1991年河道管理部门开始注意到生态护坡。21世纪随着我国经济发展，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，相关研究不断深入。目前我国试验推广的生态护坡主要有：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。要正确把握生态护坡的生长习性，选择适合本地自然条件的类型就需要明确生态护坡的本质和特点。1.1 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，但区别很明显：生态护坡较传统护坡更具有自然生机，与周围景观相协调；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；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。干砌块石护坡随着时间推移和大自然的自我修复，与自然界达成新的平衡，它上面也生长植被，具备生态护坡的特征,符合自然规律。我们不能把两种护坡完全对立。1.2 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即植被护坡，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，这是水面线涨落造成的，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。即使是天然土坡，在一定的高程之下也无法布置植被护坡，尤其是大江大河。景观护坡（植被护坡）只是生态护坡的一种，它的修建必须首先考虑水位影响。1.3 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，20世纪50年代以来发达国家都曾面临水环境污染，没有哪个国家主要依靠生态措施来减缓或消除水污染。建没生态护坡不能夸大其自净能力，更不能依靠它来治理污水。1.4 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，其发展必须适应我国自然条件和经济社会发展的需要。护坡首先要满足防洪功能，不能因生态需求功能削弱其主导功能。生态护坡最重要的特征是恢复河流天然属性：应尽量选择石材、草皮等天然材料，少用水泥和人工合成材料。天然材料自然耐久性好、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；天然材料易在河道中形成新的自然平衡，较快恢复河道天然景观。发达国家修建生态护坡的一些做法值得借鉴，但不能照搬,要进一步消化吸收。2 建设资源节约型护坡随着我国经济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。如何节约资源以取得最佳收益值得探寻。2.1 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，少建或用非工程措施解决。例如：河岸凹凸不平、边坡抗冲刷能力强、数十年未发生崩岸的河段；岸滩较宽、边坡平缓、植被生长良好的河段；土堤迎水面在特大洪水年份未发生浪坎、跌窝等险情的河段。当然河道岸坡硬化混凝土护坡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重视，须权衡利弊综合分析。总之，对河道堤防护坡工程进行科学严谨的可行性研究，是实现资源节约的前提。2.2 工程技术措施的思路要创新要采用护坡来实现资源节约，必须在传统的设计思路上开拓创新。首先要尽量减少不可再生资源的使用量，其次要考虑护坡的造价与使用年限。2.2.1 尽量减少混凝土用量，优先采用天然石材。首先考虑营造“多自然河流”，其次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，其他破坏类型无明显差别，都可通过日常维修解决。通过多年的观察，两类护坡材料的耐久性不同。天然块石耐久性优异：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80～500mpa，表面致密，水与石料间的分解、溶蚀和冲刷作用极其漫长。预制混凝土块护坡耐久性不高：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，内部易形成孔隙，混凝土腐蚀加快。（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）、相同价格无法买到块石，把块石单价提高到120元／m3，其成本与混凝土六角块护坡

复合土工膜（复合防渗膜）分为一布一膜和两布一膜，宽幅4-6m，重量为200—1500g/平方米，抗拉、抗撕裂、顶破等物理力学性能指标高，产品具有强度高，延伸性能较好，变形模量大，耐酸碱、抗腐蚀，耐老化，防渗性能好等特点。能满足水利、市政、建筑、交通，地铁、隧道、工程建设中的防渗、隔离、补强、防裂加固等土木工程需要。常用于堤坝、排水沟渠的防渗处理，以及废料场的防污处理。

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，长远看来其经济性比混凝土护坡好。（3）节能性。从护坡块石（粗料石）与预制混凝土块的生产过程看，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。2.2.2 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的需要只能采用混凝土预制件来铺砌护坡。这种情况可以将混凝土预制块标号提高到c25，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，虽然增加了修建成本，但是使用年限的加长使护坡的年分摊成本变小。3 防洪护坡创新中应重视的几个问题3.1 政策支持。长期的防洪工程中人们已习惯于建设传统护坡，新技术和创新成果的推广必然会遇到各种阻力。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推广。3.2 既重视具体设计，又重视宏观视野。护坡设计看似简单，但要做出符合我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。具体设计中应对我国发展中遵循的模式、能源消耗、矿产总量和污染排放处置等都要有一定的了解。3.3 重视科技创新。护坡是一种技术含量相对较低的水利工程，大量采用国外产品经济上极不合算。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。3.4 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，占总费用的比例较大。因此要将护坡工程技术发展的切入点定在半成品生产创新上，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。4 结束语生态护坡工程的适用性、经济性和质量效果符合我国可持续发展的理念，值得普遍推广应用。正确的决策依赖于相关的科学研究，针对生态护坡难点问题有必要加大科研投入，开展系列研究，树立“尊重自然、恢复自然”的理念，将生态护坡功能与工程功能及安全功能同等考虑，使护坡工程与周围环境融为一体。