【摘要】近年來,由于對環(huán)境保護和河道生態(tài)治理意識的逐漸提高,生態(tài)護坡已成為河道綜合治理中的熱詞,為保證河道正常發(fā)揮容蓄、防洪、排灌功能,防止水土流失及沖刷,必須對河道岸坡進行有效防護。傳統(tǒng)岸坡防護,例如:漿砌石、混凝土、預(yù)制塊護坡等雖然在岸坡治理中起到了一定的作用,但是施工、維護困難,并且“白化”、“硬化”、“封閉”的護坡環(huán)境隔絕了土壤與水體之間的物質(zhì)交換,使原先生活在岸坡上的生物失去了賴以生存的空間,造成物種減少,整個環(huán)境失去生機,在不同程度上對環(huán)境、景觀、和河道生態(tài)產(chǎn)生不良的影響,造成水體與陸地環(huán)境的惡化,甚至威脅到了人們的生活及生態(tài)環(huán)境。鑒于此,符合生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的新的護坡形式應(yīng)運而生。
【關(guān)鍵詞】河道綜合治理;生態(tài)護坡;形式;優(yōu)點;缺點
傳統(tǒng)的護坡工程一般以水泥、石料等硬性材料為主要建材, 在設(shè)計上以力學(xué)的角度去思考邊坡穩(wěn)定,通常都以安全、經(jīng)濟為優(yōu)先,忽略了生態(tài)修復(fù),使邊坡的生態(tài)功能恢復(fù)更加困難。一般常采用拋石、干砌塊石、漿砌塊石、現(xiàn)澆混凝土護坡、預(yù)制混凝土塊體護坡、土工膜袋混凝土護坡和繩索鉸鏈混凝土板塊護坡等。這些形式的護坡方式多注重河道本身的岸坡穩(wěn)定性和河道行洪排澇的基本功能,忽略對生存環(huán)境、景觀環(huán)境的影響。在保持岸坡的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、防止水土流失以及防洪排澇等方面起到了一定積極的作用,具有高度的精確性和可靠性,防護效果明顯。但工程造價相對較高,水下施工難度較大,且有一定的使用年限,需要定期維護、不斷修復(fù)。
1、生態(tài)護坡的定義
生態(tài)護坡,是綜合工程力學(xué)、土壤學(xué)、生態(tài)學(xué)和植物學(xué)等學(xué)科的基本知識對斜坡或邊坡進行支護,形成由植物或工程和植物組成的綜合護坡系統(tǒng)的護坡技術(shù)。開挖邊坡形成以后,通過種植植物,利用植物與巖、土體的相互作用對邊坡表層進行防護、加固,使之既能滿足穩(wěn)定的要求,又能恢復(fù)被破壞的自然生態(tài)環(huán)境,是一種有效的護坡、固坡手段,也是低影響開發(fā)的一種技術(shù)。
生態(tài)護坡應(yīng)是“既滿足河道體系的防護標準,又利于河道系統(tǒng)恢復(fù)生態(tài)平衡”的系統(tǒng)工程。前一個要素是人對自然的要求,即人們?yōu)榱松鐣?jīng)濟的發(fā)展和安全改造自然;后一個要素反映了人們對自然的尊重,即改造自然但不破壞自然的平衡。二者結(jié)合體現(xiàn)了“人與自然和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展”理念。
2、生態(tài)護坡的功能
(1)、護坡功能:植被有深根錨固、淺根加筋的作用;(2)、抗沖刷:降低洪水流速,減少流水對岸坡的沖擊和破壞。這也是河道治理護坡形式之基礎(chǔ)且必備功能;(3)、防止水土流失:能降低坡體孔隙水壓力、截留降雨、削弱濺蝕、控制土粒流失; (4)、改善環(huán)境功能:植被能恢復(fù)被破壞的生態(tài)環(huán)境,促進有機污染物的降解,凈化空氣,調(diào)節(jié)小氣候。
3、生態(tài)護坡常用的形式及特點
我國在生態(tài)護坡技術(shù)方面的研究起步較晚,近幾年在充分吸收國外河道整治和生態(tài)護坡研究成果的基礎(chǔ)上,也取得了長足的發(fā)展。常用的生態(tài)護坡形式有植物型護坡、生態(tài)石籠護坡、土工材料復(fù)合種植基護坡、植被型生態(tài)混凝土護坡、生態(tài)袋護坡、多孔結(jié)構(gòu)護坡、自嵌式擋土墻護坡等。
(1)、植物型護坡:通過在岸坡種植植被,利用植物發(fā)達根系的力學(xué)效應(yīng)(深根錨固和淺根加筋) 和水文效應(yīng)(降低孔壓、削弱濺蝕和控制徑流)進行護坡固土、防止水土流失,在滿足生態(tài)環(huán)境的需要的同時進行景觀造景。
優(yōu)點:主要應(yīng)用于水流條件平緩的中小河流和湖泊港灣處。固土植物一般應(yīng)選擇耐酸堿性、耐高溫干旱,同時應(yīng)具有根系發(fā)達、生長快、綠期長、成活率高、價格經(jīng)濟、管理粗放、抗病蟲害的特點。缺點:抗沖刷能力較弱,不適用于河道流速快,防洪功能要求高的江河。
(2)、生態(tài)石籠護坡:石籠網(wǎng)由高抗腐蝕、高強度、具有延展性的低碳鋼絲或者包覆PVC的以上鋼絲使用機械編織而成,使用該網(wǎng)制作而成的箱型結(jié)構(gòu)就是石籠??煞譃楦褓e護坡、雷諾護坡、合金網(wǎng)兜等。優(yōu)點:1.具有較強的整體性、透水性、抗沖刷性、生態(tài)適宜性;2.應(yīng)用面廣,使用壽命長;3.有利于植物的生長,景觀效果好;4.經(jīng)濟實惠,運輸方便,施工簡便。缺點:由于該護坡主體以石塊填充為主,需要大量的石材,因此在平原地區(qū)的適用性不強; 在局部護岸破損后需要及時補救,以免內(nèi)部石材泄露,影響岸坡的穩(wěn)定性。
(3)、土工材料復(fù)合種植基護坡:此類護坡分為以下幾種:a.土工網(wǎng)墊固土種植基護坡:主要由網(wǎng)墊、種植土和草籽3部分組成。優(yōu)點:1.固土效果好;2.抗沖刷能力強;3.經(jīng)濟環(huán)保。b.土工單元固土種植基護坡:土工單元種植基,是利用聚丙烯等片狀材料經(jīng)熱熔粘連成蜂窩狀的網(wǎng)片,在蜂窩狀單元中填土植草。優(yōu)點:1.材料輕、耐磨損、抗老化、韌性好、抗沖擊力強、運輸方便。2.施工方便,可多次利用。c.土工格柵固土種植基護坡:格柵是由聚丙烯、聚錄乙烯等高分子聚合物經(jīng)熱塑或模壓而成的二維網(wǎng)格狀或具有一定高度的三維立體網(wǎng)格屏柵,在土木工程中被稱為土工格柵。土工格柵分為塑料土工格柵、鋼塑土工格柵、玻璃土工格柵和玻纖聚酯土工格柵4大類。優(yōu)點: 1.具有較強抗沖刷能力; 2.造價較低,運輸方便,施工簡單,工期短; 3.耐老化,抗高低溫。缺點:當(dāng)土工格柵裸露時, 經(jīng)太陽暴曬會縮短其使用壽命; 部分聚丙烯材料的土工格柵遇火能燃燒。
(4)、植被型生態(tài)混凝土護坡:生態(tài)混凝土是一種性能介于普通混凝土和耕植土之間的新型材料,由多孔混凝土、保水材料、緩釋肥料和表層土組成。優(yōu)點:1.可為植物生長提供基質(zhì);2.抗沖刷性能好;3.護坡孔隙率高,為動物及微生物提供繁殖場所;4.材料保證了被保護土與空氣間的濕熱交換能力。缺點:1.降堿處理問題;2.強度及耐久性有待驗證;3.可再播種性需進一步驗證;4.護岸價格偏高。
(5)、生態(tài)袋護坡:
生態(tài)袋是采用聚丙烯(PP)或者聚酯纖維(PET)為原材料用機械設(shè)備,依據(jù)特定的生產(chǎn)工藝,把肥料、草種和保水劑按一定密度定植在可自然降解的無紡布或其他材料上,并經(jīng)機器的滾壓和針刺等工序而形成的產(chǎn)品制成的雙面熨燙針刺無紡布加工而成的袋子,通過有序放置,形成生態(tài)擋墻或護坡。優(yōu)點: 1.穩(wěn)定性較強; 2.具有透水不透土的過濾功能; 3.利于生態(tài)系統(tǒng)的快速恢復(fù); 4.施工簡單快捷。缺點:1.易老化,生態(tài)袋內(nèi)植物種子再生問題。2.生態(tài)袋孔隙過大袋狀物易在水流沖刷下帶出袋體,造成沉降,影響岸坡穩(wěn)定。
(6)、多孔結(jié)構(gòu)護坡: 多孔結(jié)構(gòu)護坡是利用多孔磚進行植草的一類護坡,常見的多孔磚有八字磚、六棱網(wǎng)格磚等。這種具有連續(xù)貫穿的多孔結(jié)構(gòu),為動植物提供了良好的生存空間和棲息場所,可在水陸之間進行能量交換,是一種具有\(zhòng)"呼吸功能\"的護岸。優(yōu)點: 1.形式多樣; 2.孔隙既可以用來種草,水下部分還可以作為魚蝦的棲息地; 3.具有較強的水循環(huán)能力和抗沖刷能力。缺點: 1.河堤坡度不能過大; 2.河堤必須堅固,土需壓實, 否則易形成凹陷地帶;
3.成本較高,施工工作量較大; 4.不適合砂質(zhì)土層及河岸彎曲較多的河道。
(7)、自嵌式擋土墻護坡:自嵌式擋土墻的核心材料為自嵌塊。這種護坡型式是一種重力結(jié)構(gòu),主要依靠自嵌塊塊體的自重來抵抗動靜荷載,使岸坡穩(wěn)固; 同時該種擋土墻無需砂漿砌筑,主要依靠帶有后緣的自嵌塊的鎖定功能和自身重量來防止滑動傾覆; 另外,在墻體較高、地基土質(zhì)較差或有活載的情況下,可通過增加玻璃纖維土工格柵的方法來提高整個墻體的穩(wěn)定性。該類護岸孔隙間可以人工種植一些植物,增加其美感。
優(yōu)點:1.防洪能力強; 2.孔隙為魚蝦等動物提供良好的棲息地; 3.節(jié)約材料; 4.造型多變,主要為曲面型、直面型、景觀型和植生型,滿足不同河岸形態(tài)的需求; 5.對地基要求低; 6.抗震性能好; 7.施工簡便,施工無噪音,后期拆除方便。
缺點:1.墻體后面的泥土易被水流帶走,造成墻后中空,影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定,在水流過急時容易導(dǎo)致墻體垮塌; 2.該類護岸主要適用于平直河道,彎度太大的河道不適用于此護岸; 3.彎道需要石材量大,且容易造成凸角,此處承受的水流沖擊較大,使用這類護岸有一定的風(fēng)險。
結(jié)束語:
應(yīng)根據(jù)目前我國的國情、適用性、經(jīng)濟性和質(zhì)量效果,生態(tài)護坡符合經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展,應(yīng)該普遍推廣和應(yīng)用。
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