水利工程中河道生態(tài)護坡施工技術(shù)分析

李超

摘要：水利工程作為國家惠民工程，其建設施工一直都是人們所重視的內(nèi)容。隨著各新型技術(shù)與材料的不斷推出，逐漸被應用到水利工程建設中，這對提高工程施工質(zhì)量具有重要的推動作用。加強對水利工程施工技術(shù)的研究，探索分析實際施工中存在的問題，對進一步改善施工效果意義重大。本文主要針對水利工程中河道生態(tài)護坡施工技術(shù)進行分析，結(jié)合以往施工經(jīng)驗，確定施工技術(shù)要點與基本要求，總結(jié)施工原則，爭取為后續(xù)的工程施工提供一定指導，降低各類因素對工程建設效果產(chǎn)生的不利影響。

關(guān)鍵詞：水利工程;河道生態(tài)護坡;施工技術(shù)

一、前言

河道生態(tài)護坡是水利工程施工建設的重要內(nèi)容，功能性非常強，包括抗旱防洪、景觀以及保護生態(tài)系統(tǒng)等，越來越受到施工單位的重視。我國水利工程建設越來越多，如果不對施工作業(yè)加以科學管理，工程建設將會對周邊生態(tài)環(huán)境以及水源產(chǎn)生一定不利影響。加強對河道生態(tài)護坡施工技術(shù)的研究，對提高水利工程建設綜合效益具有重要意義，更加符合我國可持續(xù)發(fā)展基本理念，值得做更深一步的研究分析。

二、水利工程建設產(chǎn)生的影響

（一）水利工程施工影響

水利工程建設的根本性目的在于改善當?shù)厮到y(tǒng)，為生產(chǎn)生活創(chuàng)造更佳用水條件，是重要的惠民工程。但是往往在施工過程中因為管理不當而對周邊環(huán)境產(chǎn)生很多不利影響。

1.地下水位浮動變化大，水面上升或下降導致土地出現(xiàn)沼澤化以及地面不平整等問題，影響工程的正常建設，加速道路損壞，產(chǎn)生一系列不必要的經(jīng)濟損失。

2.隨著整個行業(yè)的快速發(fā)展，在實際施工中，逐漸應用新型材料，以混凝土為例，施工時產(chǎn)生的粉末塵埃擴散在到空氣中產(chǎn)生環(huán)境污染[1]。

3.水利工程施工會促使周邊地基情況產(chǎn)生變動，甚至會有坍塌的可能性，危險性非常大。

（二）河道治理現(xiàn)存問題

河道治理也是水利工程建設以及管理需要研究的內(nèi)容，以往所采取的管理要點在于水體污染，但是生態(tài)護坡的建設中會應用到抗凍劑、膨脹劑等輔助材料，對周邊環(huán)境以及生物的生存產(chǎn)生威脅，加速水質(zhì)的惡化，長時間持續(xù)下來就會造成周邊環(huán)境的破壞。

尤其是現(xiàn)在很多水利工程建設，多會選擇應用混凝土、漿砌石等原材料進行護坡施工，雖然可以達到良好的穩(wěn)固堤岸效果，但是對生態(tài)系統(tǒng)的影響非常嚴重，導致植被成活率大大降低，甚至還會降低河道內(nèi)水體功能的正常作用，破壞水體的生態(tài)平衡，壓縮周邊野生動植物的生存空間[2]。

三、河道生態(tài)護坡功能性分析

（一）防洪抗旱功能

生態(tài)護坡技術(shù)在我國水利工程建設中應用越來越廣泛，施工技術(shù)也逐漸完善，相比傳統(tǒng)護坡形式其所具有的優(yōu)勢也逐漸的凸顯出來。最為重要的一點即防洪抗旱作用，生態(tài)護坡技術(shù)可以根據(jù)水域特點來調(diào)整河道內(nèi)水流情況，并且設置的豐富植被能夠在較大程度上抵御洪水帶來的侵蝕，確保周邊環(huán)境的安全性[3]。

遇到氣溫較高的氣候條件，護坡上的植被還可以將水分釋放到河道內(nèi)，有效緩解河流干旱問題，實際應用功能性顯著。

（二）生態(tài)系統(tǒng)保護

水利工程傳統(tǒng)的護坡形式會對周邊生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生一定影響，壓縮原有動植物的生存空間，擾亂生態(tài)系統(tǒng)的平衡。而選擇應用生態(tài)護坡技術(shù)施工，可以更大程度上在遵循自然規(guī)律和生態(tài)環(huán)境特征的前提下進行施工，盡量維持物種之間的平衡，做到人與自然之間的和諧相處。

生態(tài)護坡施工時，可以根據(jù)現(xiàn)場實際情況，充分考慮水文地質(zhì)條件、氣候以及植被狀況等條件，來合理選擇合適的植被種類，既可以達到護坡效果，又可以維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，促使護坡植被能夠有效融入當?shù)卦猩鷳B(tài)環(huán)境中，為河道周圍動物提供一些生活場所以及食物[4]。

（三）系統(tǒng)景觀功能

以往水利工程河道護坡多以混凝土、漿砌石等原材料施工，可生存植被較少，雖然可保持較高的穩(wěn)固效果，但是相比原有生態(tài)景觀視覺上存在較大差異。選擇生態(tài)護坡施工技術(shù)，完全可以解決此問題，多選擇原生態(tài)植被施工，包括林木、花草等，合理安排植物間距與種類，降低工程建設對環(huán)境破壞的同時，保持良好的景觀效果。

通過原生態(tài)植物護坡這一方法，還可以對工程施工破壞掉的河道水域進行修復，促使原有自然生態(tài)景觀的恢復，提高環(huán)境的美化效果。但是需要注意所選植被種類的科學性，將其與河道護坡要求有機結(jié)合起來，達到最佳施工效果。

四、河道生態(tài)護坡施工基本原則

（一）設計施工原則

水利工程建設選擇應用河道生態(tài)護坡施工技術(shù)，想要將其所具有的功能性完全發(fā)揮出來，前提必須要遵循專業(yè)設計原則進行合理設計，綜合多項因素做好前期充分準備，為后續(xù)的實際施工打好基礎。

基本原則主要涉及以下幾個方面：

1. 護坡植被選擇多樣性，應與原有生態(tài)系統(tǒng)保持良好的共通性，可以適應當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，能夠有效生長繁殖。

2. 滿足河道岸坡以及水利工程基本功能需求，例如灌溉、排澇。

3. 重視經(jīng)濟性原則，綜合多項因素制定科學可行的施工方案，合理控制施工成本，通過對技術(shù)材料的選擇與搭配，來達到最佳施工效果。

4. 科學性設計，一切從實際情況出發(fā)，根據(jù)當?shù)厮牡刭|(zhì)以及氣候條件，確定各技術(shù)要點，通過科學設計來削弱各類因素帶來的不良影響，加強生態(tài)護坡與周圍環(huán)境的聯(lián)系。

5. 充分利用原則，即提高自然環(huán)境以及自然材料的利用率，避免水利工程施工材料對原有生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生污染，將影響控制到最低。

（二）生態(tài)護坡植被選擇

生態(tài)護坡施工形式可選擇性比較多，靈活性較強，足以應對不同的現(xiàn)場條件。其中，護坡植被種類的選擇與搭配是一項要點，需要提前統(tǒng)計了解周圍環(huán)境植物種類和特征，綜合考慮環(huán)境特點，完成科學性選擇。

1. 基于當?shù)刈匀粴夂蚺c氣象條件，所選植被能夠適應當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。

2. 考慮植物生長對土壤的需求，可以當?shù)刂参餅橹?，且要?cè)重于對土質(zhì)要求低的植物種類，提高植物與環(huán)境的融合性[5]。

3. 選擇抗病蟲害能力強的植物種類，且以生命周期長的植物為主。

4. 具有較強的觀賞性，改善護坡景觀效果。

5. 以后期養(yǎng)護管理難度小的植物為佳，盡量不要選擇成本較高的植物種類，將此方面的經(jīng)濟投入控制在一個合理范圍。

五、河道生態(tài)護坡施工技術(shù)要點

（一）植被型生態(tài)混凝土護坡

植被型生態(tài)混凝土護坡是目前我國水利工程河道護坡施工常用形式，其實應用多孔混凝土與適量混合料、粗骨料、水泥等原材料混合后，在于保水劑進行結(jié)合，通過有機材料聯(lián)合無機材料的方式，在提高土壤與巖石連接力的同時，為植被生長提供充足水分。

相比傳統(tǒng)護坡形式，其具有更強抗沖擊能力，植被型生態(tài)護坡具有良好的防水效果，可改善土壤情況，進一步增加植被成活率，提高對水體流失等問題的抵御力，降低土壤被侵蝕力度，保證河道堤岸的穩(wěn)固性[6]。

此種護坡形式施工的重要一點就在于植被種類以及數(shù)量的確定，一般應適當?shù)脑黾雍拥乐苓呏参?，在保證生態(tài)環(huán)境與護坡技術(shù)協(xié)調(diào)發(fā)展的同時，搭配應用生態(tài)磚嵌固處理的方式，來進一步提高護坡封鎖能力，避免生態(tài)磚之間產(chǎn)生移動。

生態(tài)磚常見的處理方法包括聯(lián)鎖式砌塊與鉸接式砌塊，其中后者是應用繩索連鎖型矩陣鋪設，通過高效護坡強化生態(tài)磚與地面、坡面的契合度，提高生態(tài)性的同時，促使護坡結(jié)構(gòu)適應性更強，達到河道護坡高整體性、抗沖擊性施工效果，避免水土流失問題的發(fā)生。

（二）基于土工材料生態(tài)護坡

應用土工材料進行河道生態(tài)護坡施工，即應用噴塑金屬網(wǎng)進以及碎石型種植土壤結(jié)合，以此來提高結(jié)構(gòu)護坡的抗腐蝕性，形成有效的復合種植基，優(yōu)化護坡結(jié)構(gòu)性能的同時，為周邊植物的生長創(chuàng)造有利條件。

就實際應用效果來看，土工材料生態(tài)護坡實用性比較強，可適用于不同地理水文條件，尤其是水流速度比較快的河道優(yōu)勢更加明顯。

實際施工中，可選擇土工與草皮材料結(jié)合建立土工格或土工網(wǎng)墊護坡形式。一般可選擇聚丙烯、聚乙烯等材材料與碎石進行結(jié)合，通過高分子材料輔助實現(xiàn)網(wǎng)墊與種植型土壤的有效配合，撒上草種即可完成新型復合種植護坡。

網(wǎng)墊結(jié)構(gòu)是應用多層網(wǎng)結(jié)構(gòu)以熱熔焊接的方式對各網(wǎng)點進行有效連接，并通過設置網(wǎng)狀空間來進一步提高基土穩(wěn)定性。基于周邊環(huán)境地質(zhì)水文條件，來向網(wǎng)格內(nèi)填入土壤、砂礫碎石，營造植物生長條件，待植被生長發(fā)育后便會與網(wǎng)墊層相互結(jié)合成為一個整體，不僅可以滿足植被生長要求，同時又可以提高護坡的摩擦阻力，進一步改善護坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[7]。

（三）植物固土生態(tài)護坡

生態(tài)護坡技術(shù)應為更適應持續(xù)發(fā)展理念，被越來越廣泛地應用于水利工程施工，且能夠根據(jù)實際情況來靈活選擇護坡形式，適應性更強。在所有生態(tài)護坡形式中，以植物固土法應用最為廣泛，其主要是通過植物發(fā)達根系來對護坡土壤進行固定，并輸送氧氣，利于護坡植被的生長，減少水土流失，改善原有土壤環(huán)境的生態(tài)情況，避免因為施工而造成環(huán)境破壞。選擇此種方法施工的關(guān)鍵在于植被的合理選擇，以根系發(fā)達的植物種類為最佳，結(jié)合當?shù)刈匀画h(huán)境、氣候條件以及工程資本等，合理選擇并搭配最佳種植植被[8]。

需要對待施工、待種植區(qū)的實際條件進行全面考察，制定科學可行的實施方案，確保能夠為植被生長提供充足養(yǎng)分，維持良好的生長狀態(tài)。面對不同的河道環(huán)境，在選擇護坡栽種植物種類時，還需要將植物自身抵抗能力考慮在內(nèi)，且要注意景觀搭配，在提高護坡功能性的同時，具有良好的觀賞性與經(jīng)濟性。

植物固土生態(tài)護坡技術(shù)已經(jīng)相對成熟，能夠更大程度上滿足護坡植物的多樣性與實用性，確保達到與預期一致的施工效果。

（四）基于網(wǎng)格生態(tài)護坡

網(wǎng)格生態(tài)護坡技術(shù)在水利工程建設中也比較常見，其實以混凝土、石頭等材料為主體，進行網(wǎng)格結(jié)構(gòu)規(guī)劃，完成河道生態(tài)護坡結(jié)構(gòu)的設計，在網(wǎng)格中間種植合適的植物種類，形成綜合有效的網(wǎng)格生態(tài)護坡模式。實際施工中技術(shù)工藝落實比較簡單，受外部因素的干擾比較小，且效果顯著，成本控制合理，既可以達到護坡功效，又能夠提升護坡觀賞性。

綜合多方面來講，與其他生態(tài)護坡技術(shù)相比，基于網(wǎng)格生態(tài)護坡形式前期所需投入的成本較多，必須要綜合多方要素進行全面分析，做好預算設計，充分考慮護坡資金的可承受能力，根據(jù)不同階段實際情況選擇最優(yōu)施工方案，確保資金具有較高的利用率[9]。

網(wǎng)格生態(tài)護坡技術(shù)更適用于農(nóng)村大型排水罐區(qū)，在資金允許的條件下，對周圍河岸周邊環(huán)境提供可靠保護，同時植被又具有較高的穩(wěn)定性，實用性比較強。

（五）多元化生態(tài)護坡

雖然我國水利工程建設數(shù)量在不斷的增加，但是因為不同區(qū)域地理條件千差萬別，在選擇河道護坡形式上也就存在很強的差異，還需要根據(jù)當?shù)厮亮魇嶋H情況，以及水文地質(zhì)條件等，來綜合必選確定最佳方案。應堅持因地制宜基本原則，從當?shù)匦枨笠约皩嶋H特點出發(fā)，有針對性地進行施工設計，并采取有效措施督促目標實現(xiàn)。

對待施工區(qū)域進行全面考察，分析并確定水土流失的可能性與狀態(tài)，以便于確定針對性修復辦法。包括對當?shù)赝寥狼闆r、溫度濕度以及氣候條件等元素的分析，同時要掌握植被生長特點，科學選擇植物種類，確定搭配方案，在達到護坡功效的同時，維持當?shù)刂脖坏亩鄻有?，建立多層次、多元化的生態(tài)系統(tǒng)，避免因為施工而影響到當?shù)厣鷳B(tài)穩(wěn)定性，這樣不僅可以延長工程可使用年限，同時有可以降低后期維護的投入，保持較高的經(jīng)濟效益。

可以將生態(tài)修復看作重要的研究方向，即在工程建設過程中，采取科學方法積極有效的模擬生態(tài)體系，最大程度上來還原自然環(huán)境原有狀態(tài)，實現(xiàn)工程與自然、人與環(huán)境之間的和諧相處。

六、河道生態(tài)護坡施工優(yōu)化策略

（一）工程概述

以某河道治理工程為例，河道全長為11.63 km，周邊地質(zhì)基本上衣粉土細沙為主，水土流失比較嚴重。同時，現(xiàn)場勘查確定邊坡較大，加速水土流失。修復改造施工要求提高護坡穩(wěn)定性，減少水土流失的同時，保持較強的景觀效果，要求施工后邊坡完整率在95%以上，進行植物培植后 ≤ 20 d產(chǎn)生綠化效果。

（二）河道護坡施工

1.六棱框格植草防護

對河道坡面做夯實處理，以設計圖紙為依據(jù)進行坡腳放樣，針對護腳做淺挖基坑處理并要夯實達標。將提前準備好的土工布鋪滿溝槽底部，進行混凝土澆筑，待混凝土強度達到設計標準后按照由上至下的順序鋪筑提前預制的混凝土六棱框格[10]。要求六棱框格安裝就位必須要準確，做到線條順直、清晰、表面平順，保證相鄰兩塊之間距離與設計規(guī)范相符。鋪筑完成后想六棱框格內(nèi)回填碎石，最后播撒草籽，形成生態(tài)護坡，如圖1所示。

2. 格賓護墊植草護坡

選擇格賓護墊植草護坡技術(shù)施工，需要對河道邊坡進行夯實處理，并在處理后的坡面上鋪設一層10 cm的中粗砂，以設計圖紙為依據(jù)，完成格賓護墊位置的放線，并完成相應的安裝與綁扎作業(yè)。向格賓護墊之中裝填石料，并應用絞合鋼絲將蓋板與邊板、隔板以及端板全部連接成一個整體結(jié)構(gòu)。完成格賓護墊鋪設后，向其中回填50 cm左右的種植土，夯實后鋪設草皮完成護坡施工。圖2為格賓護墊植草護坡斷面。

3. 加筋麥克墊植草護坡技術(shù)

實際施工時，需要對河道坡面進行全部夯實處理，在坡面上鋪設一層40 cm左右的種植土，并在此做夯實處理。以設計圖紙為依據(jù)，鋪設加筋麥克墊并將其固定，向其中回填10 cm的種植土，保證所選種植土達到施工要求?；靥畹姆N植土同樣進行夯實處理，并鋪設草皮完成護坡施工。如圖3為加筋麥克墊植草護坡斷面示意圖。

4. 方案對比選擇

從技術(shù)可行性、經(jīng)濟效益以及施工效果等不同方面進行比較分析，確定三種不同河道護坡方案均具有較高的可行性。

（1）技術(shù)角度來講現(xiàn)場可操作性均比較強，且能夠達到穩(wěn)定護坡與景觀綠化的效果。

（2）經(jīng)濟角度加筋麥克墊植草護坡技術(shù)相比，前兩者的57.23元/ m2與61.92元/ m2，其38.61元/ m2經(jīng)濟優(yōu)勢顯著。

（3）施工效果角度分析，加筋麥克墊植草護坡技術(shù)更為簡單，且成坪效果快，因此可確定其為最佳施工方案。

七、結(jié)束語

水利工程河道生態(tài)護坡技術(shù)越來越成熟，且實際施工中可根據(jù)現(xiàn)場條件來綜合比對選擇，在工程建設中優(yōu)勢明顯，尤其是其更符合可持續(xù)發(fā)展理念，因此具有持續(xù)研究的意義，應不斷在施工中總結(jié)經(jīng)驗，爭取為后續(xù)的工程建設提供可參考依據(jù)，提高工程施工綜合效果。

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