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小流域综合治理生态护坡的应用

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摘要 硬质化的混凝土护坡容易对河道自身的生态系统平衡造成破坏,因此基于生态修复理论,提出建设生态型护坡。根据土壤质地和气候等实际情况,选择5种适合推广的生态护坡模式,即植物立体护岸、景观斜坡河段护坡、垂直石砌驳岸护坡、现浇绿化混凝土护坡、灌注型植生卷材护坡,从而为城市河道护坡建设提供参考。

关键词 河道;小流域;综合治理;生态护坡;模式;应用

中图分类号 TV861;U617.8 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2014)09-0241-02

在河道护坡的修建中,人们以往采用混凝土材料,虽然起到防洪的作用,但是破坏了河道生态系统的平衡,将河道其他的生态功能削弱,有悖于人与自然和谐相处的理念。随着人们生活水平的逐步提高,对居住环境的要求也日益提高,河道成为城市中重要的水域景观,应当为人们提供和谐的滨水空间。为进一步美化河道环境和充分发挥生态护坡的社会和经济效益,巩固城乡河道综合治理成果,现根据江苏沿海地区土壤质地和气候等实际情况,筛选出以下5种适合推广的生态护坡模式。

1 植物立体护岸

植物立体护岸适用于大部分村庄河道,主要包括工程措施和生物措施2个方面。工程措施主要包括河坡、青坎和圩堤的土地整治,路面、堤坡砼导流沟的土方开挖和砌筑。村庄河道整治工程完成后,表土需采取植物防护措施,采取植物措施进行防护前,需要对表土进行整地,以利于植物生长,整地的主要内容包括找平、夯实、松耕表土等。为防止雨水和坡面径流的冲刷所导致的片蚀和沟蚀,减少泥沙入河量,保护水环境,修建路面、(堤坡)砼导流沟。实现乔、灌、草结合,乔木速生林选择意杨、水杉,景观林选择女贞、香樟、柏树、银杏、柳树;灌木选择月季、小叶黄杨,草选择狗牙根、三叶草、茅草。生物措施主要为选择适地和水土保持效果较好、经济效益较高的树种和牧草品种种植。根据气候条件,建筑物布置、功能分区、绿化美化、防治污染和水土保持等要求综合考虑,合理选择树种,突出重点,分区绿化[1]。

同时结合喷洒水土保持剂,可减少因地表径流造成的土壤流失,提高土壤渗透力,保土保肥,缓解和调节土壤水分蒸发等作用,费用为0.3元/m2。以江苏省东台市五烈河段为例,长5.5 km,水土保持措施涉及河道左、右岸的河坡、青坎和堤防。左岸的实施范围为“东五”公路南侧至水面以上的河坡、青坎,右岸的实施范围为水面至青坎和堤防部分(居民区1.5 km除外)。左、右岸青坎宽度平均为4.3 m和2.8 m,青坎平均真高2.8 m。以常水位真高1.3 m测算,常水位至圩堤(公路)左岸水土保持面积3.85万m2、右岸2.2万m2,合计6.05万m2,需工程措施费用77.58万元、植物措施费用43.82万元、其他费用15.53万元,合计136.93万元,平均22.6元/m2。

2 景观斜坡河段护坡

镇区、风景区等景观斜坡河段护坡采用反滤混凝土砌块挡墙工程系统,反滤混凝土砌块挡墙工程系统由反滤混凝土砌块、连接件、块石、植物、土工格栅等共同组成的基于加筋土理论的生态挡土墙系统。由高强度反滤混凝土砌块砌筑而成,上下无顶板或底板。砌块采用渗透系数介于0.01~0.10 cm/s、强度不低于C25的高强度反滤混凝土材料预制而成。反滤混凝土砌块挡墙投资估算情况见表1。砌块砌筑时采用层层退台的方式,通过连接件及凹槽固定。挡墙砌块内常水位以下回填块石,形成鸟巢,为水生植物提供栖息场所;长水位以上回填碎石土,利于灌木及藤蔓植物生长。反滤混凝土砌块挡墙工程系统能适应一定的地基不均匀沉降,整个墙体整体透水、反滤,墙后的水体可以快速排出,适应自然水体的水位变化,从而提高边坡稳定性[2-3](图1)。

3 垂直石砌驳岸护坡

垂直石砌驳岸护坡采用石砌岸排水孔藤本植物栽培技术,石砌岸排水孔藤本植物栽培技术应用藤本植物全株能在茎上各处都能长出不定根,根据葡萄科等有关植物,具有耐旱、耐涝、抗洪水冲击力强、耐浸泡、生长快、再生能力强、茎生长较缓慢,而叶与侧枝生长量宏大的原理;在石砌岸排水孔中安装排水加肥器,既能将肥液和抗旱用水加入到植物根部,又能将堤岸内的渗透水,倒灌洪水以及地下水能迅速排出石砌岸外的原理[4-5];根据石砌岸经植物叶面覆盖后,能降低温差,减少石块与水泥砂浆,因膨胀系数不同而容易缩短石砌岸使用寿命的原理。结合拟选植物物种的特性,藤本植物选择爬山虎,栽培行株距为3 m×1 m,排水加肥器、藤本植物成本约为30元/m2(图2)。

4 现浇绿化混凝土护坡

现浇绿化混凝土护坡新技术原理是由碎石、水泥、水与特殊元素配伍,并采用特殊的设备制作而成。其孔隙率高达35%以上。抗压强度在8~12 N/mm2,适应根系3 mm以下的各种草本植物生长。由于它的表面产生分布均匀Φ2.5 cm、深6~10 cm的孔洞,因此在内部能储存一定数量营养土及水分,能使植物生长更为理想[6-7]。由于其表面产生的孔洞及高孔隙率,使得植草的根系穿透孔隙后扎入土中,起到一定的锚固作用,更提高抗冲刷强度,而且草根对绿化混凝土不产生膨胀破坏作用。在自然河堤护坡上使用,能有效防止水土流失和植草被人为踩踏死亡(图3)。绿化混凝土底部采用特殊方法而产生分布均匀的小柱子使护坡更牢固,可现场浇制,操作简便,比传统浆砌块植草砖省力又省钱。不同厚度成本相差较大,厚度取决于项目的坡度、流速以及沉降情况等条件。10 cm厚度造价约160元/m2,包含生态混凝土的综合单价和绿化120元/m2,10 cm C20素砼框格40元/m2。

5 灌注型植生卷材护坡

灌注型植生卷材护坡及绿化技术是把种子和特殊有机质资材注入到植生卷材内,使其在各类边坡表面长期生长,达到永久性绿化的目的,由于特殊发育基础材料的作用可以为植物提供稳定的生长基础。河道护坡在实现生态治理的同时,具备了水土保持能力,抗击洪水、雨水,还有绿化效果[8]。灌注型植生卷材由特殊材料通过独特的方法编织而成,具有较大的抗拉强度和伸缩率,能保证植生基础材料注入后织物孔隙逐渐张开,避免妨碍到植物发芽;抗紫外线,抗老化、无毒、不助燃、裂口不延伸等特点,能保证植生卷材在使用过程中的耐久性和抗破损能力。适用范围:可以在植生绿化的坡度范围为1.0∶0.3之内;可以在凹凸大的坡面,硬质的岩石、混凝土、多孔混凝土、浆砌石块表面以及其他无土壤地带进行绿化(图4)。根据厚度的不同成本相差较大,厚度取决于项目的坡度、施工面(硬质边坡还是土质边坡等)、流速等条件。5 cm厚度造价约100元/m2,包含卷材及营养基材的价格,不包含平坡等施工价格。

6 参考文献

[1] 王佳妮.生态护坡的局限性及副作用研究[D].昆明:昆明理工大学,2005.

[2] 宋安,邵晶杰,姜宜辰,等.扭王字块块体护坡工艺的斜坡结构冰荷载试验[J].天津大学学报,2008(7):788-792.

[3] 张小鹏,饶运东.绿化斜坡的侵蚀机理及侵蚀防治研究[J].土工基础,2008(5):55-58.

[4] 王洪广.小区景观河道石砌挡土墙(驳岸)稳定分析[J].福建广播电视大学学报,2009(4):75-77.

[5] 白晓慧,张晓红,许彭鹏.城市景观河道不同驳岸界面水生生物多样性[J].南京林业大学学报:自然科学版,2008(1):111-114.

[6] 郑德戈,谢修平,林山华.生态混凝土护坡及灌注型植生卷材绿化工法在水利工程护岸中的应用[J].水利水电技术,2012(2):26-29.

[7] 仁李.底柱表孔型现浇绿化混凝土在黑臭河道治理工程中的应用[J].水利技术监督,2014(1):58-60.

[8] 郭文静,赵平,王正,等.植被恢复用植生卷材制造技术及其应用[J].世界林业研究,2011(6):39-42.