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城市河道生态护坡技术的探讨

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[摘要] 本文对城市河道的非生态护坡形式进行了分析,在充分吸收国内外河道整治方面和他领域生态护坡的经验基础上,探讨河道生态护坡新技术,旨在为城市河道护坡建设提供参考。

[关键词] 河道堤岸;生态;护坡;建议

1 概述

随着社会经济发展和城市建设步伐的加快,城市河道建设不仅要使堤岸发挥出水利工程的功效,而且融入城市园林景观、生态环保、建筑艺术等多种内容。也就是在这种背景下,生态护坡技术得到人们的广泛关注,并且进行了一系列的较深入研究与探索。

国外在这方面的研究比国内起步要早, 日本早在10年前就提出“亲水” 观念,并且在生态护坡技术方面进行了实践,推出了植被型生态混凝土护坡技术。

法国要求城市河道建设时地面工程尽量建成不透水的草地,地面不透水面积不超过3.3% ,城市较低的地区或河道两岸滩地,开辟成公园、绿地球场、道路等,平时作为交通、公共娱乐场所,当洪水位较高时作为临时调蓄洪水设施。

德国莱茵河的堤防工程建设与环境保护和治理紧密结合。为不影响城市景观,城市附近的堤防采用了活动式堤防。平时河边没有堤防,人们可以尽情地与河水接触,增加人们的亲水性。当预报有洪水时,及时安:装活动式堤防。他们预制了一种可以人工安装的挡板,每块重量仅约25kg。这种作为堤防骨架的挡板位于临时堤防的两侧,中间填土,后面有支架,挡板分高板和低板两种,根据预报洪水位的高低选择使用。在需要安装活动堤防的地方预设了插入挡板的槽。槽上有固定挡板的螺栓。洪水过后,拆除挡板以备后用。

我国生态护坡技术最近几年也有长足的发展。各地正在尝试在不同条件下应用植被草、水力喷播植草技术、土工材料绿化网、植被型生态混凝土、水泥生态种植基、土壤固化剂等形式多样的生态护坡技术。如北京、上海、广州等经济较发达的城市在进行城市河道整治过程中,充分考虑了河道做为城市的灵气所在,两岸都进行了精心的规划和设计,形成了水与绿结合的滨水环境。

清华大学近年研究的生态型透水性混凝土材料,可将雨水迅速地渗入地下,还原成地下水。使地下水资源得到及时补充。透水性路面材料具有较大的孔隙率,能蓄积较多的热量,有利于调节城市地表的温度和湿度,消除城市的“热岛”现象。我省近些年来也进行了城市河道生态护坡技术的研究与应用。如吉林省水利科学研究所的石笼植物复式网格护坡新技术综合了石笼网格、土工草网垫、土工织物隔离层、草皮植被的工作原理,将工程防护与植物保护综合成一体,构成了新的复合型护坡;吉林省水土保持科学研究所的江河堤防植物护坡技术研究对48种护坡植物进行了抗旱、耐淹试验,选出了8种优良护坡植物;吉林省水利实业公司研究开发的环保型绿化混凝土初步实现了在混凝土上长草。吉林省水利科学研究所、吉林省水土保持科学研究所和吉林省水利实业公司正在联合攻关“绿色混凝土在护坡中应用” 项目。

[摘要] 本文对城市河道的非生态护坡形式进行了分析,在充分吸收国内外河道整治方面和他领域生态护坡的经验基础上,探讨河道生态护坡新技术,旨在为城市河道护坡建设提供参考。

[关键词] 河道堤岸;生态;护坡;建议

1 概述

随着社会经济发展和城市建设步伐的加快,城市河道建设不仅要使堤岸发挥出水利工程的功效,而且融入城市园林景观、生态环保、建筑艺术等多种内容。也就是在这种背景下,生态护坡技术得到人们的广泛关注,并且进行了一系列的较深入研究与探索。

国外在这方面的研究比国内起步要早, 日本早在10年前就提出“亲水” 观念,并且在生态护坡技术方面进行了实践,推出了植被型生态混凝土护坡技术。

法国要求城市河道建设时地面工程尽量建成不透水的草地,地面不透水面积不超过3.3% ,城市较低的地区或河道两岸滩地,开辟成公园、绿地球场、道路等,平时作为交通、公共娱乐场所,当洪水位较高时作为临时调蓄洪水设施。

德国莱茵河的堤防工程建设与环境保护和治理紧密结合。为不影响城市景观,城市附近的堤防采用了活动式堤防。平时河边没有堤防,人们可以尽情地与河水接触,增加人们的亲水性。当预报有洪水时,及时安:装活动式堤防。他们预制了一种可以人工安装的挡板,每块重量仅约25kg。这种作为堤防骨架的挡板位于临时堤防的两侧,中间填土,后面有支架,挡板分高板和低板两种,根据预报洪水位的高低选择使用。在需要安装活动堤防的地方预设了插入挡板的槽。槽上有固定挡板的螺栓。洪水过后,拆除挡板以备后用。

我国生态护坡技术最近几年也有长足的发展。各地正在尝试在不同条件下应用植被草、水力喷播植草技术、土工材料绿化网、植被型生态混凝土、水泥生态种植基、土壤固化剂等形式多样的生态护坡技术。如北京、上海、广州等经济较发达的城市在进行城市河道整治过程中,充分考虑了河道做为城市的灵气所在,两岸都进行了精心的规划和设计,形成了水与绿结合的滨水环境。

清华大学近年研究的生态型透水性混凝土材料,可将雨水迅速地渗入地下,还原成地下水。使地下水资源得到及时补充。透水性路面材料具有较大的孔隙率,能蓄积较多的热量,有利于调节城市地表的温度和湿度,消除城市的“热岛”现象。我省近些年来也进行了城市河道生态护坡技术的研究与应用。如吉林省水利科学研究所的石笼植物复式网格护坡新技术综合了石笼网格、土工草网垫、土工织物隔离层、草皮植被的工作原理,将工程防护与植物保护综合成一体,构成了新的复合型护坡;吉林省水土保持科学研究所的江河堤防植物护坡技术研究对48种护坡植物进行了抗旱、耐淹试验,选出了8种优良护坡植物;吉林省水利实业公司研究开发的环保型绿化混凝土初步实现了在混凝土上长草。吉林省水利科学研究所、吉林省水土保持科学研究所和吉林省水利实业公司正在联合攻关“绿色混凝土在护坡中应用” 项目。

固土植物可根据该地区的气候选择适宜的植物品种,如适合我省的有沙棘林、沙打旺、枸杞、紫花苜蓿、羊毛草、黑麦草、无芒雀麦、早熟禾系列、冰草、百慕达、三叶草、黄草木犀等耐碱、耐寒、耐旱和抗虫害品种,种草应考虑混播。播种方法的选择,一般情况下,可按常规方法进行种植。近年来,一些发达国家,利用水力喷播的方法在人们常规方法难以施工的坡面上植草坪。水力喷播植草技术是指以水为载体,将经过技术处理的植物种子、木纤维、粘合剂、保水剂、复合肥等材料混合后,经过喷播机的搅拌,喷洒在需要种植草坪的地方,从而形成初级生态植被的绿化技术。与传统植草方法比,有可全天候施工,速度快,工期短的优势;成坪快,减少养护费用;不受土壤条件差、气象环境恶劣等影响。

城市河道用植物护坡也存在一些问题。护坡当年易被雨冲刷形成深沟,护坡效果差,影响景观。长期浸泡在水下、行洪流速超过3m/s的土堤迎水坡面和防洪重点地段(如河流弯道)不适宜植草护坡。

3.2 土工材料复合种植基护坡

土工材料固土种植基可分为土工网垫固土种植基、土工单元固土种植基等多种形式。

土工网垫固土种植基主要由聚丙烯等高分子材料制成的网垫和种植土、籽等组成。固土网垫是由多层非拉伸网和双向拉伸平面网组成,在多层网的交接点经热熔后粘接,形成稳定的空间网垫。该网垫质地疏松、柔韧,有合适的高度和空间,可充填并存储土壤和沙粒。植物的根系可以穿过网孔均衡生长,长成后的草皮可使网垫、草皮、泥土表层牢固地结合在一起。固土网垫一般可由人工铺设,植物种植一般采用草籽加水力喷草技术完成,这种护坡结构现在运用较广,如上海浦东国际机场围海大堤工程、上海化学工业区围海造地工程的护坡均采用了此型式。另外,现在又出一种土工单元固土种植基,即利用聚丙烯、高密度聚乙烯等片状材料经热熔粘接成蜂窝状单元中填土植草达到固土护坡的作用。

这种护坡形式虽然比单纯植物护坡抗雨水冲刷效果好一些,但还不能应用到堤防迎水坡面。以后又有进一步发展,用混凝土、石笼等做成外框来增加坡面稳定性,但还是难以抵御较大洪水侵蚀。

3.3 植被型生态混凝土护坡

植被型生态混凝土是日本首先提出的,并在河道护坡方面进行了应用。近几年,我国也开始进行植被型生态混凝土的研究。北京在公路部门进行过类似的研究试验。吉林省水利实业公司使植被型生态混凝土构件化,并在实际工程中进行了应用。

植被型生态混凝土由多孔混凝土、保水材料、缓释肥料和表层土组成。多孔混凝土由粗骨料、水泥、适量的细掺和料组成,是植被型生态混凝土的骨架。保水材料以有机质保水剂为主,并掺人无机保水剂混合使用,为植物提供必需的水分。表层土铺设于多孔混凝土表面,形成植被发芽空间,减少土中水分蒸发,提供植被发芽初期的养分和防止草生长初期混凝土表面过热。很多植被草都能在植被型生态混凝土上很好生长,实验过程中,紫羊毛、无芒雀麦表现出良好的耐碱性和耐旱性,紫羊毛还表现出优异的耐寒性能。

在城市河道护坡或护岸结构中可以利用生态混凝土预制块体进行铺设,或直接作为护坡结构,既实现了混凝土护坡,又能在坡上种植花草,美化环境,使硬化和绿化完美结合。

植被型生态混凝土具有较好的抗冲刷性能,上面的覆草具有缓冲性能。由于草根的“锚固”作用,抗滑力增加,草生根后,草、土、混凝土形成一体,更加提高了堤防边坡的稳定性,经实测,对边距45cm的六角形绿化混凝土孔构件,原重量30kg, 长草生根后拔起力达到160kg。

多孔混凝土孔隙率高达40%以上,表面等效孔径2~3cm,孔隙自构件顶表面可蜿蜒通至地面,在堤防护坡工程中,受水位骤降的影响较小;在季节性寒冷地区,有利于排出和降低被保护土内含水量,减少冻害破坏。

多孔混凝土具有较高透气性,在很大程度上保持了被保护土与空气问的湿、热交换能力。

植被型生态混凝土构件厚度与单块几何尺寸,可以按照《堤防工程设计规范》(GB50286— 98)有关规定计算。由于草根的“锚固”作用,将会使上述计算结果更加趋于安全。

4 结语

景观生态学将城市河流看作廊道(通道)及生态边缘区,认为城市河流绿色通道应是一条链、一张网,将城市中河流沿岸的各个部分联系起来,也将河流和陆地联系起来。城市河流绿色通道可发挥消除噪声、污染等有害影响的作用;为城市的产业和环境改善提供有益结构;有助于发挥范围较广的娱乐、休闲功能;有利于城市设计对城市形象的塑造。

城市防洪堤岸建设的重点是体现城市水利要求的高水平的设计,是水利工程与城市规划、景观园林浑然一体的结合,生态护坡技术必将随着城市的发展而大力推广应用。

发布日期:2011-8-9
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