水利工程河道生态护坡施工技术探索

摘要：传统的护坡技术能够完成河道的加固，但存在安全稳定性系数不足的问题，为此提出水利工程河道生态护坡施工技术。生态护坡施工技术需因地制宜，根据实际情况选择植被覆盖类型、选择施工工程材料、设计防护坡形态由此实现河道生态护坡施工技术的设计。实验结果表明，使用本文所述施工技术比使用原有方式的河道安全稳定性系数更高，能够实现安全效益与生态效益的统一，在水利工程施工领域具有更高的应用价值。

关键词：水利工程河道生态护坡施工技术

水利工程施工过程中需考虑生态性与安全性,修筑河道生态护坡优势在于增加地表植被覆盖面积、减少水土流失、促进地表水循环、防洪抗洪,也能够完善河流生态系统、保护生态多样性。河道生态护坡还能够提高生态环境的修复能力,促进河道交通的发展,促进人与自然的和谐相处[1]。本文针对不同地区的不同生态环境特征,将施工技术运用到水利工程的河道生态护坡施工当中。

1.河道生态护坡施工技术

1.1选择植被覆盖类型

为了更好地实现河道生态环境保护,提高河道生态护坡防洪、防水土流失的加固能力,充分了解周边植物类型与土壤酸碱度、凝聚力后,结合所在地区的降水类型、降水量与降水条件,选择合适的植被品种[2]。即选择适合周边环境或生长适应能力强的乔木、杉木、灌木、草皮等品种,既能保证植被存活率与成长质量,有效增加绿色植被覆盖面积,又能利用庞大的枝叶与根系增强土壤吸水与储水的能力,减少水土流失,减少洪灾的发生概率,实现护坡植被与周边植被的整体生长与规划[3]。采用整体性规划理念,加强对河流护坡建设的整体性美感建设,吸取湖泊周边环境建设经验。在土壤状况较差、水土流失严重的地区,以及坡度较小的岩基坡面、风化岩及硬质土砂地、道路边坡、矿山、库区以及贫瘠土地,减少工程施工防护与建设,增加植被覆盖与自然景观,采用根茎较大、枝叶浓密、生命力旺盛的植物如杨树、柳树等,形成横纵交错、密度较大的根茎与枝叶防护网,有效防止河水因水量较大、流速较快、地形特征等原因对河岸的冲击与侵蚀。在附近草皮来源较易、坡度不高且严重风化的岩层进行软岩层边坡防护工程,选取活枝插杆、灌丛垫网、柴木笼的防护方式,实现防护坡的快速生长与建设。

1.2选择施工工程材料

本文设计的植物型混凝土为生态材料,多孔隙且表面孔径值相等,孔隙直径较大,根据植物学与工程力学相结合的原理,该材料能够承受较大的河道流速,抗冲刷,保护边坡的生态完整性,弥补现浇混凝土护坡的不足,具有较强的适应性[4]。在植物根系部位使用多孔真空混凝土,既能提高植物根系的稳定性与防冲击性,又能减少对植物根茎的压力,实现水分与土壤养分的轻松流动,滋养植物根茎,使用木纤维、粘合剂、保水剂,保证植物含水量,保证植被稳定存活。在真空层表面搭建土壤层,保证护坡植物水分吸收与外排,防止旱涝灾害的发生,保留植物固有生长环境。在混凝土复合结构的内部注入有机保水剂、粘合剂、抗蒸腾剂、团粒剂、植物纤维、泥炭土、腐殖土、缓释复合肥等一系列材料,确保植物根茎养分充足及储备,以减少植被枯萎率。在真空结构与表层土壤结构之间垫一层专用无纺布,为植物的发芽与成长提供缓解空间,提高微生物与营养含量,增加生物种类。

1.3设计防护坡形态

将植被护坡与土工网防护方法相结合,选取大孔隙、密度低、易排水、易透气的丝瓜瓤形状的植草防护网,在网状间隙中填充多种混合物与植物生产剂料,如泥沙、混凝土、砂石等,提高网状物的基础稳定性,培育河道周边草植的生长环境,实现三维植物网防护体系的纵向扎根与横向扩展[5]。三维植草网垫坡具有稳定性与灵活性,且密度较低,伴随流水渗入与植被生长,内部空间弹性较大,对于河道环境的适应能力较强,构建系统生态防护体系,不易受损、腐蚀,抵御河水冲击与侵蚀的能力较强。

2.实验分析

为验证本文设计方法的有效性,选择某水利工程生态区护坡上的四个处于不同位置的实验点：实验点A、实验点B、实验点C、实验点D,作为实验对象,进行对比实验。将本文设计的生态护坡施工技术与传统的生态护坡施工技术做对比,对比两者的生态护坡安全稳定性系数,实验实施的准备过程与结果如下。

2.1实验准备与过程

2.1.1实验对象该生态护坡边坡总高度210m,上部坡长130m,下部坡长160m,上坡角度54°,下坡角度23°。生态护坡整体处于亚热带季风气候区,年降水量可达1500mm。实验点A处于坡顶10m的位置,实验点B处于距离坡顶110m的位置,实验点C处于距离坡顶190m的位置,实验点D处于距离坡底10m的位置。四个实验点由于处于河流的不同位置、河流流向偏斜力作用不同,水土流失程度不同,所处地周边的环境不同,原有植被种类不同,生物种群数量不同,施工承载力不同。本文对四个实验点原有环境进行探测,探测水土流失程度轻重、生态破坏程度大小、原有植被类型、土壤密度、土壤酸碱度、生物种群数量、施工承载力大小,探测结果如表1所示。2.1.2实验过程首先,使用本文方法分析实验点A、B、C、D所应使用的施工技术种类与施工材料。根据本文设计的施工方法,实验点A生态环境与水土状况较好,土壤呈酸性,适合原有的植被材料生长,且生物种群具有多样性,施工承载力适中,原有的植被乔木、灌木、杉木根茎较大、枝叶茂盛,对地表水的循环能力较强,适合选择全系列自然型护坡施工技术,选取原有的乔木、灌木与杉木的材料,扩大底部沉水植物的面积,形成全系列防护网。实验点B水土流失与生态环境破坏严重,固土保水能力低,造成水土流失与冲沟,土壤密度小,碱性土壤情况较差,不适合大根茎植物生长,且施工承载力较低,适合选择土壤生物工程护坡施工技术,选用原有的柳树与松树,以及杨树、灌丛垫网,实现绿色生态防护坡的建设,减少对脆弱的生态环境的破坏。实验点C施工环境良好,施工承载力,一切条件适中,适合选取植被型混凝土固土施工技术,选取生态混凝土材料与砂土,实现固土、固植。实验点D水土流失严重,生物种群类数较多,施工承载力较低,不适合大规模施工,而且土壤生物施工技术无法满足防治水土流失的急切需求,因此要选择三维植草网垫坡固土施工技术,选取泥沙、混凝土、砂石与原有草皮和灌木相结合,建造防护坡。在本文设计的施工技术与施工材料选取完成之后,在温度适宜、降水适宜的4月份开展生态护坡施工。施工过程如图1所示。至此,本文的生态护坡防护技术施工实验完成,形成了由上坡实验点A到下坡实验点D的一体化生态防护坡。再使用传统的河道护坡技术进行实验,同样加固实验点A、实验点B、实验点C、实验点D。使用同一施工团队,同样选择4月份开展施工,此季节降水量较少,植物成活率较高,气温适宜,适合各技术投入施工。使用传统方法,与本文生态加固技术同样在4月开展施工,加固河道护坡,在5月份完成整体施工过程。

2.2实验结果与分析

本文在完成本文河道生态加固技术施工与传统河道加固技术施工之后,检验二者的施工效果,并进行效果对比分析。本文使用的河道护坡生态技术加固后的实验点A、实验点B、实验点C、实验点D如图2所示。由图3可知,本文使用的生态施工方法对四个实验点采取不同施工方法与手段,施工成果各有特色,景观优美,且不会千篇一律,直观上美感很充足。传统施工方法对四个实验点采取的同一施工手段,施工效果缩略图如图3所示。在降水季节7月对使用本文方法进行河道生态加固与使用传统方法进行加固的实验点A、B、C、D进行河道安全稳定性系数测试,根据7月河道受流水侵蚀的损坏程度与洪水发生频率得出河道安全稳定性系数,测试结果如图4所示。根据图4可知,本文设计的生态护坡技术稳定性系数比传统护坡稳定性高2左右,具有更高的应用价值。而且实验点A使用本文生态施工方法施工后的安全稳定性系数与传统施工方法后的施工安全性差数更高,说明实验点A使用的本文的施工技术的加固效果更好,也就是全系列自然型护坡施工技术对于河道的加固效果更好。证明全系列自然型护坡施工技术对于环境的适应能力更高,形成的植物防护网的防护效果更强,更利于广泛推广于水利工程中的河道护坡施工工程。

3.结束语

为了解决传统河道生态护坡稳定性不足的问题,提出新的河道生态护坡施工技术。希望在增强护坡稳定性的同时,提高观赏性,保护生态多样性。为了验证本文设计的有效性,进行对比实验。实验结果表明,本文设计的水利工程河道生态护坡施工技术能够增加绿化面积,保护河道周边的生态环境,保护生态物种多样性,减少洪灾发生频率,促进人与自然和谐共生,护坡能力极强、施工工艺简单、技术合理、经济实用。在水利工程中使用河道生态护坡施工技术,能够有效保护河流生态环境安全,具有实践意义。

作者：陈允生 朱以明 司陆红 单位：水利工程河道生态护坡施工技术 苏州明骏建设工程有限公司 江苏祥通建设有限公司 苏州市宏大建设工程有限公司