植草护坡技术在砂砾石堤防中的研究和应用.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 04 日 作者简介：王显柱（1980），男，汉族，本科学历，工程师，研究方向工程管理。-142-植草护坡技术在砂砾石堤防中的研究和应用 王显柱 梁献辉 赵春涛 王 超 河北省水利工程局集团有限公司，河北 石家庄 050000 摘要：摘要：近年来，人们的生活范围不断扩大，自然的生存范围便在不断收缩，人与自然如何和谐共生成为时代的主要命题，随着一句“金山银山不如绿水青山”口号的提出，全国的各行各业开始朝着绿色化、生态化的方向发展，江河堤防工程也从单一的防洪需求、安全需求，转变为兼具防洪性、经济型、社会性、生态性四位一体的复合型需求。在时代的大浪潮下，生态护坡走进大众视野，其中植草护坡技术作为生态护坡中的重要部分，将植草与江河堤防工程相结合，以其植被特有的生态性与景观性弥补了传统砂砾石堤防中对于社会需求与生态需求的严重忽略。而单一的植草护坡，其防洪性、安全性却略逊于传统砂砾石堤防，故而将植草护坡技术应用于砂砾石堤防中，二者相互融合、互为补充，便可达到 1+12 的神奇效果。本课题即是结合案例对植草护坡技术在砂砾石堤防应用中带来的四位一体复合型效益的探究与分析。关键词：关键词：植草护坡技术；砂砾石堤防；生态效益；江河堤防工程 中图分类号：中图分类号：TV52 江河堤防工程是人与自然碰撞下的人工工程，在江河堤防工程设计中必将涉及到人的需求、自然的需求以及工程本身的需求三大部分，即堤防工程中针对人所需要的社会性、针对自然所需要的生态性、针对堤防工程本身所需要的经济性与防洪性。近年来，随着人们的生活物质条件的上升，自然生态环境条件的下降，人们愈加重视江河堤防工程中的人本需求与自然需求，讲究绿色化、生态化、自然化与可接触化。植草护坡技术所具有的生态性、绿色性契合当下时代需求，其与砂砾石堤防的有效结合必将带动江河堤防工程中对社会需求与生态需求的重视，为当代社会人们的物质精神需求助力、为保护生态环境助力、为维护生物多样性助力，达成人与自然的微妙平衡，促进人与自然的和谐共生。1 植草护坡技术在砂砾石堤防中应用的必要性 1.1 自然对绿色植物的需求 自然生存范围的过度收缩使得自然对于绿色植物有迫切的需求。在江河堤防工程中，绿色化、生态化需融入工程的方方面面，而护坡作为一个大舞台，即使是砂砾石堤防这样的土壤稀少，不宜植物生存的恶劣环境，也将是自然的必争之地。通过植草护坡技术的应用，其各种覆土框架结构的研发与试验，使得植物稳固生存在砂砾石堤防结构中，使得护坡亦能形成植被丰茂的自然生态区，在城市的夹缝中创造出生巨大的生态效益，从而保护自然，保护生物圈，保护生物多样性。1.2 工程本身对绿色植物的需求 堤防工程本身也对绿色植物具有迫切的需求。传统硬质材料护坡虽然满足基本的堤防防洪能力，但由于其硬质化、刚性化材料性能的影响，其耐日晒、雨水侵蚀、河水冲刷能力弱，使用周期短。对于砂砾石堤防同样存在这些问题，在自然的长期风吹日晒下，堤防结构容易崩坏，极容易造成滑坡问题。在砂砾石堤防中引入植草护坡技术，有利于加固堤防结构、降低堤防受自然条件的损害，且江河堤防本身也需要软质化植物与硬质化材料的搭配运用，增加工程的防护力与适用性。1.3 人对绿色植物的需求 人本身对绿色植物具有迫切需求。人作为生态环境中的一部分，能够影响自然环境的同时，也最大程度地受到自然环境的影响。自然生存范围的过度收缩同样也影响了人类的生活品质，雾霾天、沙尘暴、水质污染等灾害无不强加人们对绿色植物的需求。护坡与江河相连，护坡的处理不仅是防洪处理，更是人与自然合理连接、合理过度、合理共存的处理。绿色化、中国科技期刊数据库 工业 A-143-生态化的护坡能改善自然环境条件，为人们提供高品质的绿色生态的生活环境，绿色化、生态化的护坡处理还能提供安静、清雅的河岸环境景观，舒缓人们的精神，释放人们的压力。2 植草护坡技术在砂砾石堤防中的研究与应用 2.1 植草护坡技术应用于砂砾石堤防中的防洪性 植草护坡技术中植草方式可分为三类：种草、铺设草皮或草毯、综合防护方式。综合防护护坡通过混凝土、砂砾石块、钢筋网等硬性材料为骨架形成方格，方格内填入适量土壤、草种或铺设草皮。这种植草方式将植物与具体工程条件相结合，具体情况具体分析，护坡效果更好、灵活性更强，对于土壤资源稀缺、砂砾石资源丰富的砂砾石堤防来说，综合防护护坡与其堤防工程契合性最佳。植草护坡技术在砂砾石堤防的应用中，对于工程防洪性的提升体现在以下两点：第一，植草护坡技术与砂砾石堤防的结合有利于提高堤防工程的安全性与稳定性，虽然传统砂砾石堤防空隙大、透水性好、结构稳定，但结合植草护坡技术后，砂砾石堤防工程的稳定性与防洪性更是锦上添花，依靠植物根系的连接性能够增强与加固堤防结构，增强其稳定性，提升安全性与防洪性；第二，植草护坡技术与砂砾石堤防的结合有利于提高工程的使用寿命，传统砂砾石堤防在长期太阳曝晒、雨水冲刷、河流冲击的情况下，结构易受到破坏，使用年限较短，而植物护坡技术的结合，如同给砂砾石堤防穿上了一件全能防护服，能够减少太阳对堤防结构的直接曝晒、作为缓冲物降低雨水冲刷速度与河流冲击情况，同时植物等有机生物的生长，能够在一定程度上自动修护堤防结构，从而大幅度延长了堤防工程的使用寿命。例如，在岷江犍为航电枢纽工程中，为了保持水土，减少侵蚀量，在胶凝砂砾石防护堤中引入植物，起到了至关重要的作用。其在绿化设计中，从堤防迎水面与背水面两方面进行了绿化植草设计，迎水面通过做纵向浅槽，覆土种植耐湿、耐贫瘠的爬山虎，背水面则设置框格梁草皮护坡。在背水面的绿化设计，能通过植物覆盖在地面上，减小雨滴对土壤的直接冲击，从而减少土壤流失。同时，植被层孔隙度和持水率较大，可吸收和增加降雨的入渗，对水源起到蓄集和缓冲作用，一定程度上降低了土壤侵蚀1。这些根据实际工程现状而设计的绿化植草，合理地对雨水冲刷、太阳直晒、河水冲击进行针对性的植物防护，在无声中提高了堤防工程的安全性与稳定性，延长了堤防工程的使用年限。2.2 植草护坡技术应用于砂砾石堤防中的经济性 对于工程项目而言，低成本高效益的重要性不言而喻，在江河堤防工程中也不例外，植草护坡技术在砂砾石堤防中的应用中，完美把握这一要义。首先，植草护坡技术与砂砾石堤防二者本身成本都较低，植草护坡技术中植物选取当地乡土植物，乡土植物不仅成本低，且适应环境能力强，存活率高，砂砾石堤防中砂砾石也于工程低就地开采，费用低且产量高；其次，植草护坡技术与砂砾石堤防的人工成本低，植草护坡技术与砂砾石堤防二者的操作简单、工期短、且植物与石材都是就近取材，不需要太多人工技术成本与人工搬运成本；最后，植物护坡技术应用于砂砾石堤防中产生的效益高，对于工程本身而言，其不仅增加了工程结构的稳定性，增加了工程的安全性，还依靠植草植物本身对堤防工程的生态性进行加持，更是衍生出堤防景观以增加其社会性，甚至创造出商业圈，自己创造经济价值。例如，在岷江犍为航电枢纽工程中，堤防工程以植草护坡与砂砾石堤防打底，结合市政绿化，沿途设置步道、亭廊、人文景观墙，运动健身区域，并为未来商业区域预留足够空间。其营造的自然绿色空间，形成了独特的集观赏、休闲、娱乐、商业于一体的堤防经济体商业圈，人们可以将它作为一个堤防公园，进行休憩、观赏、跑步、晒太阳等日常休闲活动，更可以将它作为一个商业圈，商家可以租借摊位进行售卖活动，而买家可以在休闲之余进行合理消费行为。这样将堤防工程、绿化设施、商业设施完美融合的工程对促进经济发展、提供就业机会、增加人文活力都具有重要作用。植草护坡技术在砂砾石堤防中的应用所带来的后期拓展与经济性可从该案例中进行无限探索。2.3 植草护坡技术应用于砂砾石堤防中的社会性 随着人们生活质量的提高，人们对于环境质量的需求也愈来愈高。在江河堤防工程中，常年来裸露的混凝土式硬质化护坡粗矿地、格格不入地横隔在人与自然之间，像一个栅栏，将人与自然相隔绝；而软质中国科技期刊数据库 工业 A-144-化的植草护坡，虽是人工工程，却与自然融为一体，对人们的生活环境到自然的生存环境进行了合理的过度，使得护坡不再是突兀的、紧绷的，而是柔和的、融入的，满足了人对大自然亲近的需求。植草护坡技术应用于砂砾石堤防中的社会性主要从植物本身的生态性与植物构成的绿色景观两方面得以体现，第一，植草护坡技术满足了人对生活环境质量的物质需求，植草护坡技术中植物的生态属性可防止扬尘，净化空气、水体、土壤，过滤有害气体，提高人们居住环境质量，保障人们的身体健康；第二，植草护坡技术满足了人们对大自然亲近的精神需求，如今城市鳞次栉比，钢筋、混凝土等硬质化材料过多，使得人们容易精神紧绷，而植草护坡有助于增加城市绿量，降低城市噪音，且绿色护坡与蓝色河流构成的自然景观能够形成安静、舒缓的空间环境，降低了城市高楼的压迫感，使得人们的身体得到放松，精神得以舒缓，精神得以振奋，保障了人们的精神健康。例如，在岷江犍为航电枢纽工程中，其将堤防工程与市政绿化相结合，在确保防洪安全的前提下，以环保、绿化、景观为主导，充分体现人文景观与自然的和谐与统一，使防洪工程成为塘坝乡人民郊游、休闲的理想场所1。在该堤防绿化建设过程中，大约将绿化分为两大类，一类为兼顾实用与美化的植草植物，即迎水面与背水面种植的爬山虎与铺设的草皮，用于植草护坡建设，巩固与保护堤防工程结构，以及作为绿色生态背景营造自然氛围；一类为位于台层、步道的观叶类与观花类的纯观赏类景观植物，其主要功能则为造景与营造绿色生态环境。该堤防工程将让植物和堤防的结合更近一步，在砂砾石堤防与植草护坡的基础上增加了更多植物与景观层次，形成堤防绿化景观，为人们提供郊游、散步、观赏的休闲场所，满足了走近自然、亲近自然的社会需求，更为接近了人与自然和谐共生的理想状态。2.4 植草护坡技术应用于砂砾石堤防中的生态性 自然条件的恶化与人对自然的本能需求都促使人们对环境生态性的重视，在江河堤防工程中，植草护坡技术应用于砂砾石堤防中的生态性主要体现在植草生物本身，植物所营造的生态环境决定了堤防工程的生态效益。植物所带来的生态效益主要从一下三方面得以体现：第一，植物本身对环境的净化保护能力，植物根系具有保持水土的能力，叶片具有防风固沙的能力，其呼吸作用可以净化空气、调节气候，其自然生长便能在一定程度上净化水体、土壤以及空气中的有害物质，够营造健康的自然生态环境；第二，植物营造出健康的自然环境为本土生物提供栖息地，多样化的动植物、微生物均可在该环境下繁衍生息，形成稳定生态圈，保护了当地本土生物多样性。第三，河岸江岸生态环境的改善也有利于对河水、江水中生态环境的改善，河岸良好的生态环境可以净化水体、为水生生物圈提供更好的栖息环境，同时岸边生物多样性的丰富为水中生物提供了更为丰富的种间关系，有利于保护水中生物的多样性。植草护坡在砂砾石堤防中的应用充分发挥了植被的生态性，使得江河湖水真正流淌在自然之中，而并非流淌在沙石堆砌的水缸之中。例如，在岷江犍为航电枢纽工程中，不仅局限于植物对堤防建设的加固与保护，而是与市政绿化相结合，增设大量植物，将单一地堤防建设拓展成了一个以植物为主的生态景观环境。在护坡植物的选取中，一般遵循抗逆性原则、原生性与多样性原则、生态功能性原则和景观与经济性原则2。该工程则落实以上原则，通多选择大量与多样的乡土植物，使得植物具有更强的环境适应力，使得构成的生态环境具有更高的生物多样性，从而营造出稳定健康的生态圈；其植物营造的健康生态环境充分发挥其生态效益，净化空气、涵养水源、吸收环境中的有害物质、固沙防风，为人类提供了一处空气质量好、安静休闲、风景优美的休闲环境，同时也为周围鸟类、鱼虫、两栖动物等生物提供了一处和谐稳定，自然宜人的栖息地。该项目将堤防工程建设与生态建设切实合理地结合起来，保护了自然生态环境，保护了当地生物多样性，人类同样生存在自然环境之中，也享受着良好生态环境所带来的生态效益。3 结束语 如今，生态护坡与堤防工程实际情况相结合，经过不断在技术上或材料上进行改善，在各类江河堤防工程中发光发亮。如同岷江犍为航电枢纽工程案例一样，将植草护坡技术应用于砂砾石堤防中，不仅对于工程本身是一种加固完善，在其防洪性、安全性的保障下，无论与市政绿化结合、与生态廊道结合或是与中国科技期刊数据库 工业 A-145-城市公园结合，其不断拓展，不断衍生，对人与社会产生的社会效益以及对自然而言的生态效益亦在不断拓展、衍生。总而言之，植草护坡技术在砂砾石堤防中的应用是植物工程与堤防工程的完美结合，保护了自然生态环境与生物多样性，保障了人们的生活品质，促进了人与自然和谐共生，是“金山银山就是绿水青山”在江河堤防工程中的实践。参考文献 1罗先满,梁萌帆,廖柳霞.岷江犍为航电枢纽工程塘坝胶凝砂砾石防洪堤与市政绿化的结合应用J.水运工程,2021(12):139-144.2 张 志 刚,王 立 峰,寿 凌 超 等.生 态 护 坡 植 物 配 置 研 究 现 状 及 趋 势 分 析 J.环 境 科 学 与 管理,2023,48(11):137-142.3秦新朝.喷播植草生态护坡技术在市政景观工程中的应用J.四川水力发电,2019,38(06):133-136.4池金构.谈 TBS 植草(灌)护坡技术在城市道路工程中的应用J.安徽建筑,2018,24(04):211-222.5李世发.生态护坡在衡水湖小库堤恢复加固工程中的应用J.河北水利,2014(12):36.